Brevet FR2929166A1 — publié le 20091002

PROCEDE DE REALISATION D'UN RAIDISSEUR EVIDE EN FORME DE OMEGA ET NOYAU POUR LA REALISATION D'UN RAIDISSEUR EVIDE EN FORME DE OMEGA La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d'un raidisseur évidé en forme de oméga ainsi qu'à un noyau pour la mise en oeuvre du procédé. Dans le domaine aéronautique, on a recourt à des raidisseurs afin d'augmenter les caractéristiques mécaniques de certains éléments tels que par exemple les panneaux formant le fuselage. Lorsque l'élément à rigidifier et le raidisseur sont métalliques, ils sont assemblés après avoir été mis en forme, par exemple par rivetage ou collage. Afin de réduire la masse embarquée, les éléments métalliques tendent à être remplacés par des éléments en matériau composite. Selon une technique d'assemblage d'éléments en matériau composite, un noyau est intercalé entre l'élément à rigidifier et le raidisseur qui ne sont pas polymérisés au moment de la mise en place du noyau mais lors du même cycle. Ce noyau est nécessaire pour maintenir les éléments non encore rigides dans la position souhaitée jusqu'à la polymérisation. Selon une première technique, on utilise un noyau extractible en silicone, en caoutchouc ou en mousse tel que décrit par exemple dans le document US-5.547.629. Après polymérisation, le noyau est retiré en tirant sur l'une de ses extrémités. La traction du noyau provoque une contraction de sa section qui facilite son 20 retrait de la cavité. Ce type de noyau ne donne pas pleinement satisfaction car pour faciliter son retrait le noyau doit être réalisé en un matériau avec un coefficient d'allongement relativement important. Or ce type de matériau tend à avoir un coefficient de dilatation ne permettant pas d'obtenir les précisions dimensionnelles requises. A contrario, si on choisit un matériau pour le noyau qui permet d'obtenir les précisions dimensionnelles requises, sa durée de vie est limitée à quelques cycles et il peut difficilement se retirer de la cavité du raidisseur en raison d'un faible coefficient d'allongement. Par ailleurs, dans certains cas, ces noyaux déformables ne peuvent pas être retirés, par exemple dans le cas d'une variation de section, d'un noyau non rectiligne ou d'une grande longueur. Le fait de ne pas pouvoir retirer le noyau conduit à augmenter la masse de la pièce et donc de l'avion sans aucune amélioration des caractéristiques mécaniques. Selon une deuxième technique, on utilise un noyau susceptible d'être dissous ou 15 désagrégé. Selon un premier mode de réalisation, le noyau est réalisé en une matière hydrosoluble. Selon une autre variante décrite dans le document FR-2.576.546, le noyau est réalisé à partir d'un agglomérat de sable et d'un liant constitué d'une résine 20 formophénolique polymérisée avec un durcisseur tel qu'un diisocyanate, en présence d'un catalyseur tel qu'une amine, de préférence liquide. Après la réalisation de la pièce autour du noyau, ce dernier est désagrégé au moyen d'un solvant organique. Les noyaux susceptibles d'être dissous ou désagrégés ne donnent pas satisfaction 25 car ils sont relativement fragiles et peuvent se casser lors des manipulations. Par ailleurs, ils ne permettent pas de garantir un bon état de surface pour pouvoir faire des contrôle non destructif. Enfin, ces noyaux ne sont pas étanches à la résine si bien que la destruction du noyau peut ne plus être possible après la polymérisation. Aussi, la présente invention vise à pallier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un noyau pour la réalisation d'un raidisseur évidé, de conception simple 5 et permettant de garantir les précisions dimensionnelles requises. A cet effet, l'invention a pour objet un noyau pour la réalisation d'un raidisseur sur une surface d'un élément à rigidifier, ledit noyau étant susceptible d'être placé entre l'élément à rigidifier et le raidisseur de manière à obtenir une cavité, ledit noyau étant au moins en partie réalisé à partir d'un matériau apte à se 10 dissoudre ou se désagréger, caractérisé en ce qu'il comprend une partie centrale en une matière apte à se dissoudre ou se désagréger et une enveloppe souple et étanche entourant et isolant ladite partie centrale dudit élément à rigidifier et du raidisseur. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va 15 suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un raidisseur mis en place sur un élément à rigidifier, - la figure 2 est une coupe longitudinale illustrant les différentes parties 20 d'un noyau selon l'invention, et - la figure 3 est une coupe transversale illustrant les différentes parties d'un noyau selon l'invention. Sur les figures, on a représenté en 10 un élément à rigidifier, appelé par la suite panneau, susceptible de former une partie du fuselage d'un aéronef par exemple, 25 et en 12 un raidisseur rapporté sur l'une des surfaces 14 dudit panneau 10. Au moins l'un des deux éléments 10, 12 est réalisé en matériau composite. La direction longitudinale correspond pour la suite de la description à la direction de la dimension la plus importante du raidisseur parallèle au panneau, la direction transversale étant la direction perpendiculaire à la direction longitudinale et parallèle au panneau. Le raidisseur 12 comprend selon une direction transversale deux zones de contact 16.1 et 16.2 avec la surface 14 entre lesquelles le raidisseur 12 et le panneau forment une cavité. Cette cavité est débouchante à au moins une des extrémités du raidisseur 12 et de préférence aux deux extrémités. Selon un mode de réalisation, le raidisseur a un profil en Oméga selon une coupe transversale, à savoir une forme en U renversé et évasé avec de part et d'autre un rebord formant les zones de contact avec la surface 14, comme illustré sur la figure 1. Selon les cas, le panneau 10 peut avoir un profil plan ou courbe. Ainsi, le panneau 10 peut avoir une forme en creux (en contre dépouille) au niveau de la surface 14, par exemple découlant d'un lâché de plis, à savoir une réduction du nombre de plis formant le panneau au niveau de certaines zones du panneau. Selon les cas, le panneau 10 et/ou le raidisseur 12 peuvent avoir des formes en contre dépouille. Selon une première solution, le raidisseur 12 est mis en place sur le panneau 10 et les deux éléments 10 et 12 sont polymérisés lors du même cycle. Selon une autre solution, le raidisseur 12 est mis en place sur le panneau 10 alors qu'un des deux éléments est déjà au moins partiellement polymérisé. Dans tous les cas, avant la rigidification du dernier élément 10 ou 12 par polymérisation, un noyau 18 est intercalé entre le raidisseur 12 et le panneau 10 dans la cavité afin de garantir la géométrie du raidisseur après polymérisation. Selon l'invention, le noyau 18 comprend une partie centrale 20, appelée par la suite coeur, en une matière apte à se dissoudre ou se désagréger, et une enveloppe 22 souple et étanche entourant et isolant ledit coeur du raidisseur et du panneau, comme illustré sur les figures 2 et 3. Le coeur 20 est réalisé de préférence en une matière hydrosoluble. A titre d'exemple, le coeur 20 est réalisé en une matière commercialisée sous la dénomination commerciale Aquacore 1024. La matière du coeur 20 doit lui permettre dans un premier temps d'être à l'état solide et avoir certaine géométrie et dans un second temps à l'état liquide/pâteux ou sous forme de poudres ou d'éléments disjoints pour pouvoir être extrait de l'enveloppe et de la cavité formée par le raidisseur et le panneau. Selon une caractéristique de l'invention, l'enveloppe 22 souple et étanche est en une matière thermo-rétractable. L'enveloppe 22 est réalisée en utilisant une matière polymère thermorétractable compatible avec la résine du matériau composite, notamment sa nature chimique et sa température de polymérisation. Pour obtenir un noyau, le coeur 20 est placé dans l'enveloppe 22, puis cette dernière subit une élévation de température de manière à obtenir sa 15 rétractation. Ainsi, la rétractation de l'enveloppe 22 après chauffage exerce un frettage sur le coeur 20 qui lui confère de meilleures caractéristiques mécaniques, notamment en matière de rigidité, de résistance et de cohésion et limite ainsi les risques d'endommagement lors des manipulations. 