Brevet FR2981292A1 — publié le 20130419

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE AUBE FINALISEE EN MATERIAU COMPOSITE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une aube réalisée en matériau composite dans sa forme finalisée. Le domaine de l'invention est, d'une façon générale, celui des turboréacteurs comportant des aubes en matériau composite. La pièce finalisée formant une aube en matériau composite est, d'une façon générale, constituée d'une pièce principale, l'aube à proprement parler, complétée par un élément de terminaison, faisant office de renfort et formant un bord d'attaque de ladite aube finalisée en matériau composite. Les aubes en matériau composite sont de plus en plus utilisées dans les turboréacteurs d'aéronefs car elles permettent un net gain en terme de masse, et présentent une fabrication plus aisée que les aubes métalliques. Les aubes en matériau composite doivent cependant être complétées par un élément de terminaison, désigné le plus souvent comme "bord d'attaque", dont la présence est nécessaire afin de renforcer l'extrémité de l'aube considérée recevant le flux d'air, cette extrémité étant susceptible de recevoir différents projectiles, par exemple des oiseaux en vol. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Pour fabriquer les aubes en matériau composite finalisées, on procède dans un premier temps, séparément, à la fabrication d'une part de l'aube elle-même, et du renfort, par exemple en titane, ou éventuellement dans un autre matériau, par exemple en aluminium. La fabrication de ces deux pièces distinctes nécessite, pour chacune de ces pièces, un usinage très précis pour la mise à la cote finie. Les deux pièces distinctes peuvent ensuite être assemblées par collage ; un contrôle final de la pièce est alors réalisé afin de vérifier notamment la forme du profil du bord d'attaque de l'aube finalisée. Malheureusement, l'opération de collage de l'aube en matériau composite et de l'élément de terminaison formant le bord d'attaque engendre parfois des défauts de profil et de dimensionnement de l'aube finalisée, en dépit de la grande attention portée à la fabrication des deux pièces formant l'aube finalisée. Il est donc, jusqu'à présent, nécessaire de resserrer les tolérances de fabrication au niveau de ces deux pièces (bord d'attaque et aube composite), afin de garantir la conformité de l'aube finalisée une fois les deux pièces collées ensemble. Mais une telle exigence au niveau des tolérances nécessite des opérations excessivement précises et complexes pour la fabrication de chacune de ces pièces. Par ailleurs, les moyens mis en oeuvre pour la fabrication de ces pièces dans de telles conditions de tolérance sont très coûteux. Enfin, une exigence accrue en termes de tolérances pour la réalisation de ces pièces entraine nécessairement la demande de dérogations particulières sur la fabrication de certaines pièces, dérogations qui allongent le cycle de fabrication de l'aube finalisée, et qui entrainent un coût supplémentaire. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION L'objet de l'invention offre une solution aux problèmes qui viennent d'être exposés, en proposant un procédé de fabrication d'une aube en matériau composite finalisée, qui est moins coûteux et plus facile à mettre en oeuvre que le procédé de l'état de la technique qui vient d'être décrit, tout en assurant la réalisation d'une aube finalisée présentant un profil de bord d'attaque conforme aux normes après collage sur l'aube en matériau composite. A cet effet, on propose dans l'invention de fabriquer dans un premier temps une ébauche d'un élément de terminaison de l'aube finalisée, et de mettre en forme le profil de l'aube finalisée après que l'opération de collage entre les deux pièces formant l'aube finalisée a été réalisée. L'invention concerne ainsi essentiellement un procédé de fabrication d'une aube en matériau composite finalisée, ladite aube finalisée étant formée d'une aube réalisée en matériau composite associée à un élément de terminaison formant bord d'attaque, caractérisé en ce qu'il comporte les différentes étapes consistant à : - fabriquer l'aube en matériau composite ; - fabriquer une ébauche de l'élément de terminaison formant bord d'attaque ; - assembler l'aube en matériau composite et l'ébauche de l'élément de terminaison ; - réaliser un profil de bord d'attaque sur l'assemblage du matériau composite et de l'ébauche de l'élément de terminaison. Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le procédé selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement possibles : - l'étape d'assemblage est réalisée par collage. - l'étape de fabrication de l'ébauche ébauche de l'élément de terminaison formant bord d'attaque génère une pièce présentant une surépaisseur périphérique par rapport au profil de bord d'attaque réalisé après l'étape d'assemblage de l'aube en matériau composite et l'ébauche de l'élément de terminaison. - la surépaisseur est comprise entre un millimètre et cinq millimètres. - l'élément de terminaison formant bord d'attaque est réalisé en titane. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - à la figure 1, une représentation schématique des étapes successives observées lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. - à la figure 2, une représentation schématique d'une aube finalisée ayant été fabriquée par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. 