Brevet FR2938959A1 — publié le 20100528

PROCEDE DE LOCALISATION D'UN PROFILE LONGILIGNE INSERE ENTRE DES PREFORMES DE RENFORTS FIBREUX ASSEMBLEES POUR FORMER UNE PIECE EN MATERIAU COMPOSITE La présente invention se rapporte à un procédé de localisation d'un profilé longiligne inséré entre des préformes de renforts fibreux assemblées pour former une pièce en matériau composite. L'invention se rapporte également à un profilé longiligne permettant ladite localisation. Certaines pièces en matériau composite sont réalisées à partir de préformes de renforts fibreux assemblées, puis disposées dans un moule afin d'être noyées dans une matrice de résine. Pour obtenir une forme en T, selon un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, trois préformes sont assemblées, une première préforme 10 appelée semelle sensiblement plane, puis deux autres préformes en L 12, 12' disposées de manière symétrique, chacune des préformes en L ayant une première aile plaquée contre une aile de l'autre préforme en L et une seconde aile plaquée contre la semelle 10. Les préformes en L 12, 12' possédant au niveau de la jonction des ailes un rayon de courbure plus ou moins important, il subsiste au niveau de la jonction des trois préformes un espace 14 ayant une section en forme de tête de clou. Dans ce cas, cet espace 14 a une section avec une face plane et deux faces concaves et courbes. Pour assurer des caractéristiques mécaniques satisfaisantes, l'espace 14 doit être rempli de renforts fibreux. Selon un mode de réalisation, un opérateur toronne des fibres de carbone pré imprégnées de manière à obtenir un profilé longiligne 16 de section circulaire. Il positionne alors le profilé longiligne 16 dans l'espace 14 à l'aide par exemple d'un ruban adhésif puis le chauffe avec un fer à repasser pour que ledit profilé longiligne 16 se solidarise avec les autres préformes. Même si cette opération est réalisée avec beaucoup de minutie, il peut arriver que le profilé longiligne 16 sorte à certains endroits de l'espace 14 et vienne s'intercaler entre les préformes 10, 12' ou 12 comme illustré sur la figure 1. Le déplacement de la tête de clou peut également intervenir lorsqu'on souhaite ajuster la longueur de la préforme pour que cette dernière soit adaptée au moule, par exemple en utilisant un outil tranchant. Ce mauvais positionnement du profilé longiligne 16 est difficile à détecter une fois les préformes assemblées. Ce défaut n'est détectable qu'au travers d'un contrôle visuel des extrémités des préformes. Ce type de contrôle n'est pas satisfaisant car il ne permet pas de contrôler le positionnement du profilé longiligne sur toute sa longueur. Or, un défaut de positionnement localisé du profilé longiligne entre les extrémités conduit à des défauts localisés de la pièce qui altèrent fortement les caractéristiques mécaniques de la pièce obtenue. Ainsi, les cavités non remplies par le profilé favorisent l'apparition de chemins préférentiels de résine qui perturbent le remplissage du moule et par conséquent augmentent les risques de zones fortement poreuses et/ou de zones sèches. De plus, les parties environnantes de la portion de profilé longiligne 16 mal positionnée sont déformées lors de l'assemblage des préformes ou lors de la fermeture du moule ce qui affecte les caractéristiques mécaniques de la pièce ainsi réalisée en raison des ondulations des fibres. Aussi, la présente invention vise à proposer un procédé de localisation d'un profilé longiligne de fibres inséré entre des préformes de renforts fibreux assemblées pour former une pièce en matériau composite, ledit procédé permettant de détecter d'éventuels défauts découlant du mauvais positionnement d'au moins une partie dudit profilé susceptible d'altérer les propriétés mécaniques de ladite pièce. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de localisation d'un profilé longiligne de fibres prévu pour se loger dans un espace découlant de l'assemblage de préformes de renforts fibreux, ledit assemblage de préformes de renforts fibreux permettant d'obtenir une pièce en matériau composite, ledit profilé longiligne de fibres comportant des fibres de renfort, caractérisé en ce qu'il consiste à placer dans le profilé longiligne de fibres un marqueur qui s'étend sur la longueur dudit profilé et à déplacer à l'extérieur des préformes des moyens de détection émettant des ondes susceptibles d'être modifiées par ledit marqueur. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe transversale illustrant en détails un défaut de 15 positionnement d'une partie d'un profilé longiligne, - la figure 2 est une vue en perspective d'un tronçon du fuselage d'un aéronef comprenant des raidisseurs, - la figure 3 est une coupe transversale d'un raidisseur selon une variante de réalisation et de différentes variantes de sections de profilés longilignes, 20 - la figure 4 est une coupe transversale illustrant l'assemblage de préformes intégrant un profilé longiligne selon l'invention comportant un marqueur, - la figure 5 est une vue en perspective d'un raidisseur soumis à un procédé de localisation selon l'invention, et 25 - la figure 6 est une vue de dessous du raidisseur de la figure 5 montrant la position du profilé longiligne et un mauvais positionnement d'au moins une partie dudit profilé longiligne. Sur la figure 2, on a représenté en 20 un caisson d'un fuselage d'aéronef comprenant des raidisseurs 22 également appelés poutres. Selon un mode de réalisation, les raidisseurs 22 peuvent être réalisés en matériau composite à partir de préformes de renforts fibreux assemblées, puis disposées dans un moule afin d'être noyées dans une matrice en résine. Selon un mode de réalisation, les préformes comprennent un empilage de plis de fibres de manière à former des plaques, certaines étant suffisamment souples pour être déformées de manière à former un profil en L ou en U par exemple. Pour la suite de la description, on entend par direction longitudinale, la direction correspondant à la plus grande dimension du raidisseur. Par plan transversal, on entend un plan perpendiculaire à la direction longitudinale. Sur la figure 3, on a représenté une variante d'un raidisseur 22 avec une section en forme de I dans un plan transversal, s'étendant selon la direction longitudinale. Ce raidisseur 22 est obtenu en assemblant quatre préformes de renforts fibreux, une première préforme 24 appelée semelle sensiblement plane, une seconde préforme 26 appelée talon sensiblement plane et de préférence parallèle à la première, ainsi que deux préformes 28, 28' en U disposées de manière symétrique, chaque préforme 28 ou 28' comprenant une première aile plaquée contre la semelle 24, une seconde aile plaquée contre le talon 26, les bases des préformes en U étant plaquées l'une contre l'autre. En raison des rayons de courbure présents au niveau des zones de jonction entre les ailes et la base des préformes 28 et 28', il subsiste d'une part au niveau de la zone de jonction entre la semelle 24 et les deux préformes en U 28, 28', et d'autre part, au niveau de la zone de jonction entre le talon 26 et les deux préformes en U 28, 28' un espace 30, respectivement 30', dans chacun desquels est disposé un profilé longiligne de fibres 32. Ce profilé s'étend sur toute la longueur du raidisseur et a de préférence des formes adaptées à celles de l'espace 30. Selon les types d'assemblage, l'espace peut avoir dans un plan transversal une section en forme de tête de clou 32.1 ou en forme de demi-tête de clou 32.2 (visibles sur la figure 3). Selon un mode de réalisation, ce profilé longiligne a une section circulaire comme référencé en 32.3 sur la figure 3 et comprend des fibres ou des mèches (plusieurs fibres) tressées, torsadées ou toronnées. A titre d'exemple, les fibres sont des fibres de renforts en matériau organique ou inorganique, par exemple en carbone. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation du profilé et à ce type de matériau. Ce profilé longiligne 32 comprend des fibres qui s'étendent sur toute la longueur du profilé et qui sont agencées de manière à former un profilé selon une section désirée. Pour assurer une certaine cohésion entre les fibres, ces dernières peuvent être imprégnées d'une résine qui est activée lors ou après la mise en forme du profilé. Sur la figure 4, on a représenté un assemblage en T de préformes avec une semelle 24 et deux préformes en L 34, 34', délimitant au niveau de leur zone de jonction un espace 30 avec une section en forme de tête de clou dans lequel est placé un profilé longiligne de fibres 32. Selon l'invention, le profilé longiligne de fibres 32 comprend un marqueur 36 s'étendant sur la longueur dudit profilé susceptible d'être détecté par des moyens 38 de détection non destructif, ledit marqueur modifiant les ondes émises par lesdits moyens 38 de détection. De préférence, la détection est de type ultrasonore. Dans ce cas, le signal reçu par les moyens 38 de détection permet de localiser le profilé longilignes de fibres. De préférence, on utilise un signal ultrasonore dont la fréquence est choisie entre 5 et 10MHz. Selon les cas, le marqueur peut s'étendre sur toute la longueur du profilé de manière continue ou de manière discontinue en tronçons espacés les uns des autres. Avantageusement, le profilé longiligne de fibres 32 comprend au moins une fibre métallique s'étendant sur toute la longueur dudit profilé