Brevet FR3023420A1 — publié le 20160108

PROCEDE DE REALISATION D'UNE PAROI COMPOSITE ET PAROI COMPOSITE ASSOCIEE Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d'une paroi composite ainsi qu'à la paroi composite associée. L'invention est particulièrement adaptée aux radomes de protection des antennes et aux pales d'éoliennes. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour l'amélioration de la transparence électromagnétique des matériaux composites diélectriques utilisés dans la fabrication des radomes et des pales d'éoliennes. Etat de la technique La protection des antennes de radar ou de télécommunications est souvent réalisée par l'utilisation d'un radome. Ce radome est une enveloppe en matériau composite diélectrique, d'épaisseur suffisante pour protéger l'antenne et qui doit être transparente aux ondes électromagnétiques correspondantes aux antennes protégées. La même qualité de transparence est souhaitée sur certaines pales d'éoliennes afin de réduire leurs perturbations du fonctionnement des radars situés à proximité. La pale d'éolienne, en général creuse, est constituée d'une paroi en matériau composite diélectrique. Dans les deux cas, la transparence de la paroi diélectrique (enveloppe radome ou coque de la pale) est nécessaire à l'obtention de performances électromagnétiques satisfaisantes. Les différentes solutions suivantes pour obtenir une paroi diélectrique transparente sont connues : - Utilisation d'une peau très mince par rapport à la longueur d'onde de travail. - Utilisation d'une paroi d'épaisseur égale à une demi-longueur d'onde dans le matériau (ou un multiple). - Utilisation d'un sandwich constitué de plusieurs lames diélectriques séparées de couches de matériau à basse constante diélectrique (mousse ou nid d'abeilles) et d'épaisseurs voisines d'un quart de longueur d'onde. - Utilisation d'un ou plusieurs circuits conducteurs plans à motifs périodiques disposés à l'intérieur de la couche diélectrique permettant d'obtenir l'adaptation de celle ci et donc sa transparence aux fréquences souhaitées. Dans les cas où la structure de la paroi a été définie dans le but d'obtenir des propriétés telles que, par exemple, la tenue à certaines contraintes mécaniques, la seule solution permettant d'obtenir la transparence électromagnétique sans modifier les matières ni les épaisseurs est l'utilisation de circuits conducteurs à motifs périodiques d'adaptation. Des techniques d'adaptation d'un radome au moyen de circuits métalliques à maille périodique ont déjà été décrites dans les demandes de brevets français portant les numéros FR 84 03138 et FR 87 00724. L'utilisation de ces circuits pour la furtivité des pales d'éolienne a également été décrite dans les demandes de brevets français numéros FR 08 52746 et FR 10 60253. Les solutions décrites consistent à réaliser ces circuits sur un support souple par des techniques de gravure chimique (circuit imprimé). Le support diélectrique souple est habituellement de l'ordre de 0.1mm d'épaisseur en matériau polyimide, polyester ou verre époxy. L'épaisseur du circuit cuivre est de quelques dizaines de microns. Ce type de circuit peut également être utilisé pour donner au radome des propriétés de filtrage de type passe bande pour, par exemple, améliorer sa furtivité hors bande. Il peut également être utilisé pour permettre un anti givrage de la structure en faisant circuler dans le circuit métallique un courant continu ou à basse fréquence dans le but de réchauffer la paroi. Dans ce cas, les motifs conducteurs ne sont pas forcément périodiques et le matériau composite n'est pas forcement transparent. En effet, cet antigivrage peut également s'appliquer à des réflecteurs d'antennes réalisées en composite carbone ou autres matériaux. Cependant, les dimensions des circuits sont limitées à quelques dizaines de cm (50x50 cm habituellement) pour des raisons de fabrication des circuits imprimés. La couverture de toute la surface de la paroi traitée (éventuellement plusieurs dizaines de m2), nécessite donc la mise en place de nombreux pavés sensiblement carrés avec éventuellement des problèmes de continuité électrique des motifs métalliques à la jonction entre chaque pavé et de précision de positionnement des pavés les uns par rapport aux autres. Ces problèmes sont croissants sur des formes non développables. De plus, la paroi diélectrique est souvent réalisée en matériau composite par exemple de type verre ou quartz / résine (ex. : polyester, époxy, ...). Les propriétés mécaniques du matériau peuvent être dégradées par la présence du circuit imprimé souple. En effet, seul le collage de part et d'autre du circuit imprimé assure la cohésion de l'ensemble. Pour remédier à ce problème, on pratique habituellement un grand nombre de trous d'une surface maximale dans le support souple sans perturber les motifs métalliques. Le schéma de la Figure 1 révèle l'état de la technique pour un exemple de