Brevet FR3034038A1 — publié le 20160930

Arrière-plan de l'invention L'invention se rapporte au contrôle non destructif, par tomographie aux rayons X, d'une aube de turbomachine en matériau composite, plus particulièrement une aube comprenant une armature tissée en trois dimensions. Elle concerne plus particulièrement la réalisation d'une aube témoin pour l'étalonnage du système tomographique appelé à contrôler systématiquement de telles aubes lors de leur fabrication. Les aubes en matériau composite ainsi contrôlées peuvent être, notamment, les aubes d'une soufflante d'un turboréacteur à double flux. Il est connu par le document US 6 041 132 un contrôle non destructif par tomographie d'une telle aube de soufflante. Le processus de reconstruction tomographique est lié à la structure de la masse fibreuse, en l'occurrence constituée de plis d'un matériau en ruban. Selon ce document, la reconstruction tomographique est adaptée en fonction de ces plis. Plus précisément, au moins un pli de référence d'un modèle de référence est mémorisé dans un système de coordonnées non euclidien puis, lors du contrôle d'une aube réelle, on transforme les points du pli de référence en système de coordonnées euclidien de l'objet réel. Cette double transformation permet de mieux faire apparaître des défauts qui sont spécifiques à ce type d'aubes dont la masse fibreuse est constituée de plis d'un matériau en ruban, notamment la formation de rides. Au contraire, l'invention concerne un contrôle non destructif par tomographie d'un type d'aube différent comprenant une ébauche ou préforme réalisée en fils ou fibres tissées en trois dimensions. Une telle préforme est noyée dans la résine qui est durcie lors d'un processus de polymérisation. Le brevet EP 1 526 285 au nom de la demanderesse décrit une telle aube composite à armature tissée en trois dimensions. Au cours du processus de fabrication de ce type d'aube, différents défauts peuvent apparaître. Pour détecter et évaluer ces défauts, il faut procéder régulièrement à un étalonnage de l'installation tomographique, à l'aide d'une aube témoin comportant ces défauts, comme illustré dans la demande EP1 916 092 déposée au nom de la 3034038 2 demanderesse et qui s'intéresse plus particulièrement au défaut spécifique qu'est la formation d'amas de résine au sein de la structure fibreuse. Une telle aube témoin en matériau composite tissé dans laquelle ont été introduits ponctuellement des amas de résine est toutefois de 5 fabrication particulièrement complexe avec la nécessité d'introduire ce défaut avant l'injection de la résine liquide. Elle aboutit donc à une pièce de référence figée qui ne permet en pratique qu'une caractérisation de défauts très limités. 10 Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de proposer une aube témoin qui pallie ces inconvénients. Ce but est atteint grâce à un procédé de fabrication d'une aube témoin pour étalonnage d'un contrôle non destructif par tomographie 15 d'aubes réelles semblables dans leurs formes et leurs dimensions, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une ébauche tridimensionnelle en résine, à créer des logements dans l'épaisseur de ladite ébauche à des emplacements prédéterminés, et à introduire dans chacun desdits logements un cylindre comportant un défaut artificiel ou réel pour obtenir 20 ladite aube témoin. Ainsi, par cette insertion de cylindres comportant des anomalies artificielles ou des défauts réels qui eux-mêmes peuvent être insérés en différents endroits dans l'aube témoin en résine, il est possible de couvrir toute la diversité des défauts (densité, forme, taille, localisation) pouvant 25 être présents dans ces aubes. Ceci permet d'avoir une caractérisation complète du moyen de contrôle. De préférence, lorsqu'il reste un vide dans l'épaisseur de ladite ébauche une fois ledit cylindre inséré dans ledit logement, ledit vide est comblé par un bouchon de résine. 30 Avantageusement, les cylindres munis de défauts artificiels sont réalisés en résine et les cylindres munis de défauts réels sont réalisés en matériau composite à partir de ladite aube réelle. L'invention concerne également une aube témoin présentant une configuration externe semblable dans sa forme et ses dimensions à 35 une aube réelle destinée à être soumise à un contrôle non destructif par tomographie, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en résine au moyen 3034038 3 d'un procédé de fabrication additive et en ce qu'elle comporte une série de logements dans l'épaisseur de ladite aube témoin à des emplacements prédéterminés, chacun desdits logements devant recevoir un cylindre comportant un défaut artificiel ou un défaut réel. 5 De préférence, les cylindres munis des défauts artificiels sont réalisés en résine et les cylindres munis des défauts réels sont réalisés en matériau composite