Brevet FR3014455A1 — publié le 20150612

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des préformes fibreuses obtenues par tissage tridimensionnel et comprenant 5 deux parties distinctes qui présentent des contours de formes différentes et qui sont reliées entre elles par une zone de déliaison. Certaines préformes fibreuses obtenues par tissage tridimensionnel intègrent des zones de déliaison qui permettent de réaliser, à partir d'une même préforme tissée à plat, des pièces en 10 matériau composite à géométrie complexe. Il s'agit par exemple des plates-formes d'aube de soufflante de turbomachine aéronautique qui peuvent être obtenues à partir de préformes fibreuses en forme de n avec une base et deux jambes formant raidisseurs, la base d'une part et les deux jambes d'autre part constituant deux parties distinctes qui sont 15 reliées entre elles par une zone de déliaison. L'un des problèmes rencontrés avec la réalisation de telles préformes est que le profil de découpe des deux parties déliées des préformes (formant leur contour final) n'est pas nécessairement le même. Dans une telle situation, la découpe au jet d'eau n'est pas envisageable de 20 sorte qu'il est nécessaire de réaliser manuellement la découpe des profils des deux parties de la préforme l'une après l'autre. Or, la découpe manuelle d'une préforme fibreuse est difficilement maîtrisable et sujette à des imprécisions de découpe, des problèmes de reproductibilité et de perte de fibres. 25 Objet et résumé de l'invention L'invention a donc pour but de fournir une table de coupe et un procédé de découpe ne présentant pas les inconvénients précités. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à une table 30 de coupe pour la découpe d'une préforme fibreuse obtenue par tissage tridimensionnel et comprenant deux parties qui sont reliées entre elles par au moins une zone de déliaison et qui présentent des contours de formes différentes, la table de coupe comprenant un plateau rotatif horizontal dont une surface supérieure est munie d'une empreinte destinée à 35 recevoir à plat l'une des parties de la préforme à découper, des plaques martyres destinées à être intercalées entre les parties de la préforme à découper et à être fixées sur le plateau rotatif, au moins un gabarit de découpe destiné à être appliqué sur la partie de la préforme fibreuse qui n'est pas positionnée dans l'empreinte, et des moyens d'application d'une pression de compactage sur le gabarit de découpe. La table de coupe selon l'invention est remarquable en ce qu'elle intègre au sein d'un même outillage de multiples contraintes, telles que le compactage homogène et précis des parties de la préforme lors de sa découpe, une découpe précise de ces parties sans risque de déformation ou d'enlèvement de fibres, et un risque de blessure limité pour l'opérateur. Ainsi, la table de coupe selon l'invention facilite la découpe des préformes fibreuses et limite les problèmes de reproductibilité. La table de coupe peut comprendre un vérin monté verticalement au-dessus du plateau rotatif et destiné à être recevoir le gabarit de découpe pour l'application d'une pression de compactage sur celui-ci. Chaque plaque martyre peut être destinée à être fixée sur le plateau par l'intermédiaire de vis d'indexage. L'empreinte du plateau peut présenter un profil correspondant à un contour commun aux deux parties de la préforme à découper. De façon avantageuse, le gabarit de découpe comprend au moins deux doigts d'indexage destinées à assurer son positionnement sur la préforme. De même, le gabarit de découpe comprend avantageusement un bord biseauté destiné à faciliter le passage d'un outil de coupe. Enfin, le gabarit de découpe comprend avantageusement à sa périphérie une lèvre de compactage destinée à optimiser le maintien de la préforme lors de sa découpe. Le plateau rotatif est de préférence circulaire, ce qui facilite le travail de découpe par l'opérateur. L'invention a également pour objet un procédé de découpe 30 d'une préforme fibreuse au moyen d'une table de coupe telle que définie précédemment, le procédé comprenant : le placement de la préforme à découper sur le plateau rotatif de la table de coupe en positionnant l'une des parties de la préforme à plat dans l'empreinte de celui-ci ; le placement des plaques martyres entre les deux parties de la préforme et la fixation de ces plaques martyres sur le plateau rotatif de la table de coupe ; la mise en place du gabarit de découpe sur la partie de la préforme qui n'est pas positionnée dans l'empreinte du plateau rotatif de la table de coupe ; l'application d'une pression de compactage sur le gabarit de découpe ; la découpe de la partie de la préforme recouverte par le gabarit de découpe selon le contour de celui-ci ; la répétition des étapes précédentes à l'autre partie de la préforme. Le procédé peut comprendre une étape préalable de prédécoupe au jet d'eau de la préforme selon un contour commun 15 englobant les contours des deux parties de la préforme. