Brevet FR2989921A1 — publié le 20131101

La présente invention concerne le domaine technique des matériaux de renfort, adaptés à la constitution de pièces composites. Plus précisément, l'invention concerne une utilisation permettant d'améliorer la conductivité électrique transverse de la pièce composite obtenue. La fabrication de pièces ou d'articles composites, c'est-à-dire comprenant, d'une part, un ou plusieurs renforts ou nappes fibreuses et, d'autre part, une matrice qui est, le plus souvent, principalement de type thermodurcissable (« résine ») et peut inclure des thermoplastiques, peut, par exemple, être réalisée par un procédé dit "direct" ou "LCM" (de l'anglais « Liquid Composite Moulding »). Un procédé direct est défini par le fait qu'un ou plusieurs renforts fibreux sont mis en oeuvre à l'état "sec" (c'est-à-dire sans la matrice finale), la résine ou matrice, étant mise en oeuvre séparément, par exemple par injection dans le moule contenant les renforts fibreux (procédé "RTM", de l'anglais Resin Transfer Moulding), par infusion au travers de l'épaisseur des renforts fibreux (procédé "LRI", de l'anglais « Liquid Resin Infusion » ou procédé "RFI", de l'anglais « Resin Film Infusion »), ou bien encore par enduction/imprégnation manuelle au rouleau ou au pinceau, sur chacune des couches unitaires de renfort fibreux, appliquées de manière successive sur la forme. Pour les procédés RTM, LRI ou RFI, il faut en général tout d'abord fabriquer une préforme fibreuse de la forme de l'article fini désiré, puis imprégner cette préforme d'une résine. La résine est injectée ou infusée par différentiel de pressions en température, puis une fois que toute la quantité de résine nécessaire est contenue dans la préforme, l'ensemble est porté à une température plus élevée pour réaliser le cycle de polymérisation/réticulation et ainsi entraîner son durcissement. Les pièces composites utilisées dans l'industrie automobile, aéronautique ou navale, sont en particulier soumises à des exigences très strictes, notamment en termes de propriétés mécaniques. Pour économiser en carburant, l'industrie aéronautique a remplacé de nombreux matériaux métalliques par des matériaux composites qui sont plus légers. De plus, de 2 9 89 92 1 2 nombreuses commandes de vol hydrauliques sont remplacées par des commandes électroniques toujours dans un souci de gain de poids. La résine qui est ultérieurement associée, notamment par injection ou infusion, aux nappes unidirectionnelles de renfort, lors de la réalisation de la 5 pièce, peut être une résine thermodurcissable, par exemple du type époxy. Pour permettre un écoulement correct au travers d'une préforme constituée d'un empilement de différentes couches de fibres de carbone, cette résine est, le plus souvent, très fluide, par exemple d'une viscosité de l'ordre de 50 à 200mPa.s. à la température d'infusion/injection. L'inconvénient majeur de 10 ce type de résine est leur fragilité, après polyrnérisation/réticulation, ce qui entraîne une faible résistance à l'impact des pièces composites réalisées. Afin de résoudre ce problème, il a été proposé dans les documents de l'art antérieur d'associer les couches unidirectionnelles de fibres de carbone à des couches intermédiaires à base de résine, et notamment à un non-tissé 15 de fibres thermoplastiques. De telles solutions sont notamment décrites dans les demandes de brevet ou les brevets EP1125728, US 628016, W000/58083, WO 2007/015706, WO 2006/121961 et US 6,503,856. L'ajout de cette couche de résine intermédiaire tel qu'un non-tissé permet d'améliorer les propriétés mécaniques au test de compression après impact 20 (CAI), test utilisé de manière courante pour caractériser la résistance des structures à l'impact. La demanderesse a également proposé dans les demandes de brevet antérieures WO 2010/046609 et WO 2010/061114, des matériaux intermédiaires particuliers comportant une nappe de fibres unidirectionnelles, 25 en particulier de carbone, associée par collage, sur chacune de ses faces à un non-tissé de fibres thermoplastiques (également nommé non-tissé), ainsi que leur procédé d'élaboration. De tels matériaux composites sont constitués de couches de carbone et de couches de matière thermodurcissable ou thermoplastique. La fibre de carbone est conductrice d'électricité à la 30 différence des matières thermodurcissables ou thermoplastiques. L'empilement de ces deux matériaux est donc un empilement de matériaux 2 9 8992 1 3 conducteurs et de matériaux isolants. La conductivité électrique transverse est donc quasi nulle, du fait de la présence de couches de résine. Or, pour dissiper l'énergie apportée par le passage de la foudre sur le fuselage ou la voilure (ailes) et également assurer la fonction de retour de 5 courant, la conductivité électrique transverse des pièces composites utilisées en aéronautique doit être importante. Les réserves de carburant étant situées dans les ailes des avions, il est primordial d'arriver à dissiper l'énergie électrique et donc d'avoir une bonne conductivité selon l'axe orthogonal à la surface de la pièce, axe nommé z. En structure aéronautique, la conductivité 10 électrique était apportée, jusqu'à aujourd'hui, par le matériau lui-même, qui était majoritairement à base d'aluminium. Les nouveaux modèles d'avions intégrant de plus en plus de matériaux composites, majoritairement à base carbone, il est devenu indispensable d'apporter une conductivité supplémentaire pour assurer les fonctions de retour de courant et de 15 résistance à la foudre. Cette conductivité est apportée actuellement sur des pièces composites à base de fibres de carbone par l'utilisation locale de rubans ou tresses métalliques liant les pièces entre elles. Une telle solution augmente considérablement la masse et le coût de la solution composite, et n'est donc pas satisfaisante. 