Brevet FR2971194A1 — publié le 20120810

Procédé de réalisation d'une préforme élémentaire formée d'un empilage de couches de renfort à structure fibreuse L'invention concerne un procédé de réalisation d'une préforme élémentaire formée d'un empilage de couches de renfort à structure s fibreuse et présentant une surface délimitée par au moins une ligne de contour. Les matériaux composites composés, à titre principal, de préformes formées par des empilages de couches de renfort à structure fibreuse, et d'une matrice consistant généralement en une matière plastique (résine thermoplastique ou thermodurcissable) assurant la cohésion de la io structure, sont d'un emploi de plus en plus fréquent dans de nombreuses industries et notamment dans l'industrie aéronautique et spatiale. La fabrication des pièces en matériaux composites nécessite, en premier lieu, de réaliser des pièces profilées de sections et/ou formes plus ou moins complexes au moyen de préformes élémentaires formées ls chacune d'un empilage de couches de renfort à structure fibreuse, les dites préformes étant découpées puis conformées et/ou assemblées mécaniquement en vue de l'obtention du profil désiré. La présente invention vise la réalisation de ces préformes élémentaires formées d'un empilage de couches de renfort à structure fibreuse, 20 et a pour principal objectif de fournir un procédé permettant une découpe précise des préformes élémentaires et conduisant à l'obtention de préformes élémentaires possédant des arêtes correctement coupées. A cet effet, l'invention vise un procédé de réalisation d'une préforme élémentaire formée d'un empilage de couches de renfort à structure 25 fibreuse et présentant une surface délimitée par au moins une ligne de contour, le dit procédé consistant, selon l'invention, à empiler un nombre prédéterminé de couches de renfort à structure fibreuse, et, pour chaque ligne de contour : - à coudre les couches de renfort par une première ligne de couture, dite couture intérieure, parallèle à la ligne de contour, adaptée pour 30 délimiter une surface homothétique de la surface délimitée par la dite ligne de contour, et de dimensions sensiblement inférieures à celles de la dite surface, - à coudre les couches de renfort par une deuxième ligne de couture, dite couture extérieure, parallèle à la ligne de contour, adaptée pour délimiter une surface homothétique de la surface délimitée par la dite ligne de 35 contour, et de dimensions sensiblement supérieures à celles de la dite surface, - et à découper l'empilage de couches de renfort le long d'une ligne de découpe parallèle aux lignes de couture intérieure et extérieure et intercalée entre les dites lignes de couture. En premier lieu, il est à noter que, selon l'invention, on s entend définir, de façon large, par « ligne de contour », une ligne pouvant consister soit en la limite extérieure de la préforme, soit en une limite intérieure de la dite préforme délimitant un orifice ménagé dans cette dernière. Ainsi, selon l'invention, chaque préforme est délimitée par une ligne de contour « extérieure » et peut présenter une ou plusieurs ligne(s) de contour lo « intérieure(s) ». Selon l'invention, et en premier lieu, les couches de renfort sont assemblées, avant découpe et pour chaque ligne de contour, par au moins deux lignes de couture qui assurent le maintien relatif des dites couches lors de l'opération ultérieure de découpe. ls De plus, ces lignes de couture sont disposées, selon l'invention, de façon que la découpe intervienne entre deux lignes de couture, de sorte que chaque contour de la préforme élémentaire se trouve stabilisé par une ligne de couture et présente un effilochage limité de façon optimale. De ce fait, le procédé selon l'invention permet des 20 découpes précises des préformes élémentaires et conduit à l'obtention de préformes élémentaires possédant des arêtes correctement coupées. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, on réalise, pour chaque ligne de contour, une troisième ligne de couture des couches de renfort, dite couture de sécurité, formée parallèlement 25 à la ligne de couture s'étendant, après découpe, le long de la dite ligne de contour. Dans le cas d'une ligne de contour extérieure, une telle ligne de couture de sécurité est donc réalisée de façon à délimiter une surface homothétique de la surface délimitée par la couture intérieure, et de dimensions 30 sensiblement inférieures à celles de la dite surface. Par contre, dans le cas d'une ligne de contour intérieure, cette ligne de couture de sécurité est réalisée de façon à délimiter une surface homothétique de la surface délimitée par la couture extérieure, et de dimensions sensiblement supérieures à celles de la dite surface. Dans les deux cas, cette ligne de couture de sécurité permet de limiter les conséquences négatives, en matière de qualité de la découpe, résultant d'une éventuelle rupture locale accidentelle de la ligne de couture bordant la ligne de contour. s Par ailleurs, lors de la réalisation d'une préforme destinée à présenter la forme finale d'un profilé comportant une âme et au moins une aile s'étendant dans un plan sécant par rapport à celui de l'âme, le procédé selon l'invention consiste avantageusement à réaliser des lignes de couture des couches de renfort disposées de façon à s'étendre dans chaque zone de io courbure reliant une aile et l'âme de la préforme. De telles lignes de couture réalisées avantageusement avant la découpe, avec le même matériel que les lignes de couture du contour des préformes élémentaires, permettent de limiter le phénomène de foisonnement dans les zones incurvées des préformes élémentaires. ls Par ailleurs, on utilise avantageusement, selon l'invention, la technique dite du «point noué» (« lock stitching ») en vue de la couture des couches de renfort. De plus, ces coutures sont avantageusement réalisées au moyen de fils en polyester. 20 D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins : - les figures 1 et 2 représentent, respectivement avant et 25 après empilage, quatre couches de renfort destinées à la réalisation d'une préforme élémentaire conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue de dessus, avant découpe, d'une préforme élémentaire dont les couches de renfort sont cousues conformément à l'invention, 30 - la figure 4 est une vue de dessus, avant découpe, d'une préforme élémentaire telle que représentée à la figure 3, présentant, en outre, des lignes de couture dans les zones ultérieures incurvées de la dite préforme, - la figure 5 est une vue de dessus de cette préforme élémentaire lors de l'opération de découpe, - et la figure 6 est une vue de dessus de cette préforme élémentaire après découpe, et avant pliages de cette dernière. Le procédé selon l'invention, dont les différentes étapes de mise en oeuvre sont représentées aux figures annexées, vise la réalisation s de préformes élémentaires formées d'un empilage de couches de renfort à structure fibreuse telles que des fibres de carbone. Selon l'exemple représenté, le procédé selon l'invention vise la réalisation de préformes élémentaires P destinées à former, après pliages, des profilés présentant la forme d'un [ , et plus spécifiquement des io profilés présentant une âme rectangulaire A dont les côtés longitudinaux sont bordés chacun d'une aile S1, S2 destinée à être repliée de 90°, de façon que les dites ailes forment les semelles du profilé en forme de [. Selon cet exemple, en outre, chaque préforme élémentaire est réalisée par empilage de quatre couches de renfort C1-C4 de ls forme rectangulaire de dimensions supérieures aux dimensions développées de la préforme élémentaire P (figures 1 et 2). Tel que représenté à la figure 3, ces quatre couches de renfort empilées C1-C4 sont, dans un premier temps, cousues par trois lignes de couture parallèles à la ligne de contour délimitant le profilé à réaliser : 20 - une ligne de couture intérieure 12 délimitant une surface homothétique de la surface délimitée par la ligne de contour du profilé, et de dimensions sensiblement inférieures à celles de la dite surface, - une ligne de couture extérieure 13 délimitant une surface homothétique de la surface délimitée par la ligne de contour du profilé, et de 25 dimensions sensiblement supérieures à celles de la dite surface, - et une ligne de couture de sécurité /1 délimitant une surface homothétique de la surface délimitée par la ligne de couture intérieure 12, et de dimensions sensiblement inférieures à celles de la dite surface, Les quatre couches de renfort C1-C4 sont ensuite 30 assemblées par des lignes de couture disposées de façon à s'étendre dans les deux zones de courbure reliant une aile