20 De préférence, l'enveloppe 22 est réalisée en une matière qui confère à ladite enveloppe au niveau de sa surface extérieure (en contact avec le raidisseur ou le panneau) un état de surface lisse, notamment après rétractation. Ainsi, on obtient au niveau des surfaces du raidisseur et du panneau en contact avec le noyau un état de surface lisse permettant les contrôles non destructifs du 25 matériau composite, par exemple par réflexion. Pour pouvoir extraire l'enveloppe 22 souple après polymérisation et retrait du coeur 20, ladite enveloppe 22 est réalisée en un matériau non adhérent, par exemple en polytétrafluoréthylène ou en polyflorure de vinylidène, ou est enduite d'un agent démoulant préalablement à la mise en place du noyau. Ainsi, le choix du matériau pour former l'enveloppe est guidé par les critères suivants - état de surface après retreint, - température de retreint, - coefficient de retreint, et - adhérence de l'enveloppe. Avantageusement, l'enveloppe 22 est réalisée en en polytétrafluoréthylène ou en polyflorure de vinylidène dont les caractéristiques sont données dans le tableau suivant : Caractéristiques de l'enveloppe Désignation commerciale TEFLONO (PTFE4) KINAR� Composition polytétrafluoréthylène polyflorure de vinylidène Température de retreint en °C 330 180 Etat de surface après retreint médiocre Très bon Coefficient de retreint 4 :1 2 :1 Adhérence (notamment à la faible moyenne résine) De préférence, l'enveloppe est réalisée en KINAR� compte tenu de l'état de surface obtenu et de la température de retreint inférieure. Selon un mode de réalisation, l'enveloppe 22 comprend au moins une ouverture pour permettre l'introduction et l'extraction du coeur 20, ladite ouverture étant obturée au moins lors de la polymérisation. De préférence, l'enveloppe 22 se présente sous la forme d'une gaine ouverte à chacune de ses extrémités, à l'intérieur de laquelle peut être introduit à l'état 20 solide le coeur 20. Après l'introduction du coeur, les extrémités de la gaine 22 sont fermées de manière étanche. Selon une première variante de réalisation, les extrémités peuvent être soudées. Ainsi, les deux parties de la gaine 22 venant au-delà et de part et d'autre du coeur sont chauffées jusqu'à ce que la matière devienne visqueuse, puis soudées en utilisant une pince chauffante. Selon une autre variante de réalisation illustrée sur la figure 2, on utilise deux bouchons 24 pour obturer les extrémités de la gaine 22. Ces bouchons peuvent être reliés à la gaine par frettage lors de la rétractation de la gaine 22. Selon un autre avantage, le bouchon solide et plaqué contre le coeur permet de limiter le retreint lors de la rétractation de la gaine au niveau de chaque extrémité. Un mastic 26 peut être interposé entre les bouchons solides et la gaine pour renforcer l'étanchéité. A titre d'exemple, le noyau est réalisé de la manière suivante. bans un premier temps, on réalise un coeur 20, par exemple par moulage. En suivant, on l'insère dans la gaine 22 via une de ses extrémités, ladite gaine ayant une sur longueur de part et d'autre du coeur 20. Pour avoir un retreint le plus performant possible, il faut prévoir une circonférence de l'enveloppe selon une section transversale 10 à 20% plus grande que celle du noyau. On place alors les deux bouchons 24 en contact avec le coeur 20 à chacune des extrémités de la gaine 22. On chauffe alors la gaine 22 pour obtenir sa rétractation. Le retreint va permettre d'obtenir un frettage de l'enveloppe sur le coeur et sur les bouchons de manière à obtenir en une seule étape, un noyau étanche et rigide. Eventuellement, l'étanchéité au niveau de chaque extrémité peut être renforcée en disposant un mastic 26. L'invention permet d'obtenir un noyau 18 non rectiligne qui peut avoir des sections de dimensions variables adaptées éventuellement aux formes en contre-dépouille du raidisseur et/ou du panneau. Selon l'invention, seul le coeur 20 a des formes adaptées à celle de la cavité. La gaine 22 peut avoir une section rectiligne et s'adapte automatiquement à la forme du coeur lors de la rétractation. Le noyau 18 ainsi réalisé est utilisé de la manière suivante Le noyau 18 est mis en place sur le panneau. Le raidisseur est rapporté sur le noyau 18, comme illustré sur la figure 1. Après polymérisation, on ouvre l'enveloppe 22, notamment en retirant un des bouchons 24. On dissout alors au moins partiellement le coeur 20. Les éléments ainsi dissouts sont sortis de l'enveloppe via l'ouverture. Après le retrait d'au moins une partie de ces éléments, l'enveloppe 22 est retirée. Selon l'invention, on obtient ainsi un raidisseur évidé. Le noyau selon l'invention permet d'obtenir la précision géométrique requise grâce à la forme du coeur 20. Il permet par la suite de contrôler la pièce ainsi réalisée grâce au bon état de 15 surface de l'intérieur de la cavité découlant de l'utilisation de l'enveloppe 22 rétractable. L'enveloppe rétractable étant parfaitement étanche à la résine, la