20 La demande de brevet WO 2011/048340 décrit également la mise en oeuvre d'empilements alternant nappe unidirectionnelle et non-tissé thermoplastique, solidarisés par des liaisons ponctuelles. Dans le cadre de l'invention, les inventeurs ont mis en évidence un nouveau moyen d'obtenir des pièces composites qui présentent une 25 conductivité électrique satisfaisante, notamment dans l'épaisseur de la pièce non parallèle au plis qui la constituent, même dans les cas où de telles pièces sont constituées d'un empilement de matériaux de renfort à base de fibres de carbone entre lesquels est intercalée au moins une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange de matières 30 thermoplastique et thermodurcissable. La présente invention concerne l'utilisation, dans la fabrication d'une pièce composite réalisée à partir d'un empilement de matériaux de renfort de fibres de carbone entre lesquels est intercalée au moins une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange de matières thermoplastique et thermodurcissable, d'une opération d'application ponctuelle d'efforts traversants sur au moins deux couches constituant l'empilement et positionnées de manière voisine dans l'empilement, de manière à traverser successivement au moins un matériau de renfort et au moins une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange de matières thermoplastique et thermodurcissable placés en position superposée, pour améliorer la conductivité électrique transverse de la pièce composite obtenue. La conductivité transverse peut être définie comme étant l'inverse de la résistivité qui est elle-même égale à la résistance que multiplie la surface et que divise l'épaisseur de la pièce. En d'autres termes, la conductivité transverse est la capacité qu'à la pièce à propager et conduire le courant électrique au sein de son épaisseur et peut être mesurée selon la méthode détaillée dans les exemples. La description qui va suivre, en référence aux Figures annexées, permet de mieux comprendre l'invention. La Figure 1 est une vue schématique illustrant un mode de mise en oeuvre de l'invention. La Figure 2 est une vue schématique illustrant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. La Figure 3 est une vue schématique d'une série de points d'application au niveau desquels les efforts traversants, pénétrations, ou perforations sont exercés. La Figure 4 (vue d'ensemble et grossissement au niveau d'une perforation) est une photographie d'un matériau intermédiaire perforé pouvant être utilisé dans le cadre de l'invention. La Figure 5 représente schématiquement un dispositif d'application ponctuelle d'efforts traversants. Dans le cadre de l'invention, l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants correspond à une opération de pénétration en différents points d'application ou de pénétration. Dans la suite de la description, on nommera indifféremment opération d'application ponctuelle d'efforts traversants ou opération de pénétration en différents points de pénétration, une telle étape consistant à traverser au moins deux couches voisines d'un matériau de renfort et d'une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable. L'empilement est constitué de couches de matériaux de renfort de fibres de carbone et de couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange de telles matières, qui sont superposées 10 les unes sur les autres. Au moins une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange de telles matières est intercalée entre deux couches de matériaux de renfort de fibres de carbone. La couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable la plus proche d'une couche de matériau de renfort de fibres de carbone est nommée couche voisine de 15 cette dernière. Par couches voisines, on entend en particulier deux couches directement adjacentes, c'est-à-dire se succédant dans l'empilement en étant positionnées l'une contre l'autre. L'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants est, de préférence, réalisée grâce à la pénétration d'une aiguille ou d'une série 20 d'aiguilles, ce qui permet de bien maitriser l'orientation des efforts traversants. Néanmoins, il pourrait très bien être prévu de réaliser une telle opération grâce à.un jet d'air ou d'eau. Bien entendu, l'organe ou le moyen utilisé pour l'opération de pénétration, est retiré soit après avoir traversé l'empilement ou la partie de 25 l'empilement sur lequel l'opération de pénétration est réalisée, soit en effectuant un trajet aller-retour. Le but et le résultat de cette pénétration sont de faire pénétrer certaines des fibres de carbone d'un matériau de renfort dans l'épaisseur de la couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange 30 des deux, de manière à ce que, dans la pièce finale, ces fibres de carbone puissent venir toucher les fibres de carbone du matériau de renfort se trouvant de l'autre côté de la couche de matière thermoplastique ou 2 9 8992 1 6 thermodurcissable, pour ainsi augmenter la conductivité électrique transverse de la pièce composite finale obtenue. C'est pourquoi cette opération est réalisée de manière à pénétrer successivement une couche de matériau de renfort de fibres de carbone et au moins une couche de matière 5 thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange de telles matières qui lui est voisine, dans la position de superposition que les couches pénétrées ont dans l'empilement final utilisé pour la fabrication de la pièce composite. De manière avantageuse, l'opération de pénétration est réalisée, de 10 manière à obtenir une conductivité électrique transverse d'au moins 15 S/m, de préférence d'au moins 20 S/rn, et préférentiellement de 60 à 300 5/m, pour la pièce composite obtenue. De manière préférentielle, l'opération de pénétration est réalisée selon une direction transversale à la surface des couches qui sont traversées. 15 Il a été constaté qu'une densité de points de pénétration de 40000 à 250000 par m2 permettait d'obtenir des résultats en termes de conductivité électrique transverse particulièrement satisfaisant. L'opération de pénétration peut entrainer ou non la création d'ouverture ou perforation. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, adapté par ailleurs à toutes ses 20 variantes de mise en oeuvre, l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants laisse des perforations dans les couches traversées. Les ouvertures créées par l'opération de perforation présenteront le plus souvent, dans le plan des couches traversées, une section circulaire ou plus ou moins allongée, sous la forme d'un oeil ou fente. Les perforations 25 résultantes ont, par exemple, une plus grande dimension, mesurée parallèlement à la surface traversée, située dans la gamme allant de 1 à lOmm. En particulier, l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants conduit à création d'un facteur d'ouverture supérieur à 0 et inférieur ou égal à 8%, et de préférence de 2 à 5 °/0. Le facteur d'ouverture peut être défini 30 comme le rapport entre la surface non occupée par la matière et la surface totale observée, dont l'observation peut être faite par le dessus du matériau 2 9 8992 1 7 avec un éclairage par le dessous de ce dernier. Il peut, par exemple, être mesuré selon la méthode décrite dans la demande W02011/086266. L'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants est, de préférence, accompagnée d'un chauffage entrainant la fusion au moins 5 partielle de la matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux, au niveau des points d'applications des efforts traversants. De préférence, cette fusion a lieu sur toutes les couches traversées de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux. Pour cela, on utilisera, par exemple, un organe de pénétration lui-même chauffé. Une telle opération permet notamment de réaliser des soudures et d'ainsi fixer les perforations, de manière à ce que ces dernières restent, même après le retrait de l'organe ou du moyen de pénétration utilisé pour appliquer l'effort traversant. En l'absence d'un tel chauffage, le matériau de renfort et la couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux peuvent avoir tendance à se resserrer autour du point de pénétration, après retrait de l'organe ou du moyen de pénétration utilisé, de sorte que le facteur d'ouverture obtenu pourrait correspondre alors à celui présent avant l'opération de pénétration. L'opération de pénétration peut être réalisée sur l'empilement déjà constitué ou sur des matériaux intermédiaires qui vont ensuite être empilés pour former l'empilement nécessaire à la réalisation de la pièce composite. Dans le premier cas, l'opération de pénétration sera réalisée de manière à traverser, en chaque point de pénétration, l'épaisseur totale de l'empilement. Avant l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants, 25 les différentes couches constitutives de l'empilement pourront être simplement déposées les unes sur les autres, sans être liées les unes aux autres, ou certaines ou toutes les couches constitutives de l'empilement pourront être liées entre elles, par exemple, par une opération de thermocollage, couture ou autre. 30 Lorsque des matériaux intermédiaires sont utilisés, l'opération de pénétration peut être réalisée sur les matériaux intermédiaires préalablement à leur empilement ou sur l'empilement déjà constitué. Si l'opération de pénétration est réalisée sur les matériaux intermédiaires, une telle opération est, de préférence, menée sur chaque matériau intermédiaire qui va être superposé dans l'empilement et/ou, de manière à traverser, en chaque point de pénétration, l'épaisseur totale de 5 chaque matériau intermédiaire. Bien entendu, une tension suffisante, notamment de 1.10-3 à 2.10-2 N/rnm sera appliquée notamment sur le matériau intermédiaire, le plus souvent en défilement, lors de l'opération de pénétration, de manière à permettre l'introduction du moyen ou de l'organe de pénétration choisi. Il n'est pas nécessaire que les points de pénétration se 10 superposent lors de l'empilement des matériaux intermédiaires. Il est, selon un mode de réalisation privilégié dans le cadre de l'invention, possible de réaliser l'empilement par superposition de matériaux intermédiaires constitués d'un matériau de renfort à base de fibres de carbone, associé sur au moins une de ses faces à une couche de matière 15 thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux. Un tel matériau intermédiaire pourra être constitué d'un matériau de renfort à base de fibres de carbone, associé sur une seule de ses faces, ou sur chacune de ses faces, à une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux. De tels matériaux intermédiaires présentent une 20 cohésion propre, la ou les deux couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux étant associée(s) au matériau de renfort, de préférence grâce au caractère thermoplastique ou thermodurcissable de la couche par thermocompression. Une seule couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou 25 d'un mélange des deux peut être située entre deux matériaux de renfort à base de fibres de carbone consécutifs. Dans ce cas, l'empilement peut correspondre à un enchainement (CM/R)", CM désignant une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux, R un matériau de renfort à base de fibres de carbone et n désignant un 30 nombre entier, avec, en particulier, toutes les couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux présentes au sein de l'empilement qui sont de grammage identique. L'empilement peut également correspondre à un enchainement (CM/R)/CM, CM désignant une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux, R un matériau de renfort à base de fibres de carbone et n désignant un nombre entier, avec, en particulier, les couches externes de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux qui ont un grammage égal au demi-grammage de chacune des couches internes de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux. La Figure 1 illustre l'invention avec un tel empilement dans le cas où l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants est réalisée sur l'empilement après sa constitution. La demande WO 2011/048340 décrit de tels empilements constitués d'une alternance de nappes unidirectionnelles de carbone, et de non-tissés de fibres thermoplastiques qui sont soumis à une opération de pénétration/perforation. On pourra se référer à cette demande de brevet pour plus de détails. Néanmoins, alors que dans l'invention, l'opération de pénétration ou de perforation est réalisée pour améliorer la conductivité transverse de la pièce composite finale obtenue, dans cette demande de brevet, elle est utilisée pour améliorer la perméabilité de l'empilement lors de la réalisation de la pièce composite mettant en oeuvre une diffusion de résine