2 9812 92 4 DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION La figure 1 montre de manière schématique la succession des étapes observées lors de la mise en oeuvre du procédé de fabrication d'aubes en 5 matériau composite finalisée. La figure 1 est décrite conjointement avec la figure 2, qui montre une aube finalisée produite par le procédé de fabrication selon l'invention. Une première étape du procédé selon l'invention réside dans une opération 101 de fabrication d'une aube en matériau composite 201, par exemple une aube 10 de soufflante, et dans une opération 102 de fabrication d'un élément de terminaison 202, fabriqué avantageusement en titane, ou en aluminium, destiné à former, au moins partiellement, un bord d'attaque d'une aube finalisée 203. Avantageusement, dans l'invention, on prévoit qu'à l'issue de l'opération 101 de fabrication de l'aube en matériau composite 201, cette dernière est 15 finalisée, et ne nécessite pas d'intervention complémentaire pour être utilisée dans l'aube finalisée 203. En revanche, on prévoit dans l'invention de réaliser lors de l'opération 102 simplement une ébauche 204 de l'élément de terminaison 202 ; cette ébauche présente en outre une surépaisseur 205 sur sa périphérie extérieure, ladite surépaisseur 205 pouvant varier entre un et cinq millimètres 20 selon l'endroit considéré de ladite surépaisseur, et/ou selon l'exemple considéré. Ainsi, les tolérances dans la réalisation de la pièce de terminaison sont, pour cette opération de fabrication 102, larges, et la réalisation de l'ébauche 204 ne nécessite pas la mise en oeuvre d'un outillage coûteux, et peut être réalisée simplement et rapidement. 25 Une étape suivante réside dans une opération 103 d'assemblage, avantageusement par collage, de l'aube en matériau composite 201 et de l'ébauche 204. Avantageusement, le collage est réalisé entre une protubérance 206 de l'aube 201 qui s'emboîte dans une cavité 207 ménagée dans l'élément de terminaison 202. Une étape suivante réside dans une opération 104 de contrôle de l'assemblage, destinée à vérifier que l'aube 201 et l'ébauche 204 sont maintenues entre elles de manière satisfaisante. Une étape suivante réside dans une opération 105 de mise à profil du bord d'attaque, dans laquelle l'ébauche 204 est usinée de manière à adopter sa forme définitive. Différentes étapes peuvent avantageusement se succéder au cours de l'opération 105 de mise à profil du bord d'attaque. Typiquement, ces étapes peuvent être les suivantes : - Contrôle laser, par un moyen robotisé, de la pièce de terminaison 202 telle qu'initialement assemblée sur l'aube en matériau composite 201 ; - Contrôle laser, par le moyen robotisé, du bord de fuite de l'aube 201 ; Reconstruction numérique des surfaces scannées lors du contrôle laser ; - Adaptation d'un programme d'usinage à partir de la reconstruction numérique des surfaces scannées afin d'optimiser un profil final 208 du bord d'attaque, en prenant en considération des paramètres effectivement mesurées lors des opérations de contrôle laser ; - Génération de trajectoires d'usinage ; Réalisation de l'usinage par le moyen robotisé ; - Contrôle laser du profil final 208 du bord d'attaque après réalisation de l'usinage par le moyen robotisé. Dans les différentes opérations qui viennent d'être mentionnées, le moyen robotisé peut être remplacé par une machine numérique cinq axes. De la même manière, des procédés de contrôle de type stéréophotogrammétrie peuvent être utilisés dans certaines de ces opérations. Une dernière étape réside alors dans une opération 106 de contrôle final de l'aube finalisée 203 par un moyen de type MMT (Machine de Mesure Tridimensionnelle), différent du moyen d'usinage précédemment utilisé. Ainsi, dans l'invention, en procédant à une opération d'usinage une fois l'aube en matériau composite et l'élément de terminaison assemblés, on s'affranchit des défauts de l'état de la technique susceptibles d'apparaître lors de l'étape de collage. On assure ainsi le maintien de tolérances relativement larges, au moins dans la fabrication de l'élément de terminaison, ce qui diminue le coût de l'aube finalisée et rend sa fabrication plus aisée.5 REVENDICATIONS1 - Procédé de fabrication d'une aube en matériau composite finalisée (203), ladite aube finalisée (203) étant formée d'une aube (201) réalisée en matériau composite associée à un élément de terminaison (202) formant bord d'attaque, caractérisé en ce qu'il comporte les différentes étapes consistant à : - fabriquer (101) l'aube en matériau composite (201); - fabriquer (102) une ébauche (204) de l'élément de terminaison (202) formant bord d'attaque ; - assembler (103) l'aube en matériau composite (201) et l'ébauche (204) de l'élément de terminaison (202) ; - réaliser (105) un profil (208) de bord d'attaque sur l'assemblage du matériau composite (201) et de l'ébauche (204) de l'élément de terminaison (202). 2- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape d'assemblage (103) est réalisée par collage. 3- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de fabrication (105) de l'ébauche (204) de l'élément de terminaison (202) formant bord d'attaque génère une pièce présentant une surépaisseur périphérique (205) par rapport au profil (208) de bord d'attaque réalisé après l'étape (103) d'assemblage de l'aube en matériau composite (201) et l'ébauche (204) de l'élément de terminaison (202). 4- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que la surépaisseur (205) est comprise entre un millimètre et cinq millimètres. 5- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément de terminaison (202) formant bord d'attaque est réalisé en titane.