Brevet FR2870776A1 — publié le 20051202

-1- La présente invention concerne le domaine de la mise en forme de matériaux composites, notamment celle de pièces longues en regard de leur section transverse, et principalement les mâts, espars, tubes, longerons, nervures et lisses. Traditionnellement, le moulage de pièces longues en matériaux composites armés fait appel à la réalisation préalable d'un outillage ou moule reproduisant à l'identique la géométrie de la pièce à mouler. Suivant le procédé de moulage utilisé, les outillages peuvent être de nature diverse: - filière métallique pour le moulage par pultrusion mandrin métallique ou polymère ou sable ou matériau fusible ou combinaison de ces to différents éléments pour l'enroulement filamentaire, l'alignement filamentaire et le rubanage (moulage mâle) moule métallique, polymère, bois ou combinaison de ces différents éléments pour la mise en forme par dépose manuelle ou automatique de tissus secs ou pré-imprégnés (moulage femelle) Concernant cette dernière technique de mise en oeuvre par dépose en moule femelle à laquelle l'invention se rapporte, et qui présente comme principal avantage l'obtention d'une pièce avec face d'aspect visible extérieure, les moules peuvent être: usinés dans la masse ou usinés à partir de pièces de fonderie ou de moulage moulés par dépose de tissus secs ou pré- imprégnés sur un modèle de la pièce lui même préalablement usiné, extrudé, moulé ou façonné manuellement. Certaines techniques de collage ou gonflage en moule femelle décrites dans les brevets CA2237736 et DE4127359 permettent l'obtention de pièces longues en matériaux composites, notamment de mâts, avec comme caractéristique essentielle une finition extérieure soignée. Les moules et outillages de l'art antérieur ne sont toutefois pas totalement satisfaisants, en ce sens qu'ils nécessitent un investissement important, que ce soit en termes d'usinage (coût machine et rebut matière) , ou de dépose de tissus sur modèle (temps de mise en oeuvre). De plus, les outillages composites réalisés par dépose de tissus ont une durée de vie nettement inférieure aux outillages métalliques, d'autant plus que l'outillage est utilisé en production dans des conditions de température et/ou pression contraignantes. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une technique de réalisation des outillages femelles et de mise en forme de la pièce sensiblement moins coûteuse que celles de l'art antérieur, et permettant de tirer profit des avantages des moules métalliques, en particulier en termes de précision, état de surface et durée de vie. A cet effet, l'invention concerne dans son acceptation la plus générale le recours à tout type de profilé issu de l'extrusion comme élément principal constitutif d'un outillage femelle de 2870776 -2- mise en forme par dépose sur sa surface intérieure de tissus secs et/ou pré-imprégnés. Elle se destine pour l'essentiel à la réalisation en étuve ou autoclave de polymérisation de pièces longues à profil fermé, mais peut également convenir pour la confection de pièces à profil ouvert. Selon une première variante, l'outillage fait l'objet d'une ou plusieurs extrusions spécifiques sur mesure, nécessitant la création d'une ou plusieurs filières et l'extrusion de la quantité de matière nécessaire à sa confection. Selon une deuxième variante, l'outillage est réalisé à partir d'un ou plusieurs profilés extrudés standards et libres de droit qu'il convient éventuellement d'adapter par découpe et/ou usinage. 1 o Selon un mode d'utilisation préféré, la pièce est ensuite formée dans cet outillage femelle par drapage successif de couches de tissus secs et/ou pré-imprégnés, puis polymérisation sous vide et/ou sous pression, éventuellement sous l'action de la chaleur. Selon un mode de réalisation avantageux, l'outillage consiste en la juxtaposition et l'assemblage d'un ou plusieurs profilés métalliques extrudés, notamment en alliage 15 d'aluminium. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant à un exemple non limitatif de réalisation, où : - la figure 1 représente une vue en coupe de l'outillage et de la pièce moulée dans le cas de la variante 1 - la figure 2 représente une vue en perspective de l'outillage et de la pièce moulée dans le cas de la variante 2 Les profilés (1) et (2) dans la forme de réalisation selon la figure 1 sont spécialement conçus en fonction de la géométrie de la pièce à mouler. Ils nécessitent la réalisation préalable d'une filière puis l'extrusion en longueur suffisante pour atteindre la taille des pièces à mouler. Ces profilés comportent au niveau de leur plan de joint (3) une réservation (4) permettant le centrage de l'un par rapport à l'autre grâce à un profilé de centrage complémentaire, par exemple de type rond plein (5). Ces profilés (1) et (2) sont en outre dimensionnés de manière à assurer une conservation de la géométrie de la pièce (6) lors du moulage, d'où la présence de raidisseurs (7). Dans un mode de réalisation avantageux, l'exploitation de la symétrie éventuelle de la pièce se traduit par la diminution du nombre de profilés géométriquement différents nécessaires à l'obtention de la forme souhaitée. A titre d'exemple non limitatif illustrant la variante 1, le matériau d'extrusion est un alliage d'aluminium à module d'élasticité voisin de 70000 Mpa et d'épaisseur moyenne 5mm. Dans un mode de réalisation avantageux, il est possible d'associer au moulage un profilé extrudé faisant office de contre-moule (8) pour permettre la mise en forme de cavités complémentaires dans la pièce. Dans la forme de réalisation selon la figure 2, l'outillage est constitué d'un profilé à profil fermé standard et libre de droit préalablement découpé sur toute sa longueur suivant 2 génératrices diamétralement opposées et permettant par la suite le moulage sans risque de contredépouilles. La découpe ou usinage nécessaire dans cet exemple peut être effectuée par faisceau laser, jet d'eau, plasma, ou par action mécanique de type lame oscillante ou tournante. Les 2 lo demi-coquilles (1) et (2) sont reliées par un dispositif de centrage approprié (5) positionné au niveau du plan de joint (3) et réalisé par exemple par moulage sur le profilé d'origine avant sa découpe. Le maintien de chaque demi-coquille l'une en regard de l'autre s'opérant au moyen de colliers de serrage (9) ou autre système équivalent visant à maintenir en translation et suivant les 3 directions chacune des parties de l'outillage vis à vis de l'autre. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple non limitatif. Il est bien entendu que l'homme du métier de la réalisation de pièces longilignes en matériaux composites sera à même de procéder à des variantes de réalisation sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication de pièces longues en matériaux composites (6), notamment celle de mâts, espars, tubes et longerons, caractérisé en qu'il comporte l'application de matériaux composites sur la surface intérieure d'un ou plusieurs profilés extrudés, notamment en alliage d'aluminium, servant de moule femelle. 2) Procédé de fabrication selon la revendication 1 caractérisé en ce que le ou les profilés (1), (2), présentent une symétrie par rapport à un plan de joint (3). 3) Procédé de fabrication selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'un ou plusieurs profilés à profil fermé, et qu'il nécessite éventuellement une adaptation par découpe et/ou usinage de ces profilés. 4) Procédé de fabrication selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend la mise en oeuvre d'un dispositif de centrage permettant l'alignement et le maintien aligné de plusieurs profilés, notamment dans le cas d'outillages symétriques par rapport à un plan de joint. 5) Procédé de fabrication selon la revendication 4 caractérisé en ce que le dispositif de centrage consiste en le positionnement d'un profilé (5) au niveau d'une zone complémentaire (4) située sur les profilés extrudés à centrer. 6) Procédé de fabrication selon la revendication 3 caractérisé en ce que le ou les profilés extrudés ont été découpés sur toute leur longueur suivant une ou plusieurs génératrices, par faisceau laser, jet d'eau, plasma, ou encore par action mécanique d'un outil oscillant ou tournant. 7) Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les profilés extrudés sont maintenus en vis à vis par des moyens de serrage. 8) Procédé de fabrication selon la revendication 7 caractérisé en ce que le maintien en vis à vis de plusieurs profilés est assuré par des colliers de serrage (9). 9) Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en 25 ce que l'application des matériaux composites s'opère par drapage de tissus secs et/ou pré-imprégnés suivi d'une cuisson en étuve ou autoclave de polymérisation. 10) Moule constitué d'un ou plusieurs profilés extrudés pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il(s) comporte(nt) un ou plusieurs raidisseurs (7).