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins 20 annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - les figures 1A et 1B sont des vues schématiques de dessus et de dessous d'un exemple de préforme fibreuse auquel s'applique l'invention ; 25 - la figure 1C est une vue en coupe selon IC-IC de la préforme fibreuse de la figure 1A ; - les figures 2 à 10 sont des vues montrant les différentes étapes du procédé de découpe selon l'invention appliqué à la préforme fibreuse des figures 1A à 1C ; et 30 - la figure 11 montre un gabarit de découpe d'une table de coupe selon l'invention. Description détaillée de l'invention L'invention s'applique à la découpe de toutes préformes 35 fibreuses obtenues par tissage tridimensionnel (3D) et comprenant deux parties qui sont reliées entre elles par au moins une zone de déliaison et qui présentent des contours de formes différentes. De telles préformes fibreuses permettent de réaliser, à partir d'une même préforme tissée à plat, des pièces en matériau composite à géométrie complexe. Un exemple d'application non limitatif est celui des préformes 5 fibreuses utilisées pour la fabrication de plates-formes d'aube de soufflante d'une turbomachine aéronautique telles que celle illustrée sur les figures 1A à 1C. Sur ces figures est représentée schématiquement une préforme fibreuse 10 qui est obtenue par tissage 3D et qui, après mise en forme, 10 injection de résine ou densification par une matrice et usinage éventuel, permet d'obtenir une plate-forme d'aube de soufflante. Par tissage 3D, l'on comprendra que les fils de chaîne de la préforme suivent des trajets sinueux afin de lier entre eux des fils de trame appartenant à des couches de fils de trame différentes, exception 15 faite de déliaisons, étant noté qu'un tissage 3D, notamment à armure interlock, peut inclure des tissages 2D en surface. Différentes armures de tissage 3D peuvent être utilisées, telles que des armures interlock, multisatin ou multi-voile, par exemple, comme décrit notamment dans le document WO 2006/136755. 20 La préforme fibreuse 10 présente deux parties distinctes dans l'épaisseur, à savoir une partie supérieure 12 et une partie inférieure 14, qui sont chacune formées d'une pluralité de couche superposées de fils et qui sont liées l'une à l'autre par une zone de déliaison 16 pour former une seule et même structure fibreuse. Au niveau de cette zone de déliaison 25 16, les couches de fils de la partie supérieure de la préforme fibreuse sont liées aux couches de fils de la partie inférieure (et réciproquement). Par ailleurs, les parties 12, 14 de la préforme fibreuse présentent des contours extérieurs qui sont différents. La figure 1A représente ainsi le contour extérieur 12a de la partie supérieure 12 de la 30 préforme (en grisé), tandis que la figure 1B montre le contour extérieur 14a de la partie inférieure 14 de la préforme (avec le profil de la partie supérieure en pointillés). En liaison avec les figures 2 à 11, on décrira les différentes étapes du procédé de découpe selon l'invention permettant d'obtenir une 35 telle préforme fibreuse. L'étape initiale du procédé de découpe est la réalisation par tissage 3D d'une structure fibreuse 20 telle que celle illustrée sur la figure 2, cette structure fibreuse étant formée par deux parties distinctes (dans le sens de l'épaisseur) réunies par une zone de déliaison 22 prédéfinie. Sur cette figure, sont représentés les sens chaîne et trame des fils constitutifs de la structure fibreuse, ainsi que le sens F d'avancement de la structure pendant son tissage. A partir de cette structure fibreuse, l'étape suivante consiste à réaliser une prédécoupe au jet d'eau de la structure fibreuse selon un contour commun C qui englobe les contours des deux parties de la préforme fibreuse à obtenir. Cette opération permet d'obtenir la préforme prédécoupée 30 représentée sur la figure 3, cette préforme prédécoupée présentant deux parties distinctes (dans l'épaisseur) reliée par la zone de déliaison 16 préalablement ménagée. La préforme 30 ainsi prédécoupée est alors positionnée sur une table de coupe 100 conforme à l'invention et représentée