au sein de l'empilement. Il est également possible que deux couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux soient situées entre deux matériaux de renfort à base de fibres de carbone consécutifs. C'est le cas, notamment, quand l'empilement est réalisé par superposition de matériaux intermédiaires constitués d'un matériau de renfort à base de fibres de carbone, associé sur chacune de ses faces, à une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux. La Figure 2 illustre l'invention dans le cas où un empilement est réalisé à partir d'un matériau de renfort R à base de fibres de carbone, associé sur chacune de ses faces, à une couche de matière CM thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux, ayant subi préalablement à son empilement, l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants. 2 9 8992 1 10 Dans le cas où le matériau de renfort est une nappe unidirectionnelle, les points de pénétration seront, préférentiellement, disposés de manière à former, par exemple un réseau de lignes parallèles, et seront avantageusement, disposés sur deux séries Si et 52 de lignes, de sorte 5 que : Dans chaque série Si et S2, les lignes soient parallèles entre elles, Les lignes d'une série Si soient perpendiculaires à la direction A des fibres unidirectionnelles de la nappe de carbone. Les lignes des deux séries Si et S2 soient sécantes et forment, 10 entre elles, un angle a différent de 900, et notamment, de l'ordre de 50 à 85 ° qui est d'environ 60° dans l'exemple illustré Figure 3. Une telle configuration est illustrée Figure 3. Etant donné qu'au niveau des points de pénétration 10, la pénétration d'un organe tel qu'une aiguille, entraine non pas la formation d'un trou, mais plutôt d'une fente comme le 15 montre la Figure 4, du fait que les fibres de carbone s'écartent les unes des autres au niveau du point de pénétration, on obtient ainsi un décalage des fentes les unes par rapport aux autres. Ceci permet d'éviter la création d'une ouverture trop importante du fait de la réunion de deux fentes trop rapprochées l'une de l'autre. 20 La demande WO 2010/046609 décrit de tels matériaux intermédiaires ayant subi une opération préalable de pénétration/perforation, constitués d'une nappe unidirectionnelle de carbone, associée sur chacune de ses faces à un non-tissé de fibres thermoplastiques. On pourra se référer à cette demande de brevet pour plus de détails, étant donné, qu'elle décrit de 25 manière détaillée un matériau intermédiaire et un procédé de fabrication de pièces composites pouvant être utilisés dans le cadre de l'invention. Là encore, dans cette demande de brevet, l'opération de pénétration ou de perforation était réalisée pour améliorer la perméabilité de l'empilement lors de la réalisation de la pièce composite. Dans le cadre de l'invention, une telle 30 opération est utilisée pour améliorer la conductivité transverse de la pièce composite finale obtenue. Une telle amélioration est mise en évidence dans les exemples qui vont suivre. Dans le cadre de l'invention, quelle que soit la variante de mise en oeuvre, l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants sera réalisée par tout moyen de pénétration approprié, de préférence automatisé, et notamment grâce à une série d'aiguilles, picots ou autre. Le diamètre des aiguilles (dans la partie régulière après la pointe) sera notamment de 0,8 à 2,4mm. Les points d'applications seront, le plus souvent espacés de 5 à 2 MM. Un chauffage est, le plus souvent, réalisé au niveau du moyen de pénétration ou autour de ce dernier, de manière à figer l'ouverture réalisée au sein des zones traversées et ainsi obtenir une perforation. Une résistance chauffante peut, par exemple, être directement intégrée dans le moyen de pénétration, du type aiguille. Il se produit ainsi une fusion de la matière thermoplastique ou une polymérisation partielle ou complète dans le cas d'une matière thermodurcissable autour du moyen de pénétration, et ce sur toute les couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux traversées, ce qui conduit, après refroidissement, à une sorte drceillet autour de la perforation. Lors du retrait du moyen de pénétration, le refroidissement est instantané, ce qui permet de figer la perforation obtenue. De préférence, le moyen de chauffage est directement intégré au moyen de pénétration, de telle sorte que le moyen de pénétration est lui-même chauffé. Lors de la pénétration, le matériau intermédiaire ou l'empilement pourra venir en butée sur une surface qui pourra alors être chauffée localement autour du moyen de pénétration, afin de réaliser un chauffage localisé autour de ce dernier ou bien, au contraire être totalement isolée, de manière à éviter un ramollissement des couches de matières thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux les plus proches sur toute leur surface. La Figure 5 montre un moyen de chauffage/pénétration équipé d'un ensemble d'aiguilles alignées conformément aux lignes de pénétration et pas d'espacement sélectionnés. L'empilement utilisé dans le cadre de linvention pourra comprendre un grand nombre de matériaux de renforts, en général au moins quatre et dans 2 9 8992 1 12 certains cas plus de 100, voire plus de 200. L'empilement sera, de préférence, constitué uniquement de matériaux de renfort de fibres de carbone et de couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange de matières thermoplastique et thermodurcissable. De 5 préférence, les matériaux de renfort de fibres de carbone présent dans l'empilement seront tous identiques et les couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange de matières thermoplastique et thermodurcissable seront également toutes identiques. Dans le cadre de l'invention, quelle que soit la variante de mise en 10 oeuvre, les matériaux de renfort constitués de fibres de carbone utilisés pour la réalisation de l'empilement sont, de préférence, des nappes unidirectionnelles de fibres de carbone. Bien que ces possibilités soient non préférées, des matériaux de renfort du type tissu, cousus ou non tissés (de type mat) pourraient être utilisés. 