assurant la fonction de marqueur 36. Pour assurer une détection correcte, le profilé longiligne de fibres 32 comprend environ 20% de fibres métalliques. De préférence, le marqueur 36 comprend au moins une fibre en bronze, ce matériau étant compatible avec le carbone pour les aspects de corrosion. L'adjonction de ce marqueur ne modifie que très peu la gamme de fabrication des profilés longilignes 32. En effet, dans le cas d'un profilé 32 obtenu en torsadant des fibres, il convient d'adjoindre aux fibres en carbone les fibres métalliques avant de les torsader. Comme illustré sur la figure 5, le procédé permet de localiser le profilé longiligne en déplaçant le long de la pièce à contrôler, à l'extérieur des préformes, selon la direction longitudinale, un capteur ultrasonore 38. Pour vérifier le positionnement du profilé longiligne plaqué contre la semelle, il convient de déplacer le capteur ultrasonore 38 à proximité de la surface de la semelle opposée à celle contre laquelle est plaqué ledit profilé. De la même manière, pour vérifier le positionnement du profilé longiligne plaqué contre le talon, il convient de déplacer le capteur ultrasonore 38 à proximité de la surface du talon opposée à celle contre laquelle est plaqué ledit profilé. Sur la figure 6, on a représenté un espace 30 délimité par deux traits en pointillés parallèles dans lequel doit être placé théoriquement un profilé longiligne de fibres 32. on a représenté en trait mixte la position du profilé longiligne de fibres 32 détectée par le capteur ultrasonore 38. Selon l'exemple illustré sur cette figure, une portion 40 du profilé longiligne est disposé en dehors de l'espace 30. Ce mauvais positionnement affecte les caractéristiques mécaniques de la pièce en matériau composite ainsi obtenue. L'invention permet de détecter de manière sûre un défaut lié au mauvais positionnement du profilé longiligne en fibres sur toute la longueur de la pièce. Bien que décrite appliquée à des raidisseurs rapportés sur un caisson d'un fuselage d'aéronef, l'invention n'est pas limitée à ce domaine et peut s'appliquer à toutes les pièces en matériau composite obtenues en assemblant des préformes de renforts fibreux formant entre elles un espace comblé par un profilé longiligne de fibres. REVENDICATIONS1. Procédé de localisation d'un profilé longiligne de fibres (32) prévu pour se loger dans un espace (30) découlant de l'assemblage de préformes de renforts fibreux, ledit assemblage de préformes de renforts fibreux permettant d'obtenir une pièce en matériau composite, ledit profilé longiligne de fibres (32) comportant des fibres de renfort, caractérisé en ce qu'il consiste à placer dans le profilé longiligne de fibres (32) un marqueur (36) qui s'étend sur la longueur du profilé longilignes de fibres (32) et à déplacer à l'extérieur des préformes des moyens (38) de détection émettant des ondes susceptibles d'être modifiées par ledit marqueur (36). 2. Procédé de localisation d'un profilé longiligne de fibres selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme marqueur au moins une fibre métallique. 3. Procédé de localisation d'un profilé longiligne de fibres selon la revendication 2, caractérisé en ce que le profilé longiligne de fibres (32) comprend au moins une fibre en bronze qui s'étend sur toute la longueur dudit profilé. 4. Procédé de localisation d'un profilé longiligne de fibres selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un capteur ultrasonore (38) pour localiser ledit profilé. 5. Procédé de localisation d'un profilé longiligne de fibres selon la revendication 4, caractérisé en ce que le signal émis par le capteur ultrasonore (38) a une fréquence qui varie de 5 à 10 MHz. 6. Profilé longiligne de fibres prévu pour se loger dans un espace (30) découlant de l'assemblage de préformes de renforts fibreux, ledit assemblage de préformes de renforts fibreux permettant d'obtenir une pièce en matériaucomposite, ledit profilé longiligne de fibres (32) comportant des fibres de renfort, caractérisé en ce qu'il comprend un marqueur (36) qui s'étend sur la longueur dudit profilé, ledit marqueur (36) étant susceptible de modifier des ondes émises par des moyens (38) de détection dudit profilé. 7. Profilé longiligne de fibres selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une fibre métallique qui s'étend sur toute la longueur dudit profilé. 8. Profilé longiligne de fibres selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une fibre en bronze qui s'étend sur toute la longueur dudit profilé. 9. Profilé longiligne de fibres selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres de renforts et au moins une fibre métallique tressées, toronnées ou torsadées.