de façon schématique sur la figure 4. Cette table de coupe 100 comprend notamment un bâti 102 sur lequel est montée un plateau horizontal 104 qui est rotatif autour d'un axe vertical A-A et dont une surface supérieure 106 est munie d'une empreinte 108 destinée à recevoir à plat l'une des parties de la préforme à découper. A cet effet, l'empreinte 108 présente un profil qui correspond au contour C commun aux deux parties à découper de la préforme. Dans l'exemple illustré sur la figure 4, la partie 32 de la préforme 30 qui est positionnée dans l'empreinte 108 du plateau rotatif 104 de la table de coupe est celle qui est destinée à former, après découpe, la partie inférieure de la préforme fibreuse. Des plaques martyres 110 (ici au nombre de deux) sont ensuite intercalées entre les deux parties de la préforme à découper (figure 5). Ces plaques martyres 110 présentent un profil adapté au contour extérieur de la zone de déliaison 16 de la préforme 30 prédécoupée et permettent de protéger la partie 32 de la préforme qui est positionnée dans l'empreinte du plateau rotatif. Les plaques martyres 110 ainsi positionnées sur la table de coupe, elles sont fixées sur le plateau rotatif 104 de celle-ci, par l'exemple chacune par l'intermédiaire de deux vis d'indexage 112 (figure 6), ce qui évite qu'elles bougent pendant l'opération de découpe proprement dite. L'étape suivante illustré par la figure 7 consiste à appliquer sur la partie 34 de la préforme fibreuse qui n'est pas positionnée dans l'empreinte du plateau rotatif de la table de coupe un gabarit de découpe 114, ce gabarit de découpe présentant ici un contour extérieur 114a qui correspond au contour extérieur de la partie supérieure 12 de la préforme découpée. Le gabarit de découpe 114 comprend avantageusement deux 10 doigts d'indexage 116 par rapport aux plaques martyres 110 afin d'assurer le positionnement du gabarit de découpe sur la préforme 30 prédécoupée. Ensuite, une pression de compactage est appliquée sur le gabarit de découpe 114 pour permettre un maintien des fibres de la préforme en bordure du gabarit de découpe afin d'éviter que celles-ci ne 15 se déplacent lors de l'opération de coupe proprement dite. A cet effet, le gabarit de découpe 114 est fixé horizontalement sur l'extrémité libre d'un vérin 118 monté verticalement au-dessus du plateau rotatif 104 de la table de coupe. La pression de compactage appliquée par le vérin sur le gabarit de découpe est typiquement comprise 20 entre 3 et 5 bars. Une fois le gabarit de découpe appliqué, la découpe de la partie 34 de la préforme selon le contour du gabarit de découpe peut débuter. Cette découpe peut être réalisée de différentes façons connue en soi, par exemple manuellement à l'aide d'une lame en acier ou en céramique. 25 Dans l'exemple illustré sur la figure 7, la zone hachurée de la partie 34 de la préforme fibreuse correspond à la zone qui doit être découpée au cours de cette étape. On notera que la rotation autour de l'axe vertical A-A du plateau 104 de la table de coupe permet de faciliter cette étape de découpe en permettant à l'opérateur d'avoir toujours accès 30 à la zone de découpe. Lorsque la découpe est terminée, la partie 34 de la préforme fibreuse 30 correspond à la partie supérieure 12 de la préforme 10 découpée représentée sur les figures 1A à 1C. Le gabarit de découpe est alors retiré de la table de coupe et la préforme 30 est transférée sur une 35 autre table de coupe 100' analogue à celle précédemment décrite (figures 8 et 9). Cette table de coupe 100' présente notamment un plateau rotatif 104' ayant une empreinte 108' dont le profil correspond au contour extérieur de la partie 34 de la préforme qui vient d'être découpée. La préforme fibreuse 30 est ainsi placée sur la table de coupe 100' avec sa partie supérieure 12 qui est positionnée dans l'empreinte 108' du plateau rotatif 104'. Les opérations s'enchaînent alors comme pour la découpe de la partie 34 de la préforme. En particulier, les mêmes plaques martyres 110 sont montées et fixées sur le plateau rotatif 104' et un autre gabarit de découpe 114' est appliqué sur la partie 32 à découper de la préforme, ce gabarit de découpe présentant ici un contour extérieur 114'a qui correspond au contour extérieur de la partie inférieure 12 de la préforme découpée (figure 10). Après application d'une pression de compactage par un vérin 118', la découpe de la partie 32 de la préforme fibreuse selon le contour de cet autre gabarit de découpe 114' peut alors être réalisée. Sur l'exemple de la figure 10, la zone hachurée de la partie 