Brevet FR2883796A1 — publié le 20061006

La présente invention a pour objet un dispositif de réalisation de préformes fibreuses ou autres pièces. On connaît déjà des dispositifs de réalisation de préformes avec auges, poinçons et bâches à vide pour la petite et moyenne série ou avec moule et contre moule sous presse pour la grande série, et dont l'apport de chaleur pour la fluidification du liant est fourni soit par des radians, soit par des étuves. Toutefois, ces dispositifs présentent des cycles de fabrication très longs, une inertie thermique importante et sont très consommateurs d'énergie. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de réalisation de préformes fibreuses permettant par rapport au dispositif actuel de réduire les temps des cycles de fabrication, la consommation d'énergie et d'obtenir une inertie thermique plus faible. Le dispositif de réalisation de préformes fibreuses selon la présente invention comprend notamment un châssis supportant une auge comportant en son fond un caillebotis et des connecteurs électriques étanches au vide susceptibles d'établir une continuité électrique à travers celle-ci, ladite auge recevant un poinçon réalisé par moulage en matériau composite dans lequel est intégré un système électrique chauffant constitué d'au moins un circuit de câbles électriques résistants isolés et solidarisés au moyen d'un fil de couture sur une grille métallique déformable. 2883796 2 Les avantages et les caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapportent au dessin annexé lequel on représente plusieurs modes de réalisation non limitatifs. La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale du dispositif selon la présente invention dans un mode de réalisation préférentiel. La figure 2 représente une vue en coupe transversale du dispositif selon la présente invention. La figure 3 représente une vue en perspective du poinçon chauffant. La figure 4 représente une vue de dessus du système électrique chauffant du poinçon. La figure 5 représente une vue en perspective de la structure du matériau chauffant d'une coiffe chauffante destiné à être posé au-dessus de la préforme. Si on se réfère aux figures 1 et 2, on peut voir qu'un dispositif de réalisation de préforme fibreuse 4 selon la présente invention comprend un châssis 2 supportant une auge 21 comportant en son fond un caillebotis 22 et des connecteurs électriques 23 étanches au vide susceptibles d'établir une continuité électrique à travers l'auge 21. Un poinçon 1 est disposé sur le caillebotis 22 dans l'auge 21. Le poinçon 1 est réalisé par moulage en matériau composite composé d'une résine polymère du type époxy et de renfort fibreux de type carbone. 2883796 3 La résine polymère sera résistante à une température d'au moins 180 C. Si on se réfère maintenant à la figure 3, on peut voir que le poinçon 1 comporte dans sa masse, intégré lors de sa fabrication, un système électrique chauffant 11 qui est composé d'un ou plusieurs circuits de câbles électriques résistants isolés par une gaine 111 de type silicone, lesquels câbles électriques sont fixés sur une grille métallique 113 déformable au moyen d'un fil de couture 112. Celui-ci peut être par exemple un fil de nylon de polyester ou de coton. Si on se réfère à nouveau aux figures 1 et 2, on peut voir que le dispositif comprend également un système de mise sous vide 3 comportant d'une part une bâche 31 à vide souple en silicone prise dans un cadre 32 étanche et rigide et d'autre part une coiffe chauffante 5 disposée audessus de la préforme 4 au contact de la bâche à vide 31. Le cadre 32 a pour fonction de plaquer la préforme 4 entre la bâche 31 et le poinçon 1 lorsque l'on crée une dépression dans l'auge 21. Si on se réfère à la figure 5, on peut voir que la coiffe chauffante 5 comporte une structure 51 légère et isolante et un matériau chauffant 52 du type bâche silicone comportant dans sa masse et intégré lors de sa fabrication un système électrique chauffant composé d'un ou plusieurs circuits de résistances électriques 522. Le matériau chauffant 52 est tapissé et collé à l'intérieur de la structure isolante 51 pour former la coiffe chauffante 5. 