circuit à motifs métalliques périodiques comportant des fils continus 11 et des croix 12 sur lequel un maximum de trous 13 ont été pratiqués dans le support 14. La cohésion entre les deux faces est donc partiellement rétablie si le pourcentage de surface trouée est important. Le pourcentage possible dépend de la forme des motifs métalliques utilisés et il n'est pas toujours possible de dépasser 50%. En outre, ces circuits métalliques sont fragiles, peu tolérant à la manutention, et présentent des risques de décollement et de microcoupures, nécessitant des réparations fastidieuses en cas de dégradation. Exposé de l'invention La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant de remplacer le circuit conducteur à motifs périodiques réalisé en circuit imprimé par un circuit conducteur obtenus par le dépôt d'une encre conductrice en sérigraphie ou jet d'encre sur un support de type voile poreux. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention concerne un procédé de réalisation d'une paroi composite comportant un voile poreux s'étendant dans l'épaisseur de ladite paroi composite, le procédé comportant une étape de dépôt d'une encre conductrice sur ledit voile poreux selon un maillage prédéterminé apte à conférer à ladite paroi composite des propriétés particulières, de transparence électromagnétique, de filtrage électromagnétique et/ou de dégivrage. L'introduction de ce voile poreux imprimé à l'intérieur de la paroi composite permet, par exemple, d'obtenir des propriétés de transparence électromagnétique sans dégradation de la tenue mécanique. L'invention permet d'éliminer le besoin de perçage du support et de conserver les propriétés mécaniques du matériau composite. De plus, le circuit réalisé présente une grande tolérance au pliage et aux déformations permettant de manipuler sans risques des surfaces de plusieurs dizaines de m2. La nature souple du support donne également une meilleure tolérance à la pose sur des surfaces non développables. Le circuit est intégré dans un procédé de fabrication d'une paroi composite par moulage et injection de résine. La porosité du voile support du circuit conducteur permet la libre circulation de la résine d'imprégnation lors de la phase d'injection de résine dans la pièce complète. Selon un mode de réalisation, l'étape de déposer l'encre conductrice est effectuée par sérigraphie. Selon un mode de réalisation, l'étape de déposer l'encre conductrice est effectuée par jet d'encre. Selon un mode de réalisation, l'étape de déposer l'encre conductrice est réalisée en continu sur de très grandes longueurs. Ce mode de réalisation permet de réaliser des circuits de grande dimension et supprime les problèmes de mise en place des circuits et de continuités des motifs au niveau des raccords. Selon un mode de réalisation, le procédé comporte une étape consistant à déposer une encre diélectrique sur ledit voile poreux selon ledit maillage prédéterminé avant l'étape consistant à déposer ladite encre conductrice, une surface déposée de ladite encre diélectrique étant supérieure à une surface déposée de ladite encre conductrice de sorte que ladite encre conductrice soit déposée sur ladite encre diélectrique. Ce mode de réalisation permet d'améliorer la précision de l'étape consistant à déposer les motifs conducteurs. Selon un mode de réalisation, ledit voile poreux est réalisé en fibres de polyester. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une paroi composite réalisée par un procédé de réalisation selon l'invention. Selon un mode de réalisation, ledit voile poreux et son circuit conducteur sont réalisés en plusieurs parties distinctes et les parties sont assemblées entre elles par collage et pontage au moyen d'une colle conductrice. Ce mode de réalisation permet de réaliser une paroi de grande dimension. Ce mode de réalisation limite également les problèmes de mise en place des circuits et de continuités des motifs au niveau des raccords. Brève description des dessins On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, des modes de réalisation de l'invention, en référence aux Figures dans lesquelles : - la Figure 1 illustre un circuit imprimé à motifs périodiques métalliques percé de trous selon l'état de la technique ; - la Figure 2 illustre un voile poreux imprimé selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la Figure 3 illustre un banc d'imprégnation en résine liquide d'une paroi composite selon un mode de réalisation de l'invention ; et - la Figure 4 illustre un voile poreux imprimé selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Description détaillée des modes de réalisation de l'invention La Figure 2 révèle une partie d'un circuit conducteur comprenant une piste linéaire imprimée sur un voile poreux 16. La réalisation du circuit conducteur consiste à déposer une encre conductrice 15 sur le voile poreux 16 selon un maillage périodique convenablement dimensionné pour