15 Dans le cadre de l'invention, par « nappe unidirectionnelle de fibres de carbone », on entend une nappe constituée exclusivement ou quasi-exclusivement de fibres de carbone déposées selon une même direction, de manière à s'étendre de manière sensiblement parallèle les unes aux autres. En particulier, selon un mode de réalisation particulier de l'invention, 20 la nappe unidirectionnelle ne comporte aucun fil de trame venant entrelacer les fibres de carbone, ni même de couture qui aurait pour but de donner une cohésion à la nappe unidirectionnelle avant son empilement ou son association à une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux. Ceci permet en particulier d'éviter toute 25 ondulation au sein de la nappe unidirectionnelle. Dans la nappe unidirectionnelle, les fils de carbone sont, de préférence, non associés à un liant polynnérique et donc qualifiés de secs, c'est-à-dire qu'ils ne sont ni imprégnés, ni enduits, ni associés à un quelconque liant polymérique avant leur association aux couches intermédiaires. Les fibres de 30 carbone sont, néanmoins, le plus souvent caractérisées par un taux massique d'ensimage standard pouvant représenter au plus 2% de leur masse. Ceci est particulièrement adapté à la réalisation de pièces composites par 2 98992 1 13 diffusion de résine, selon les procédés directs bien connus de l'homme de l'art. Les fibres constitutives des nappes unidirectionnelles sont de préférence continues. Les nappes unidirectionnelles peuvent être constituées 5 de un ou, de préférence, plusieurs fils de carbone. Un fil de carbone est constitué d'un ensemble de filaments et comporte, en général, de 1 000 à 80 000 filaments, avantageusement de 12 000 à 24 000 filaments. De façon, particulièrement préférée, dans le cadre de l'invention, des fils de carbone de 1 à 24 K, par exemple, de 3K, 6K, 12K ou 24K, et préférentiellement de 12 et 10 24K, sont utilisés. Par exemple, les fils de carbone présents au sein des nappes unidirectionnelles, présentent un titre de 60 à 3800 Tex, et préférentiellement de 400 à 900 tex. La nappe unidirectionnelle peut être réalisée avec tout type de fils de carbone, par exemple, des fils Haute Résistance (HR) dont le module en traction est compris entre 220 et 241GPa 15 et dont la contrainte à rupture en traction est comprise entre 3450 et 4830MPa, des fils de Module Intermédiaire (1M) dont le module en traction est compris entre 290 et 297GPa et dont la contrainte à la rupture en traction est comprise entre 3450 et 6200MPa et des Fils Haut Module (HM) dont le module en traction est compris entre 345 et 448GPa et dont la 20 contrainte à rupture en traction est comprise entre 3450 et 5520Pa (d'après le « ASM Handbook », ISBN 0-87170-703-9, ASM International 2001). Dans le cadre de l'invention, quelle que soit la variante de mise en oeuvre, l'empilement est, de préférence, constitués de plusieurs nappes de fibres de carbone unidirectionnelles, en tant que matériaux de renfort, avec 25 au moins deux nappes de fibres de carbone unidirectionnelles s'étendant selon des directions différentes. Toutes les nappes unidirectionnelles peuvent avoir des directions différentes ou seulement certaines d'entre elles. Sinon, hormis leurs différences d'orientation, les nappes unidirectionnelles présenteront, de préférence, des caractéristiques identiques. Les orientations 30 privilégiées sont le plus souvent, celles faisant un angle de 0°, + 45° ou 45° (correspondant également à +135°), et + 90° avec l'axe principal de la pièce à réaliser. Le 0° correspond à l'axe de la machine permettant de réaliser l'empilement, c'est-à-dire à l'axe qui correspond à la direction d'avancement de l'empilement lors de sa conception. L'axe principal de la pièce qui est le plus grand axe de la pièce se confond généralement avec le 00. Il est, par exemple, possible de réaliser des empilements quasi-isotropes, 5 symétriques ou orientés en choisissant l'orientation des plis. A titre d'exemples d'empilement quasi-isotrope, on peut citer l'empilement selon les angles 450/00/1350/900, ou 900/1350/00/450. A titre d'exemples d'empilement symétrique, on peut citer 00/900/00, ou 45°/135°/45°. En particulier, des empilements comprenant plus de 4 nappes unidirectionnelles, 10 par exemple de 10 à 300 nappes unidirectionnelles pourront être réalisés. Ces nappes pourront être orientées selon 2, 3, 4, 5, voire plus, directions différentes. De manière avantageuse, les nappes unidirectionnelles de fibres de carbone présentent un grammage de 100 à 280 g/m2. 15 Dans le cadre de l'invention, quelle que soit la variante de mise en oeuvre, la ou les couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux utilisées pour la réalisation de l'empilement est (sont), de préférence, un non-tissé de fibres thermoplastiques. Bien que ces possibilités soient non préférées, des couches de matière thermoplastique ou 20 thermodurcissable ou d'un mélange des deux du type tissu, film poreux, grilles, tricots ou dépôt de poudre pourraient être utilisées. Par non-tissé, qui peut également être nommé « voile », on entend classiquement un ensemble de fibres continues ou courtes disposées aléatoirement. Ces non-tissés ou voiles pourront par exemple être produits 25 par les procédés voie sèche (« Drylaid »), voie humide (« Wetlaid »), par voie fondue (« Spun(aid »), par exemple par extrusion (« Spunbond »), extrusion soufflage («Meltblown »), ou par filage avec solvant (« electrospinning » , « Flashspining »), bien connus de l'homme du métier. En particulier, les fibres constitutives du non-tissé peuvent présenter des 30 diamètres moyens compris dans la gamme allant de 0,5 à 70 pm, et préférentiellement de 0,5 à 20 pm. Les non-tissés peuvent être constitués de fibres courtes ou, de préférence, de fibres continues. Dans le cas d'un non- 2 9 8992 1 15 tissé de fibres courtes, les fibres peuvent présenter, par exemple, une longueur comprise entre 1 et 100 mm. Les non-tissés offrent une couverture aléatoire et, de préférence, isotropique. De manière avantageuse, chacun des non-tissés présent au sein de l'empilement a une masse surfacique comprise dans la gamme allant de 0,2 et 20 g/m2 seront utilisés. De façon préférée, chacun des non-tissés présent au sein de l'empilement a une épaisseur de 0,5 à 50 microns, de préférence de 3 à 35 microns. La ou les couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable 10 présente(s) au sein de l'empilement, et notamment les non-tissés, est (sont), de préférence, en une matière thermoplastique choisie parmi les polyamides, copolyamides, les polyamides - block ether ou ester, les polyphtalamides, les polyesters, les copolyesters, les polyuréthanes thermoplastiques, les polyacétales, les polyoléfines en C2-C8, les polyéthersulfones, les 15 polysulfones, les polyphénylènes sulfones, les polyétherétherCétones, les polyétherCétoneCétone, les poly(sulfure de phénylène), les polyétherimides, les polyimides thermoplastiques, les polymères à cristaux liquides, les phénoxys, les copolymères à blocs tels que les copolymères styrènebutadiene-méthylméthacrylate, les copolymères méthylméthacrylate-acrylate 20 de butyl-méthylméthacrylate et leurs mélanges. Les autres étapes utilisées pour la fabrication de la pièce composite sont tout à fait classiques pour l'homme du métier. Notamment, la fabrication de la pièce composite met en oeuvre, en tant qu'étapes finales, une étape de diffusion, par infusion ou injection, d'une résine 25 thermodurcissable, d'une résine thermoplastique ou d'un mélange de telles résines, au sein de l'empilement, suivie d'une étape de consolidation de la pièce souhaitée par une étape de polymérisation/réticulation suivant un cycle défini en température et sous pression, et d'une étape d'un refroidissement. Selon un mode de réalisation particulier, adapté par ailleurs à toutes les 30 variantes de mise en oeuvre décrites en relation avec l'invention, les étapes de diffusion, consolidation et refroidissement sont mises en oeuvre dans un moule fermé. En particulier, une résine diffusée au sein de l'empilement sera une résine thermoplastique telle que précédemment listée pour la couche de matière thermoplastique constitutive de l'empilement, ou de préférence une résine thermodurcissable choisie parmi les époxydes, les polyesters insaturés, les vinylesters, les résines phénoliques, les polyimides, les bismaléimides. les résines phénol-formaldéhydes, urée-forrnaldéhydes, les 1,3,5-triazine-2,4,6-triamines, les benzoxazines, les esters de cyanates, et leurs mélanges. Une telle résine pourra également comprendre un ou plusieurs agents durcisseurs, bien connus de l'homme du métier pour être utilisés avec les polymères thermodurcissables sélectionnés. Dans le cas où la réalisation de la pièce composite utilise la diffusion, par infusion ou injection, d'une résine thermodurcissable, d'une résine thermoplastique ou d'un mélange de telles résines, au sein de l'empilement qui est l'application majeure envisagée dans le cadre de l'invention, l'empilement réalisé, avant l'ajout de cette résine externe, ne contient pas plus de 10% de matière thermoplastique ou thermodurcissable. En particulier, les couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux représentent de 0,5 à 10% de la masse totale de l'empilement, et de préférence de 1 à 3010 de la masse totale de l'empilement, avant l'ajout de cette résine externe. Bien que l'invention soit particulièrement adapté à la mise en oeuvre de procédé directe, elle est également applicable aux procédés indirects mettant en oeuvre des matériaux de type préimprégnés. De manière préférée, dans le cadre de l'invention, l'empilement est 25 effectué de façon automatisée. L'invention, utilisera de préférence, une infusion dans l'empilement, sous pression réduite, dans un moule fermé, notamment sous une pression inférieure à la pression atmosphérique, notamment inférieure à 1 bar et, de préférence, comprise entre 0,1 et 1 bar, de la résine thermodurcissable ou 30 thermoplastique, ou un mélange de telles résines, pour la réalisation de la pièce composite. 2 9 89 92 1 17 La pièce composite est obtenue au final après une étape de traitement thermique. En particulier, la pièce composite est obtenue généralement par un cycle de consolidation classique des polymères considérés, en effectuant un traitement thermique, recommandé par les fournisseurs de ces 5 polymères, et connu de l'homme du métier. Cette étape de consolidation de la pièce souhaitée est réalisée par polymérisation/réticulation suivant un cycle défini en température et sous pression, suivie d'un refroidissement. Dans le cas de résine thermodurcissable, on aura le plus souvent une étape de gélification de la résine avant son durcissement. La pression appliquée 10 lors du cycle de traitement est faible dans le cas de l'infusion sous pression réduite et plus forte dans le cas de l'injection dans un moule RTM. De manière avantageuse, la pièce composite obtenue présente un taux volumique de fibres de 55 à 70% et notamment de 60 à 65%, ce qui conduit à des propriétés satisfaisantes notamment pour le domaine de 15 l'aéronautique. Le taux volumique de fibres (TVF) d'une pièce composite est calculé à partir de la mesure de l'épaisseur d'une pièce composite en connaissant la masse surfacique de la nappe unidirectionnelle de carbone et les propriétés de la fibre de carbone, à partir de l'équation suivante : n x Masse surfacique UD carbone x TVF (%)= (1) Pfibre carbone X eplaque 20 Où e plaque est l'épaisseur de la plaque en mm, Pfibre carbone est la densité de la fibre de carbone en 9/cm3, la masse surfacique UD carbone est en g/m2. Les exemples ci-après permettent d'illustrer l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif. Description des matériaux de départ: - Voile de copolyamide d'épaisseur 118pm et de 6g/m2, commercialisé sous la référence 1R8D06 par la société Protechnic (Cernay, France) - Voile de copolyamide d'épaisseur 59pm et de 3g/m2, commercialisé sous la référence 1R8D03 par la société Protechnic (Cernay, France), 2 9 8992 1 18 - Nappe unidirectionnelle réalisée avec des fils IMA 12K et 446 Tex de la société Hexcel, de manière à obtenir une masse surfacique de 194g/m2. Préparation des matériaux intermédiaires Un empilement voile polyamide/nappe de carbone/voile polyamide est 5 réalisé et lié thermiquement conformément au procédé décrit pages 27 à 30 de la demande WO 2010/046609. Le matériau intermédiaire ainsi obtenu est alors perforé grâce à un ensemble d'aiguilles tel que représenté Figure 5. Chaque aiguille présente