S1, S2 et l'âme A de la préforme P, destinées à limiter le phénomène de foisonnement dans ces zones incurvées. En l'exemple représenté notamment à la figure 4, ces lignes de couture consistent, pour chaque aile S1, S2, en quatre lignes de 35 couture r1-r4 parallèles aux bords longitudinaux de la préforme élémentaire P. s lo 2971194 s Il convient toutefois de noter que la disposition et l'orientation de ces lignes de couture peuvent être totalement différentes de cellas représentées : par exemple lignes orthogonales aux bords longitudinaux de la préforme P, lignes s'étendant selon des créneaux en dents de scie... La dernière étape de réalisation de la préforme élémentaire selon l'invention consiste, tel que représenté à la figure 5, à découper les couches de renfort C1-C4 selon une ligne de découpe D parallèle aux lignes de couture intérieure 12 et extérieure 13 et intercalée entre les dites lignes de couture. Cette découpe conduit à l'obtention d'une préforme élémentaire P, représentée à la figure 6, dont le contour se trouve stabilisé par la ligne de couture intérieure 12 et présente un effilochage limité de façon optimale. De plus, la présence de la ligne de sécurité 11 garantit ls contre toute propagation de déchirures lors d'une éventuelle rupture de la ligne intérieure 12 Il est à noter que lorsque les lignes de couture 11-13 sont réalisées sur le pourtour d'un orifice ménagé dans la préforme élémentaire, la découpe est, tel que précédemment, effectuée entre les lignes de couture 12 et 20 13, mais la ligne de sécurité 11 est quant à elle positionnée à l'extérieur de la ligne de couture extérieure 13. Le procédé selon l'invention permet donc la réalisation de préformes élémentaires présentant toute forme quelconque de surface délimitée par une ligne de contour, et garantit l'obtention de préformes 25 élémentaires découpées de façon très précise et possédant des arêtes correctement coupées. REVENDICATIONS1/ Procédé de réalisation d'une préforme élémentaire (P) formée d'un empilage de couches de renfort (C1-C4) à structure fibreuse et présentant une surface délimitée par au moins une ligne de contour, le dit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à empiler un nombre s prédéterminé de couches de renfort à structure fibreuse (C1-C4), et, pour chaque ligne de contour : - à coudre les couches de renfort (C1-C4) par une première ligne de couture (12), dite couture intérieure, parallèle à la ligne de contour, adaptée pour délimiter une surface homothétique de la surface io délimitée par la dite ligne de contour, et de dimensions sensiblement inférieures à celles de la dite surface, - à coudre les couches de renfort (C1-C4) par une deuxième ligne de couture (13), dite couture extérieure, parallèle à la ligne de contour, adaptée pour délimiter une surface homothétique de la surface ls délimitée par la dite ligne de contour, et de dimensions sensiblement supérieures à celles de la dite surface, - et à découper l'empilage de couches de renfort (C1-C4) le long d'une ligne de découpe (D) parallèle aux lignes de couture intérieure (12) et extérieure (13) et intercalée entre les dites lignes de couture. 20 2/ Procédé de réalisation d'une préforme selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on réalise, pour chaque ligne de contour, une troisième ligne de couture (/1) des couches de renfort (C1-C4), dite couture de sécurité, formée parallèlement à la ligne de couture (12) s'étendant, après découpe, le long de la dite ligne de contour. 25 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 de réalisation d'une préforme (P) destinée à présenter la forme finale d'un profilé comportant une âme et au moins une aile s'étendant dans un plan sécant par rapport à celui de l'âme, caractérisé en ce que l'on réalise des lignes de couture (r1-r4) des couches de renfort (C1-C4) disposées de façon à s'étendre dans 30 chaque zone de courbure reliant une aile et l'âme de la préforme. 4/ Procédé de réalisation d'une préforme selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'on utilise la technique dite du «point noué» (« lock stitching ») en vue de la couture des couches de renfort (C1-C4). / Procédé de réalisation d'une préforme selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on réalise les coutures des couches de renfort (C1-C4) au moyen de fils en polyester.