2883796 4 On notera que ladite coiffe chauffante 5 pourrait aussi sans sortir du cadre de la présente invention être réalisée dans le même matériau que ledit poinçon 1. Le poinçon 1 et la coiffe 5 sont susceptibles de chauffer la préforme 4 à une température supérieure à 160 C lorsque ladite préforme 4 est prise sous vide de la bâche à vide 31 et le poinçon 1. A cette température, le liant thermoplastique dont est imprégnée la fibre devient moins visqueux et permet après refroidissement de figer la forme de la préforme 4. Un équipement électrique 6 fixé au châssis de l'auge est susceptible de fournir une alimentation électrique 61, 62 au poinçon et à la coiffe, de collecter des mesures de températures et de pression par des sondes 63, de programmer différents cycles de chauffe, et de réguler la température en surface du poinçon et de la coiffe pendant les cycles. L'intégration d'un câble électrique chauffant dans un stratifié pose plusieurs problèmes: - Déformation en surface de l'outillage due au retrait différentiel de la résine. Pour répondre à ce problème: D'une part, on minimisera le retrait en optimisant le taux de renfort (carbone) entre les câbles. Pour cela on transformera le matériau sous sac à vide pour que les plis extérieurs pénètrent entre les câbles et ainsi homogénéisent le taux de renfort dans le matériau. 2883796 5 Et d'autre part, on effectuera un moulage en deux temps en polymérisant dans un premier temps le stratifié de surface, puis en ajoutant le système chauffant qui est pris dans la masse du stratifié. - Pour obtenir une bonne tenue à la température des matériaux engagés: le poinçon sera réalisé à partir d'une résine époxy (Tg > 180 C) ou d'une fibre de carbone, la grille sera en aluminium type moustiquaire , les résistances seront réalisées à partir d'une gaine silicone (Tmax 205 C) et le fil de couture 3,5 Q/m en nylon ou en polyester et le matériau chauffant de la coiffe sera en silicone. - Stabilité dimensionnelle et vieillissement cyclique du poinçon chauffant. La dilatation thermique différentielle entre le renfort et la résine provoque l'endommagement du matériau. Pour remédier à ce problème, le poinçon sera réalisé dans un stratifié époxy de carbone présentant une bonne résistance à la température et une faible dilatation thermique. Enfin, le taux de carbone massique important (de l'ordre de 40 à 50 %) permettra d'optimiser le comportement du poinçon. 2883796 REVENDICATIONS 1, Dispositif de réalisation de préformes fibreuses ou autres pièces comprenant un poinçon en résine polymère intégrant un système électrique chauffant (1 1) caractérisé en ce que d'une part le système chauffant est constitué d'au moins un circuit de câbles électriques résistants isolés par une gaine (1,11) et d'autre part la résine est chargée de fibres de carbone en sorte que les plis extérieurs pénètrent entre les câbles électriques et homogénéise e taux de renfort.. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le taux massique de carbone est compris entre 40 et 50%. 3 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les câbles électriques sont fixés sur une grille métallique défonnable au moyen d'un fil de couture. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 â 3 caractérisé en ce qu'il comprend un châssis (2) supportant une auge (21) comportant en son fond un caillebotis (22) et des connecteurs électriques étanches au vide. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comprend un système de mise sous vide (3) comportant d'une part une bâche (31) â vide souple en silicone prise dans un cadre étanche et rigide et d'autre part unc coiffe chauffante disposée au-dessus d'une préforme (4) au contact de la bâche à vide. 6 Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que la coiffe chauffante à la même structure que le poinçon. 7 Procédé d'intégration d'un câble électrique chauffant dans un stratifié en vue de réaliser un outillage caractérisé en ce qu'on polymérise dans un premier temps un stratifié de surface, on ajoute le système chauffant qui sera pris dans la masse du stratifié et on lransfonxie le matériau sous vide pour que les plis extérieurs pénètrent entre les câbles.