un diamètre de 1,6 mm dans sa partie cylindrique régulière et est chauffée à 10 une température de 250°C. La densité de trous obtenue correspond à la configuration présentée Figure 3 avec une distance de 3nnnn entre deux perforations sur les lignes perpendiculaires aux fibres unidirectionnelles (Série Si) et de 3,5 mm sur les lignes sécantes (Série 52). La tension appliquée au matériau intermédiaire lors de la perforation est de 1,7 10-3 15 N/mm. Préparation des pièces composites Le matériau est ensuite utilisé pour faire un stratifié, selon un empilement de 16 plis (c'est-à-dire 16 matériaux intermédiaires), puis de la 20 résine est injectée selon un procédé RTM dans un moule fermé. La dimension du panneau est de 340 x 340 x 3 mm pour un TVF visé de 60%. L'empilement choisi est [0/90]4s. L'empilement de 16 plis est déposé dans un moule en aluminium puis ce moule est placé sous une presse à 10 bars. L'ensemble est monté en 25 température à 120°C. La résine injectée est la résine époxy RTM6 de la société Hexcel. La résine est préchauffée à 80°C dans une machine d'injection, puis injectée dans un moule comportant une entrée pour la résine et une sortie. Une fois que de la résine est récupérée en sortie, l'injection est arrêtée et le moule est monté à 180°C pendant 2 heures. 30 Durant cette période le moule est maintenu sous une pression de 10 bars. A titre de comparaison, des empilements réalisés avec des matériaux intermédiaires non perforés sont également réalisés. Mesure de la conductivité transverse des pièces composites Trois à quatre échantillons sont découpés dans le panneau aux dimensions 40mm x 40mm. La surface de chaque échantillon est sablée afin d'exposer la surface des fibres de carbone. Cette étape de sablage n'est pas nécessaire si un tissu d'arrachage a été utilisé pour la préparation des pièces. Ensuite, les faces recto/verso de chaque échantillon sont traitées afin de déposer une couche de métal conducteur, typiquement d'or par pulvérisation cathodique, traitement plasma ou évaporation sous vide. Les dépôts d'or ou de tout autre métal doivent être retirés des champs des éprouvettes par sablage ou par ponçage. Ce dépôt de métal conducteur permet d'avoir une faible résistance de contact entre l'échantillon et le moyen de mesure. Une source de puissance (bloc d'alimentation TT1 EL302P programmable 30V/2A, Thurlby Thandar Instruments, Cambridge UK) capable de faire varier le courant et la tension est utilisée pour déterminer la résistance. L'échantillon est en contact avec les 2 électrodes du bloc d'alimentation ces électrodes sont mises en contact à l'aide d'une pince. Il faut s'assurer que les électrodes ne sont pas en contact les unes avec les autres ou en contact avec tout autre élément métallique. Un courant de 1 A est appliqué et la résistance est mesurée par deux autres électrodes reliées à un voltmètre/ohmmètre. L'essai est effectué sur chaque échantillon à mesurer. La valeur de la résistance est ensuite ramenée à la valeur de la conductivité à l'aide des dimensions de l'échantillon et des formules suivantes-: Résistivité (Ohm.m) = Résistance (Ohm) x Surface (m2) / Epaisseur (m) Conductivité (SI m) = 1/ Résistivité Les résultats sont présentés dans la Tableau 1 ci-après. Exemple 1 Exemple 2 Référence des fibres IMA GS 12k, 446 IMA GS 12k, 446 Tex Tex Grammage des fibres 194gm2 +/-3 194gm2 +/-3 Référence du voile 1R8D06 1R8D03 thermoplastique Gramnnage du voile 6 g/m2 3 g/m2 Conductivité - moyenne (S/m) 10,9 9,2 Conductivité - écart type (S/m) 1,8 1,0 Micro-perforation Conductivité - moyenne (S/m) 22,0 19,1 Conductivité - écart type (S/m) 2,1 1,4 Gain (%) 102% 108% La comparaison des résultats, sans et avec micro-perforations, montre que la perforation augmente significativement (facteur 2) la conductivité 5 électrique transverse de la pièce composite obtenue. Bien que les gramnnages des voiles diffèrent entre les deux exemples, le gain est sensiblement identique. REVENDICATIONS1 - Utilisation, dans la fabrication d'une pièce composite réalisée à partir d'un empilement de matériaux de renfort de fibres de carbone entre lesquels est intercalée au moins une couche de matière thermoplastique ou 5 thermodurcissable ou d'un mélange de matières thermoplastique et thermodurcissable, d'une opération d'application ponctuelle d'efforts traversants sur au moins deux couches constituant l'empilement et positionnées de manière voisine dans l'empilement, de manière à traverser successivement au moins un matériau de renfort et au moins une couche de 10 matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange de matières thermoplastique et thermodurcissable placés en position superposée, pour améliorer la conductivité électrique transverse de la pièce composite obtenue. 2- Utilisation selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'opération 15 d'application ponctuelle d'efforts traversants est réalisée par pénétration d'une aiguille ou d'une série d'aiguilles. 3-Utilisation selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants est réalisée selon une direction transversale à la surface des couches formant l'empilement. 20 4 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants est réalisée selon une densité de points d'application de 40000 à 250000 par m2. 5- Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants laisse des 25 perforations dans les couches traversées. 6 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants conduit à la création d'un facteur d'ouverture supérieur à 0 et inférieur ou égal à 8%, de préférence de 2 à 5 %. 30 7 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants est accompagnée d'un chauffage entrainant la fusion au moins partielle de la 2 9 8992 1 22 matière thermoplastique ou une polymérisation partielle ou complète de la matière thermodurcissable, au niveau des points d'applications des efforts traversants. 8 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'opération de pénétration est réalisée, de manière à obtenir une conductivité électrique transverse d'au moins 15 S/m, et de préférence d'au moins 20 S/m, et préférentiellement de 60 à 300 S/m, pour la pièce composite obtenue. 