à partir de ladite aube réelle. Avantageusement, lesdits logements et lesdits cylindres ont tous un même diamètre de sorte qu'un cylindre quelconque peut être placé 10 dans n'importe lequel desdits logements par un simple emboitement. De préférence, lesdits cylindres ont une même hauteur correspondant à l'épaisseur de ladite aube témoin la plus fine susceptible de recevoir un tel cylindre. Avantageusement, elle comporte en outre des bouchons en 15 résine pour maintenir lesdits cylindres en position dans lesdits logements et combler le vide restant dans l'épaisseur de ladite aube témoin. De préférence, lesdits logements sont des fenêtres traversant l'épaisseur de ladite aube témoin. Avantageusement, lesdits cylindres comportent chacun deux 20 séries de trois trous de petit diamètre entourant un trou central de plus gros diamètre, chaque série de trois trous de petit diamètre étant positionnée dans ledit cylindre de manière à créer trois axes orthogonaux entre eux. Lorsque le cylindre comporte douze trous, lesdits trous de petits diamètres peuvent être disposés par paire de deux diamètres 25 différents. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins 30 annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur lesquels : - les figures 1A et 1B sont des vues de face et de côté d'une aube témoin selon l'invention ; - les figures 2A à 2C sont respectivement des sections selon les 35 plans A-A, B-B, et C-C de la figure 1 ; 3034038 4 - la figure 3 montre un premier exemple d'insert mis en oeuvre dans une aube témoin ; - les figures 3A à 3C illustrent des vues en coupe selon les plans A-A, B-B, et C-C de la figure 3 ; 5 - la figure 4 montre un second exemple d'insert mis en oeuvre dans une aube témoin ; et - les figures 4A à 4C illustrent des vues en coupe selon les plans A-A, B-B, et C-C de la figure 4 . 10 Description détaillée d'un mode de réalisation Les figures 1A et 1B illustrent respectivement en élévation et vue côté extrados une aube témoin 10 conforme à l'invention. Cette pièce de référence est réalisée en résine au moyen de tout procédé connu de fabrication additive comme l'impression 3D ou la stéréolithographie et 15 présente une configuration externe semblable dans sa forme et ses dimensions au type d'aube réelle souhaitée qui sera soumis au contrôle non destructif par tomographie, en l'espèce une aube de soufflante de turboréacteur. Selon l'invention, l'aube témoin comporte une série de cinq 20 logements 12, 14, 16, 18, 20 disposés en cinq zones caractéristiques de l'aube identifiées lors d'une étude préalable et où, par exemple, la détectabilité diffère (épaisseur de l'aube différente - longueur de corde différente - distance au centre de rotation différente). Comme le montre plus particulièrement les figures 2A à 2C, 25 chacun de ces logements constitué avantageusement d'une fenêtre traversant l'épaisseur de l'aube est destinée à recevoir un cylindre 22, 24, 26, 28, 30 comportant un défaut artificiel (anomalie) ou un défaut réel. Les fenêtres ont toutes le même diamètre de manière à établir une loi taille/densité exploitable lors du contrôle tomographique. 30 Les cylindres destinés à accueillir les défauts artificiels sont réalisés en résine alors que les cylindres munis de défauts réels sont réalisés directement en composite à partir d'une aube réelle issue d'un moulage par injection de type RTM (pour Resin Transfer Molding) par exemple. Les cylindres qui ont tous le même diamètre que les fenêtres 35 peuvent donc être placés dans n'importe laquelle d'entre elles par simple emboitement. En outre, ces cylindres ont avantageusement une même 3034038 5 hauteur correspondant à l'épaisseur de l'aube dans la zone caractéristique d'examen à l'épaisseur la plus fine (figure 2C). Un premier exemple de cylindre est illustré à la figure 3 et aux figures 3A à 3C. Il est destiné à recevoir des anomalies artificielles et 5 possède deux types de trous. Le premier type est constitué de six trous non débouchant 42, 44, 46, 48, 50, 52 d'un même petit diamètre (typiquement 0,07mm) destinés à recevoir des anomalies d'un matériau donné. Les quatre trous référencés 42, 44, 50, 52 sont répartis régulièrement à la périphérie du cylindre et donc espacés entre eux de 10 90° alors que les deux derniers trous 46, 48 sont percés sensiblement à l'extrémité d'un diamètre de la face intérieure du cylindre. Ainsi, chaque série de trois trous est positionnée dans le cylindre pour former trois axes orthogonaux entre eux créant une sorte de repère orthogonal (toutefois dont l'une des origines n'est pas concourante avec les deux autres). Le 15 second type est constitué par un trou central non débouchant 40 de plus gros diamètre (typiquement 2,5mm pour un diamètre de cylindre de 10mm) de manière à recevoir un élément du même matériau que dans les autres trous qui l'entourent mais de diamètre significativement plus grand. Ceci de façon à définir la densité de référence de ce matériau. 