Brevet FR3018473A1 — publié le 20150918

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication de plates-formes d'aubes en matériau composite à joints intégrés pour soufflante de turbomachine. Les plates-formes d'aubes de soufflante de turbomachine, notamment de turboréacteur, sont disposées entre les aubes de la soufflante dans le prolongement du cône d'entrée de celle-ci. Elles permettent notamment de délimiter, du côté intérieur, la veine annulaire d'entrée d'air dans la soufflante, cette veine étant délimitée du côté extérieur par un carter Ces plates-formes d'aubes de soufflante peuvent être rapportées séparément ou intégrées directement à la base des aubes de soufflante, entre l'échasse prolongeant leur et la pale de celles-ci. La réalisation de telles plates-formes en matériau composite a déjà été proposé. On pourra se référer par exemple au document WO 2013/088041 qui décrit la réalisation d'une préforme fibreuse à section en n, notamment pour plate-forme d'aube de soufflante en matériau composite, à partir d'une structure fibreuse obtenue par tissage tridimensionnel en une seule pièce avec une partie formant préforme de base et une autre partie formant jambes de raidisseur. On connaît également du document WO 2013/104852 un procédé de fabrication d'une aube de soufflante en matériau composite dans laquelle les plates-formes sont intégrées. Dans ce document, l'aube de soufflante est réalisée à partir d'une préforme fibreuse obtenue par tissage tridimensionnel en une seule pièce avec une partie formant préforme de pale et une autre partie formant préforme de plate-forme. Par ailleurs, il est connu d'équiper les plates-formes d'aubes de soufflante de joints permettant d'assurer une étanchéité entre les plates- formes et les aubes entre lesquelles elles sont disposées. La présence de tels joints a pour but de limiter les pertes de performance aérodynamique liées aux recirculations d'air. Typiquement, de tels joints sont collés à chaque extrémité latérale de la plate-forme par l'intermédiaire d'un film de colle s'étendant sur toute la longueur de la plate-forme. Or, le collage de ces joints est une opération compliquée qui nécessite un temps important. De plus, les joints ont tendance à rapidement se décoller. Objet et résumé de l'invention Il existe donc un besoin de pouvoir disposer d'une plate-forme d'aube de soufflante en matériau composite qui ne présente pas les inconvénients précités relatifs aux joints d'étanchéité. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un procédé de fabrication d'une plate-forme d'aube en matériau composite à joints intégrés pour soufflante de turbomachine, la plate-forme comprenant une base s'étendant selon une direction longitudinale et présentant deux faces opposées et un raidisseur qui s'étend depuis une face de la base, le procédé comprenant : la réalisation par tissage tridimensionnel d'une ébauche fibreuse en une seule pièce avec une pluralité de couches de fils longitudinaux s'étendant dans une direction correspondant à la direction longitudinale de la base de la plate-forme et liées entre elles par des fils d'une pluralité de couches de fils transversaux en ménageant entre des couches de fils longitudinaux deux déliaisons principales ouvertes qui s'étendent chacune à partir d'un bord latéral de l'ébauche fibreuse et qui sont destinées à former une préforme de raidisseur ; la mise en forme de l'ébauche fibreuse pour former une préforme fibreuse ayant une première partie formant préforme de base et une seconde partie formant préformes de jambes de raidisseur ; le positionnement de joints de plate-forme au niveau d'extrémités latérales de la première partie de la préforme fibreuse formant préforme de base ; le placement de la préforme fibreuse munie des joints dans un moule d'injection ; l'injection de résine dans le moule d'injection ; le compactage de l'ensemble ; le chauffage du moule d'injection pour solidifier la résine ; et le démoulage de la plate-forme obtenue. Le procédé de fabrication selon l'invention est remarquable en ce que les joints sont directement intégrés à la préforme fibreuse avant l'étape d'injection par une résine. Au moment de cette étape de fabrication, la préforme est en effet suffisamment souple pour pouvoir y imbriquer les joints. Après injection, les joints se retrouvent ainsi directement fixés sur la plate-forme. Le recours à de la colle avec les inconvénients que cela comporte est en particulier évité. Selon un mode de réalisation, l'étape de réalisation par tissage tridimensionnel