9 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les points d'applications des efforts traversants sont disposés sur des lignes s'étendant parallèlement les unes aux autres. 10 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'empilement est réalisé à partir de matériaux intermédiaires constitués d'un matériau de renfort à base de fibres de carbone, associé sur au moins une de ses faces à une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux. 11 - Utilisation selon la revendication 10 caractérisée en ce que l'empilement est réalisé à partir de matériaux intermédiaires constitués d'un matériau de renfort à base de fibres de carbone, associé sur chacune de ses faces à une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux. 12 - Utilisation selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisée en ce que deux couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux sont situées entre deux matériaux de renfort à base de 25 fibres de carbone consécutifs. 13 - Utilisation selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisée en ce qu'une seule couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux est située entre deux matériaux de renfort à base de fibres de carbone consécutifs. 30 14 Utilisation selon la revendication 13 caractérisée en ce que l'empilement correspond à un enchainement (CM/R)n, CM désignant une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange 2 9 8992 1 23 des deux, R un matériau de renfort à base de fibres de carbone et n désignant un nombre entier et toutes les couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux présentes au sein de l'empilement sont de grammage identique. 5 15 - Utilisation selon la revendication 13 caractérisée en ce que l'empilement correspond à un enchainement (CM/R)"/CM, CM désignant une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux, R un matériau de renfort à base de fibres de carbone et n désignant un nombre entier, les couches externes de matière 10 thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux ayant un grammage égal au demi-grammage de chacune des couches internes de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange des deux. 16 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants est réalisée 15 sur l'empilement déjà constitué. 17 - Utilisation selon la revendication 16 caractérisée en ce que l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants est réalisée de manière à traverser, en chaque point d'application, l'épaisseur totale de l'empilement. 20 18 - Utilisation selon l'une des revendications 10 ou 11 caractérisée en ce que l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants est réalisée sur les matériaux intermédiaires préalablement à leur empilement. 19 - Utilisation selon la revendication 18 caractérisée en ce que l'opération d'application ponctuelle d'efforts traversants est réalisée de manière à traverser, en chaque point d'application, l'épaisseur totale de chaque matériau intermédiaire. 20 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les matériaux de renfort sont des nappes unidirectionnelles de fibres de carbone. 21 - Utilisation selon la revendication 20 caractérisée en ce que les nappes unidirectionnelles de fibres de carbone présentent un grammage de 100 à 280 girri2.22 - Utilisation selon la revendication 20 ou 21 caractérisée en ce que l'empilement est constitué de plusieurs nappes de fibres de carbone unidirectionnelles, en tant que matériaux de renfort, avec au moins deux nappes de fibres de carbone unidirectionnelles s'étendant selon des directions différentes. 23 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la ou les couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable ou d'un mélange de matières thermoplastique et thermodurcissable présente(s) est (sont) des non-tissés de fibres thermoplastiques. 24 - Utilisation selon la revendication 23 caractérisée en ce que chacun des non-tissés a une masse surfacique comprise dans la gamme allant de 0,2 et 20 g/m2. 25 - Utilisation selon la revendication 23 ou 24 caractérisée en ce que chacun des non-tissés présente une épaisseur de 0,5 à 50 microns, de 15 préférence de 3 à 35 microns. 26 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la ou les couches de matière thermoplastique ou thermodurcissable présente(s) est (sont) en une matière thermoplastique choisie parmi les polyamides, copolyamides, les polyamides - block ether ou ester, les 20 polyphtalamides, les polyesters, les copoiyesters, les polyuréthanes thermoplastiques, les polyacétales, les polyoléfines en C2-C8, les polyéthersulfones, les polysulfones, les polyphénylènes sulfones, les polyétherétherCétones, les polyétherCétoneCétone, les poly(sulfure de phénylène), les polyétherimides, les polyinnides thermoplastiques, 25 les polymères à cristaux liquides, les phénoxys, les copolymères à blocs tels que les copolymères styrène-butadiene-méthylméthacrylate, les copolymères méthylméthacrylate-acrylate de butyl-méthylméthacrylate et leurs mélanges. 27 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la fabrication de la pièce composite met en oeuvre, en tant qu'étapes 30 finales, une étape de diffusion, par infusion ou injection, d'une résine thermodurcissable, d'une résine thermoplastique ou d'un mélange de telles résines, au sein de l'empilement, suivie d'une étape de consolidation de lapièce souhaitée par une étape de polymérisation/réticulation suivant un cycle défini en température et sous pression, et d'une étape d'un refroidissement. 28 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'une résine thermodurcissable est diffusée au sein de l'empilement, ladite résine étant choisie parmi les époxydes, les polyesters insaturés, les vinylesters, les résines phénoliques, les polyimides, les bismaléimides. les résines phénol-formaldéhydes, urée-formaldéhydes, les 1,3,5-triazine-2,4,6- triamines, les benzoxazines, les esters de cyanates, et leurs mélanges. 29 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en 10 ce que les étapes de diffusion, consolidation et refroidissement sont mises en oeuvre dans un moule fermé. 30 - Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la pièce composite obtenue présente un taux volumique de fibres de 55 à 70% et notamment de 60 à 65%. 15