destruction du noyau après polymérisation de la résine est toujours possible. La rétractation de l'enveloppe permet également d'améliorer fortement les 20 caractéristiques mécaniques du noyau, limitant ainsi les risques d'endommagement lors des manipulations. Le noyau peut être utilisé lors de la mise en oeuvre d'un raidisseur et d'un panneau non complètement polymérisés (frais), polymérisés lors du même cycle en présence du noyau ou avec au moins un de ces deux éléments polymérisés 25 préalablement à la mise en place du noyau. Selon une autre application, le noyau peut être utilisé pour la mise en place de préformes textiles formant des raidisseurs et d'une préforme textile formant un panneau et assurer la géométrie interne des raidisseurs pendant l'injection et la polymérisation de la résine Le noyau peut être utilisé pour des panneaux non plans et permet d'obtenir des raidisseurs de grandes longueurs. Enfin, la mise en oeuvre du noyau est relativement simple et ne nécessite pas d'outillage complexe. REVENDICATIONS1. Noyau pour la réalisation d'un raidisseur (12) sur une surface (14) d'un élément à rigidifier (10), ledit noyau étant susceptible d'être placé entre l'élément à rigidifier (10) et le raidisseur (12) de manière à obtenir une cavité, ledit noyau étant au moins en partie réalisé à partir d'un matériau apte à se dissoudre ou se désagréger, caractérisé en ce qu'il comprend une partie centrale (20) en une matière apte à se dissoudre ou se désagréger et une enveloppe (22) souple et étanche entourant et isolant ladite partie centrale (20) dudit élément à rigidifier (10) et du raidisseur (12). 2. Noyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie centrale 10 est réalisée en une matière hydrosoluble. 3. Noyau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe (22) souple et étanche est réalisée en une matière thermo-rétractable. 4. Noyau selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'enveloppe (22) souple et étanche est réalisée en polytétrafluoréthylène. 15 5. Noyau selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'enveloppe (22) souple et étanche est réalisée en polyflorure de vinylidène. 6. Noyau selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'enveloppe (22) se présente sous la forme d'une gaine ouverte à chacune de ses extrémités. 20 7. Noyau selon la revendication 6, caractérisé en ce que le noyau comprend des bouchons solides pour obturer chaque extrémité de la gaine (22). 8. Noyau selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'avant rétractation, la gaine (22) a une circonférence 10 à 20% plus grande que la circonférence de la partie centrale (20). 9. Procédé d'obtention d'un noyau pour la réalisation d'un raidisseur (12) sur une surface (14) d'un élément à rigidifier (10), ledit noyau étant susceptible d'être placé entre l'élément à rigidifier (10) et le raidisseur (12) de manière à obtenir une cavité, caractérisé en ce qu'il consiste à : - réaliser une partie centrale (20) dont la géométrie est adaptée à celle de la cavité, ladite partie centrale (20) étant réalisée en un matériau apte à se dissoudre ou se désagréger, - insérer ladite partie centrale (20) dans une gaine (22) en une matière thermo-rétractable, - placer des bouchons (24) à chaque extrémité de ladite gaine (22), et - chauffer au moins ladite gaine (22) de manière à obtenir sa rétractation autour de ladite partie centrale (20) et des bouchons (24). 10. Procédé de réalisation d'un raidisseur (12) évidé à la surface d'un élément à rigidifier (10), au moins l'un des deux étant en un matériau composite non complètement polymérisé, ledit raidisseur étant débouchant au moins à une de ses extrémités, ledit procédé consistant à placer un noyau (18) entre ledit raidisseur (12) et ledit élément à rigidifier (10), caractérisé en ce qu'il consiste à: - utiliser un noyau comprenant une partie centrale (20) en une matière apte à se dissoudre ou se désagréger et une enveloppe (22) souple et étanche entourant et isolant ladite partie centrale (20) dudit élément à rigidifier (10) et du raidisseur (12), - polymériser ledit raidisseur (12) et/ou ledit élément à rigidifier (10), - dissoudre ou désagréger au moins partiellement la partie centrale (20), - retirer au moins partiellement de l'enveloppe (22) les éléments issus de la dissolution ou de la désagrégation de la partie centrale (20), et - retirer l'enveloppe souple et étanche (22).