de l'ébauche fibreuse comprend en outre la réalisation de déliaisons secondaires fermées au niveau des extrémités latérales d'une partie de l'ébauche fibreuse destinée à former la préforme de base, les déliaisons secondaires étant ouvertes et les joints insérés à l'intérieur de celles-ci préalablement à l'étape de placement de la préforme fibreuse dans le moule d'injection. Dans ce mode de réalisation, l'ouverture de chaque déliaison secondaire peut comprendre la découpe de la partie de l'ébauche fibreuse destinée à former une préforme de base selon un plan de coupe débouchant à l'intérieur desdites déliaisons secondaires. Dans ce cas, le plan de coupe est de préférence préalablement repéré sur l'ébauche fibreuse. Toujours dans ce mode de réalisation, les joints peuvent comprendre chacun une partie d'attache qui est insérée longitudinalement à l'intérieur des déliaisons secondaires une fois celles-ci ouvertes. Selon un autre mode de réalisation, les joints sont assemblés par couture sur les extrémités latérales de la première partie de la préforme fibreuse formant préforme de base préalablement à l'étape de placement de la préforme fibreuse dans le moule d'injection. Dans ce mode de réalisation, des fils de carbone peuvent être utilisés pour assembler les joints sur les extrémités latérales de la première partie de la préforme fibreuse formant préforme de base. Selon encore un autre mode de réalisation, les joints sont placés dans le moule d'injection au niveau des extrémités latérales de la première 30 partie de la préforme fibreuse formant préforme de base sans liaison mécanique avec celle-ci. Le raidisseur de la plate-forme peut comprendre deux jambes. Il peut comprendre en outre une paroi de rigidification reliant les jambes au niveau d'une extrémité libre L'invention a également pour objet une plate-forme d'aube en matériau composite pour soufflante de turbomachine à joints intégrés obtenue par un procédé tel que défini précédemment. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique montrant une plate-forme d'aube de soufflante en matériau composite obtenue par le procédé selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1 ; - les figures 3 et 4 montrent différentes étapes du procédé 15 d'obtention de la plate-forme d'aube des figures 1 et 2 ; et - les figures 5 et 6 sont des vues schématiques d'une plate-forme d'aube de soufflante en matériau composite selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. 20 Description détaillée de l'invention Les figures 1 et 2 représentent une plate-forme 10 de soufflante de turbomachine à laquelle s'applique notamment l'invention. La plate-forme 10 comprend une première partie formant une base 12 et une seconde partie formant raidisseur 14. La base s'étend 25 selon une direction longitudinale de la plate-forme avec une face supérieure 12a et une face inférieure 12b opposées. Cette base comprend à chacune de ses extrémités longitudinales une marche 16, c'est-à-dire que ces extrémités sont pliées vers l'intérieur le long de lignes sensiblement transversales. Ces marches 16 permettent d'assurer une 30 fixation de la plate-forme sur la structure de la turbomachine. Le raidisseur 14 de la plate-forme comprend deux jambes 18 (ou pattes) qui s'étendent à partir de la face interne 12b de la base sur toute sa longueur. Ces jambes permettent de rigidifier la plate-forme de sorte à éviter tout déplacement de celle-ci sous l'effort centrifuge dû à la 35 vitesse de rotation de la soufflante. La plate-forme 10 ainsi constituée présente une section en forme de t comme représenté en tirets sur la figure 1 Dans une variante représentée en pointillés sur la figure 2, le raidisseur 14 de la plate-forme peut comprendre en outre une paroi de rigidification 19 reliant entre elles les jambes 18 au niveau de leur extrémité libre de sorte à former un caisson fermé sous la base 12 de la plate-forme. Par ailleurs, afin d'assurer une étanchéité avec les aubes positionnées de part et d'autre de la plate-forme, cette dernière est 10 équipée de joints 20 qui sont assemblés sur chaque extrémité latérale de sa base 12 et qui s'étendent entre les extrémités longitudinales de celle-ci. Comme représenté de façon plus précise sur la figure 2, les joints 20 ont une partie d'attache 20a sur la plate-forme et une partie flexible 20b qui est destinée à venir prendre appui contre l'aube adjacente. 