obtenir l'adaptation de la paroi composite à laquelle il est destiné. Les circuits conducteurs sont obtenus par le dépôt de l'encre conductrice 15 par sérigraphie ou par jet d'encre. Le support utilisé est un voile poreux 16 de polyester qui permet la libre circulation de la résine liquide et qui s'intègre naturellement au cours de la fabrication du matériau composite. Cette étape élimine le besoin de perçage du support et permet de conserver les propriétés mécaniques du matériau composite. La réalisation de la paroi est représentée sur la Figure 3 dans l'exemple de l'utilisation d'un banc d'imprégnation en résine liquide. Cette réalisation consiste à disposer ledit voile poreux 16 entre différentes couches de fibres renfort 20 (verre tissé ou non). La paroi composite est réalisée par transfert de résine par moulage dans le moule rigide (Infusion ou RTM « Resin Transfert Molding » en anglais) sans évolution de paramètre. Les couches de renfort 20 sont placées dans un moule rigide chauffant comportant une partie inférieure 21 et une partie supérieure 22. Une matrice 26 de résine est injectée 24 à une première extrémité du moule et aspirée à une deuxième extrémité 25 opposée à la première extrémité. Les matrices 26 utilisées dans ce procédé présentent une faible viscosité afin de faciliter l'écoulement 27 et de minimiser les porosités. Ce procédé permet de fabriquer des pièces composites présentant des faces lisses à côtes finies. Un exemple de réalisation a permis d'obtenir de bons résultats avec un voile poreux 16 mat non tissé dont les fibres sont distribuées dans le plan de la feuille et maintenu par un liant (dit « binder » en anglais). L'encre conductrice correspond, par exemple, à une résine thermoplastique ou thermodurcissable liquide pour impression contenant des charges conductrices (argent, carbone, ...). Le procédé de l'invention permet également l'impression des circuits en continu sur de très grandes longueurs (procédé de sérigraphie ou de jet d'encre Roll to Roll). Ce procédé permet également l'assemblage aisé de circuits entre eux par collage et éventuellement pontage au moyen d'une colle conductrice et de réaliser ainsi des circuits de grande dimension. Les pièces composites ainsi réalisées présentent une grande tolérance au pliage et aux déformations permettant de manipuler sans risques des surfaces assemblées de plusieurs dizaines de m2. La nature souple du support donne également une meilleure tolérance à la pose sur des surfaces non développables. L'invention résout également les problèmes de mise en place des circuits et de continuité des motifs aux raccords. La figure 4 montre une piste linéaire 15 imprimée sur une couche diélectrique intermédiaire préalablement déposée sur le voile poreux 16. L'encre diélectrique correspond, par exemple, à une résine thermoplastique ou thermodurcissable liquide pour l'impression ne contenant aucune charge conductrice. Pour des applications nécessitant une grande précision des motifs conducteurs, l'impression préalable d'une encre diélectrique 17 sur une surface légèrement supérieure à celle des motifs conducteurs permet d'améliorer la précision du dessin des motifs. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'une paroi composite comportant un voile poreux (16) s'étendant dans l'épaisseur de ladite paroi composite, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de dépôt d'une encre conductrice (15) sur ledit voile poreux (16) selon un maillage prédéterminé apte à conférer à ladite paroi composite des propriétés particulières de transparence électromagnétique, de filtrage électromagnétique et/ou de dégivrage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de déposer l'encre conductrice (15) est effectuée par sérigraphie. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de déposer l'encre conductrice (15) est effectuée par jet d'encre. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape de déposer l'encre conductrice (15) est réalisée en continu sur de très grandes longueurs. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à déposer une encre diélectrique (17) sur ledit voile poreux (16) selon ledit maillage prédéterminé avant l'étape consistant à déposer ladite encre conductrice (15), une surface déposée de ladite encre diélectrique (17) étant supérieure à une surface déposée de ladite encre conductrice (15) de sorte que ladite encre conductrice (15) soit déposée sur ladite encre diélectrique (17). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit voile poreux (16) est réalisé en fibres de polyester. 7. Paroi composite réalisée par un procédé de réalisation selon l'une des revendications 1 à 6. 8. Paroi composite selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit voile poreux (16) et son circuit conducteur sont réalisés en plusieurs parties distinctes et que les parties sont assemblées entre elles par collage et pontage au moyen d'une colle conductrice.