32 de la préforme fibreuse correspond à la zone qui est découpée. Une fois découpée, la partie 32 de la préforme fibreuse 30 correspond à la partie inférieure 14 de la préforme 10 découpée représentée sur les figures 1A à 1C. Le gabarit de découpe 114' et les plaques martyres 110 peuvent alors être retirées pour permettre d'éjecter la préforme fibreuse. Celle-ci correspond alors à celle représentée sur les figures 1A à 1C. Selon une disposition avantageuse de l'invention illustrée sur la figure 11, les gabarits de découpe 114, 114' comprennent chacun un bord biseauté 120 qui est destiné à faciliter le passage de la lame de coupe 122. Typiquement, ce bord biseauté 120 pourra former un angle a d'environ 45° avec la ligne verticale de coupe. Selon une autre disposition avantageuse de l'invention également illustrée sur la figure 11, les gabarits de découpe 114, 114' comprennent chacun à leur périphérie une lèvre de compactage 124 qui est destinée à optimiser le maintien de la préforme 30 lors de sa découpe. La présence d'une telle lèvre de compactage 124 (ayant par exemple une largeur d'environ 5mm) permet ainsi de limiter l'application de la pression à une zone située sur le pourtour de la zone à découper.35 REVENDICATIONS1. Table de coupe (100) pour la découpe d'une préforme fibreuse (10) obtenue par tissage tridimensionnel et comprenant deux parties (12, 14) qui sont reliées entre elles par au moins une zone de déliaison (16) et qui présentent des contours (12a, 14a) de formes différentes, la table de coupe comprenant : un plateau rotatif (104) horizontal dont une surface supérieure (106) est munie d'une empreinte (108) destinée à recevoir à plat l'une des 10 parties de la préforme à découper ; des plaques martyres (110) destinées à être intercalées entre les parties de la préforme à découper et à être fixées sur le plateau rotatif ; au moins un gabarit de découpe (114) destiné à être appliqué 15 sur la partie de la préforme fibreuse qui n'est pas positionnée dans l'empreinte ; et des moyens (118) d'application d'une pression de compactage sur le gabarit de découpe. 20 2. Table de coupe selon la revendication 1, comprenant un vérin (118) monté verticalement au-dessus du plateau rotatif et destiné à être recevoir le gabarit de découpe pour l'application d'une pression de compactage sur celui-ci. 25 3. Table de coupe selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle chaque plaque martyre (110) est destinée à être fixée sur le plateau par l'intermédiaire de vis d'indexage (112). 4. Table de coupe selon l'une quelconque des revendications 1 à 30 3, dans laquelle le gabarit de découpe comprend au moins deux doigts d'indexage (116) destinées à assurer son positionnement sur la préforme. 5. Table de coupe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le gabarit de découpe comprend un bord biseauté (120) 35 destiné à faciliter le passage d'un outil de coupe (122). 6. Table de coupe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le gabarit de découpe comprend à sa périphérie une lèvre de compactage (124) destinée à optimiser le maintien de la préforme lors de sa découpe. 7. Table de coupe selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle l'empreinte du plateau présente un profil correspondant à un contour commun aux deux parties de la préforme à découper. 8. Table de coupe selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le plateau rotatif est circulaire. 9. Procédé de découpe d'une préforme fibreuse au moyen d'une table de coupe (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, le 15 procédé comprenant : le placement de la préforme (30) à découper sur le plateau rotatif (104) de la table de coupe en positionnant l'une des parties (32) de la préforme à plat dans l'empreinte (108) de celui-ci ; le placement des plaques martyres (110) entre les deux parties 20 (32, 34) de la préforme et la fixation de ces plaques martyres sur le plateau rotatif de la table de coupe ; la mise en place du gabarit de découpe (114) sur la partie (34) de la préforme qui n'est pas positionnée dans l'empreinte du plateau rotatif de la table de coupe ; 25 l'application d'une pression de compactage sur le gabarit de découpe ; la découpe de la partie de la préforme recouverte par le gabarit de découpe selon le contour de celui-ci ; la répétition des étapes précédentes à l'autre partie de la 30 préforme. 10. Procédé selon la revendication 9, comprenant une étape préalable de prédécoupe au jet d'eau de la préforme selon un contour commun englobant les contours des deux parties de la préforme.