15 Typiquement, ces joints 20 sont réalisés dans un matériau élastomère. La figure 3 représente très schématiquement un plan de trame d'une ébauche fibreuse 100 à partir de laquelle une préforme fibreuse de plate-forme peut être mise en forme, avant injection de résine ou densification par une matrice et usinage éventuel, afin d'obtenir, 20 conformément à un premier mode de réalisation de l'invention, la plate-forme 10 de soufflante en matériau composite illustrée sur les figures 1 et 2. L'ébauche fibreuse 100 comprend deux faces opposées externe 100a et interne 100b entre lesquelles s'étendent 9 couches de fils de 25 chaîne c1 à cg et 9 couches de fils de trame t1 à tg avec double croisement entre les fils du groupe de fils de trame t2 à t6 et les fils du groupe de fils de trame t7 à t9 dans deux zones de croisement 102a, 102b. Deux déliaisons principales ouvertes 104a, 104b matérialisées par des traits pleins sur la figure 1 sont ménagées entre les couches de fils 30 voisines c6 et c7, ces déliaisons principales s'étendant dans des parties latérales de l'ébauche fibreuse entre les bords latéraux 100c et 100d de celle-ci au niveau desquels elles débouchent et les zones de croisement 102a, 102b. Ces déliaisons principales 104a, 104b se traduisent par l'absence de fils de trame les traversant pour lier entre eux des fils de 35 chaîne des couches de fils de chaîne situées de part et d'autre des déliaisons principales. On pourra se référer à la demande de brevet internationale WO 2013/088041 qui décrit en détails la réalisation par tissage tridimensionnel d'une telle ébauche fibreuse 100 avec ses déliaisons principales 104a, 104b. L'ébauche fibreuse 100 comprend encore deux déliaisons fermées secondaires 106a, 106b également matérialisées par des traits pleins sur la figure 1. Ces déliaisons secondaires 106a, 106b s'étendent dans les parties latérales de l'ébauche fibreuse et sont ménagées entre les couches de fils voisines c3 et c4. Ces déliaisons secondaires 106a, 106b sont dites « fermées » par opposition aux déliaisons principales 104a, 104b qui sont dites « ouvertes » en ce sens que, contrairement à ces dernières, elles ne débouchent pas au niveau d'un bord latéral 100c, 100d de l'ébauche fibreuse. Comme pour les déliaisons principales, les déliaisons secondaires 106a, 106b se traduisent par l'absence de fils de trame les traversant pour lier entre eux des fils de chaîne des couches de fils de chaîne situées de part et d'autre des déliaisons secondaires. Après le tissage de l'ébauche fibreuse 100, celle-ci est mise en 20 forme pour former une préforme fibreuse 200 de plate-forme de soufflante telle que celle représentée sur la figure 4. En particulier, les parties 108, 110 de l'ébauche fibreuse adjacentes aux déliaisons principales 104a, 104b et à la face interne 100b sont déployées pour former deux jambes 202, 204 de la préforme 200, le 25 reste de l'ébauche fibreuse formant la base 206 de la préforme. L'étape de mise en forme de l'ébauche fibreuse 100 consiste également à ouvrir les déliaisons secondaires 106a, 106b. A cet effet, la partie de l'ébauche fibreuse qui est destinée à former la préforme de base 206 (ici entre les couches de fils c1 et c6) est en partie découpée dans le 30 sens de l'épaisseur selon des plans de coupe P, P' débouchant à l'intérieur desdites déliaisons secondaires. Plus précisément, des plans de coupe P, P' sont préalablement repérés sur l'ébauche fibreuse lors du tissage de cette dernière, par exemple par insertion de fils traceur 112a, 112b (figure 3) ou de tout 35 autre motif repère à la surface de la partie de l'ébauche fibreuse destinée à former préforme de base, ces fils traceur étant positionnés en regard des déliaisons secondaires 106a, 106b. A l'aide d'un outil de coupe, une découpe est alors réalisée dans l'épaisseur de l'ébauche fibreuse 100 au niveau des fils traceurs à partir de la surface de la partie de l'ébauche fibreuse destinée à former préforme de base jusqu'à déboucher dans les déliaisons secondaires 106a, 106b (la découpe s'effectue ici entre les couches c6 et C4). Une fois que les déliaisons secondaires 106a, 106b sont ouvertes, les joints 20 (figure 1) peuvent y être insérés. Plus précisément, la partie d'attache 20a des joints 20 est positionnée à l'intérieur des déliaisons secondaires 106a, 106b de la préforme fibreuse 200. La préforme fibreuse 200 avec ses joints est alors placée dans un moule d'injection (non représenté sur les figures) qui est fermé par un contre-moule avant d'injecter de la résine liquide (par exemple époxyde, 15 bismaléimide ou polyimide). L'ensemble (préforme de plate-forme munie des joints) est alors compacté à l'intérieur du moule d'injection puis la résine est solidifiée par chauffage de ce dernier. Après démoulage, la plate-forme est usinée à ses dimensions définitives. On obtient ainsi une plate-forme de soufflante à joints intégrés. 20 Le processus d'injection utilisé ici est bien connu en soi et n'est donc pas décrit en détails. En particulier, on pourra recourir à un processus de type RTM ("Resin Transfer Moulding" pour moulage par transfert de résine). Dans le mode de réalisation préalablement décrit, les nombres 25 de couches de fils de chaîne et de fils de trame dans les différentes parties de la préforme (base et jambes) pourront bien entendu être différents de ceux de l'exemple illustré, dès lors qu'un tissage tridimensionnel est réalisé dans chacune de ces parties. De même, dans ce mode de réalisation, chaîne et trame pourront être inversées. 30 Par ailleurs, dans le cas d'une plate-forme munie sous sa base d'un caisson fermé, on pourra se référer au document WO 2013/160584 qui décrit un mode de réalisation d'une ébauche fibreuse permettant d'obtenir une telle plate-forme. La création de déliaisons secondaires et leur ouverture pour l'insertion des joints comme décrit précédemment 35 s'applique de façon identique à ce type d'ébauche fibreuse. En liaison avec les figures 5 et 6, on décrira un deuxième mode de réalisation de la plate-forme de soufflante à joints intégrés selon l'invention. Ce deuxième mode de réalisation se distingue du premier mode 5 précédemment décrit en ce que les joints 20' sont liés mécaniquement à la préforme fibreuse 200' de la plate-forme par couture. Plus précisément, la plate-forme de soufflante à joints intégrés est obtenue à partir d'une préforme fibreuse 200' telle que représentée sur les figures 5 et 6. Cette préforme fibreuse 200' est obtenue à partir 10 d'une ébauche fibreuse semblable à celle décrite en liaison avec la figure 3, à l'exception des déliaisons secondaires qui ne sont pas présentes ici. L'ébauche fibreuse est mise en forme de façon identique au précédent mode de réalisation, notamment en déployant les parties de l'ébauche adjacentes aux déliaisons principales 104'a, 104'b et à la face 15 interne pour former les deux jambes 202', 204' de la préforme 200', le reste de l'ébauche fibreuse formant la base 206' de la préforme. A ce stade, les joints 20' sont positionnés au niveau des extrémités latérales de la préforme de base 206, puis cousus directement sur ces extrémités, par exemple par l'intermédiaire d'une pluralité de fils 20 de carbone 208 espacés longitudinalement les uns des autres sur toute la longueur de la préforme. Une fois que les joints 20' sont assemblés, les différentes étapes du procédé de fabrication précédemment décrit sont reprises, à savoir que l'ensemble est placé dans un moule d'injection qui est fermé par un 25 contre-moule avant d'injecter la résine. L'ensemble est ensuite compacté à l'intérieur du moule d'injection, puis la résine est solidifiée par chauffage de ce dernier. Après démoulage, la plate-forme est usinée à ses dimensions définitives. On obtient ainsi une plate-forme de soufflante à joints intégrés. 30 Selon un troisième mode de réalisation de la plate-forme de soufflante à joints intégrés selon l'invention (non représenté sur les figures), il est prévu de réaliser une cocuisson directe de la préforme fibreuse de la plate-forme et de ses joints, sans préalablement lier mécaniquement ou par couture les joints à la préforme fibreuse. 35 A cet effet, une fois la préforme fibreuse obtenue (de façon identique à celle décrite en liaison avec le deuxième mode de réalisation), celle-ci est placée directement dans le moule d'injection. Les joints sont positionnés dans ce même moule d'injection au niveau des extrémités latérales de la préforme de base, puis le moule est fermé par un contre-moule avant d'injecter la résine. Les étapes du procédé de fabrication des deux précédents modes de réalisation sont reprises pour obtenir au final une plate-forme sur laquelle sont fixés les joints notamment grâce à la résine solidifiée. Selon une disposition commune à l'ensemble des modes de réalisation du procédé selon l'invention, la plate-forme de soufflante en 10 matériau composite peut être du type intégrée à une aube de soufflante. Dans cette variante de réalisation, l'aube de soufflante est réalisée à partir d'une préforme fibreuse obtenue par tissage tridimensionnel en une seule pièce avec une partie formant préforme de pale et une autre partie formant préforme de plate-forme. On pourra se 15 référer au document WO 2013/104852 qui décrit un tel procédé de fabrication. On comprend qu'il suffira alors d'appliquer les enseignements de la présente invention à la réalisation de la partie de la préforme fibreuse formant préforme de plate-forme. On notera également le matériau élastomère utilisé pour la 20 réalisation des joints de la plate-forme devra être capable de tenir en température lors de l'injection de la résine dans la préforme. A titre d'exemple, on pourra utiliser un élastomère de type silicone. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une plate-forme (10) d'aube en matériau composite à joints intégrés pour soufflante de turbomachine, la plate-forme comprenant une base (12) s'étendant selon une direction longitudinale et présentant deux faces opposées (12a, 12b) et un raidisseur (14) qui s'étend depuis une face de la base, le procédé comprenant : la réalisation par tissage tridimensionnel d'une ébauche fibreuse 10 (100) en une seule pièce avec une pluralité de couches de fils longitudinaux s'étendant dans une direction correspondant à la direction longitudinale de la base de la plate-forme et liées entre elles par des fils d'une pluralité de couches de fils transversaux en ménageant entre des couches de fils longitudinaux deux déliaisons principales ouvertes (104a, 15 104b) qui s'étendent chacune à partir d'un bord latéral (100c, 100d) de l'ébauche fibreuse et qui sont destinées à former une préforme de raidisseur ; la mise en forme de l'ébauche fibreuse pour former une préforme fibreuse (200) ayant une première partie formant préforme de 20 base (206 ; 206') et une seconde partie formant préforme (202, 204 ; 202', 204') de raidisseur ; le positionnement de joints (20 ; 20') de plate-forme au niveau d'extrémités latérales de la première partie de la préforme fibreuse formant préforme de base ; 25 le placement de la préforme fibreuse munie des joints dans un moule d'injection ; l'injection de résine dans le moule d'injection ; le compactage de l'ensemble ; le chauffage du moule d'injection pour solidifier la résine ; et 30 le démoulage de la plate-forme obtenue. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de réalisation par tissage tridimensionnel de l'ébauche fibreuse comprend en outre la réalisation de déliaisons secondaires fermées (106a, 106b) au 35 niveau des extrémités latérales d'une partie de l'ébauche fibreuse destinée à former la préforme de base, les déliaisons secondaires étant ouvertes etles joints insérés à l'intérieur de celles-ci préalablement à l'étape de placement de la préforme fibreuse dans le moule d'injection. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'ouverture de 5 chaque déliaison secondaire comprend la découpe de la partie de l'ébauche fibreuse destinée à former une préforme de base selon un plan de coupe (P, P') débouchant à l'intérieur desdites déliaisons secondaires. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le plan de 10 coupe est préalablement repéré sur l'ébauche fibreuse. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel les joints (20) comprennent chacun une partie d'attache (20a) qui est insérée longitudinalement à l'intérieur des déliaisons secondaires 15 une fois celles-ci ouvertes. 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les joints sont assemblés par couture sur les extrémités latérales de la première partie de la préforme fibreuse formant préforme de base préalablement à l'étape de 20 placement de la préforme fibreuse dans le moule d'injection. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel des fils de carbone (208) sont utilisés pour assembler les joints sur les extrémités latérales de la première partie de la préforme fibreuse formant préforme 25 de base. 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les joints sont placés dans le moule d'injection au niveau des extrémités latérales de la première partie de la préforme fibreuse formant préforme de base sans 30 liaison mécanique avec celle-ci. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les joints sont réalisés en élastomère. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le raidisseur (14) de la plate-forme comprend deux jambes (18). 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le raidisseur de la plate-forme comprend en outre une paroi de rigidification (19) reliant les jambes au niveau d'une extrémité libre. 12. Plate-forme (10) d'aube en matériau composite pour 10 soufflante de turbomachine à joints intégrés obtenue par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.