20 Un second type de cylindre illustré à la figure 4 et aux figures 4A à 4C présente des séries de petits trous non débouchant, en l'espèce des séries de paires de trous non débouchant 42A, 42B ; 44A, 44B ; 46A, 46B ; 48A, 48B ; 50A, 50B ; 52A, 52B de deux diamètres différents (typiquement 0,03mm et 0,04mm) de manière à encadrer le pouvoir de 25 détectabilité du tomographe (notamment sensibilité et résolution). Ces petits trous qui comme précédemment forment trois par trois une sorte de repère orthogonal entourent un trou central non débouchant 40 de plus gros diamètre. Afin de maintenir la position des cylindres et de combler le vide 30 des fenêtres restant dans l'épaisseur de l'aube témoin, des bouchons en résine 32, 34, 36 sont utilisés (voir les loupes des figures 2A à 2C). Ces bouchons suivent en surface les courbes de l'aube témoin de manière à minimiser les artéfacts (effet de bord). Dans le cas particulier des quatrième et cinquième fenêtres 18, 20 dont l'épaisseur correspond à la 35 hauteur d'un cylindre, un tel bouchon n'est bien sûr pas nécessaire, l'éventuel ajustement du cylindre par rapport aux faces de l'aube étant 3034038 6 réalisé sur une des deux faces de l'aube, plus particulièrement sur la face du cylindre comportant les trous. La résine de ces bouchons est la même résine que celle utilisée pour la fabrication de l'aube témoin par fabrication additive, de préférence 5 une résine de type époxy, polyester, acrylique ou phénolique ou tout autre matériau plastique homogène permettant l'usinage de trous et de cylindres de très petite taille et de densité proche du RTM. Si seule une vue de l'aube côté extrados a été illustrée, les bouchons se répartissent bien évidemment en trois séries : une première 10 permettant de placer les cylindres côté extrados de l'aube témoin, une deuxième permettant de positionner les cylindres côté intrados de l'aube témoin, une dernière permettant de mettre les cylindres au coeur de l'aube témoin. Aussi bien les fenêtres, les cylindres que les bouchons sont 15 ajustés au centième de millimètre près afin de minimiser les zones d'air entre les éléments et donc corrélativement de minimiser les artéfacts géométriques. Cette précision d'ajustage rend nécessaire de définir des conditions de température et d'humidité permettant de retirer et replacer aisément les cylindres dans l'aube témoin. Mais le fait que cette aube 20 témoin soit en résine offre la possibilité de modifier aisément la température de celle-ci au contraire d'une aube en composite RTM. On notera que le choix de la réalisation de l'aube témoin en résine et non en composite supprime les nombreuses difficultés techniques rencontrées par l'usinage de composite. L'utilisation d'une 25 même résine pour l'aube témoin, les bouchons et certains défauts offre en outre l'avantage de faciliter l'analyse des résultats de par son homogénéité. Avec cette configuration de cylindres tous identiques, il est possible de couvrir une très large gamme de densité d'anomalies (défauts artificiels) pouvant intégrer une aube réelle de soufflante lors de sa 30 fabrication. On notera également que le positionnement exact des fenêtres est choisi de manière à minimiser les zones de vide. En effet, la hauteur minimale des bouchons étant limitée par leur technique d'usinage, il est nécessaire de placer les fenêtres soit de manière à ne pas avoir besoin de 35 mettre un bouchon en surface soit de manière à laisser suffisamment 3034038 7 d'espace entre la surface de l'aube témoin et le cylindre (supérieur ou égal à la hauteur minimale du bouchon) afin de pouvoir placer le bouchon. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une aube témoin pour étalonnage d'un contrôle non destructif par tomographie d'aubes réelles semblables dans leurs formes et leurs dimensions, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à réaliser une ébauche tridimensionnelle (10) en résine, à créer des logements (12, 14, 16, 18, 20) dans l'épaisseur de ladite ébauche à des emplacements prédéterminés, et à introduire dans chacun desdits logements un cylindre (22, 24, 26, 28, 30) comportant un défaut artificiel ou réel pour obtenir ladite aube témoin. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre l'étape consistant à combler par un bouchon de résine (32, 34, 36) un vide restant dans l'épaisseur de ladite ébauche une fois ledit cylindre inséré dans ledit logement. 3. Procédé selon la revendication 2, comprenant en outre l'étape consistant à réaliser les cylindres munis de défauts artificiels en résine et à réaliser les cylindres munis de défauts réels en matériau composite à partir de ladite aube réelle. 4. Aube témoin (10) présentant une configuration externe semblable dans sa forme et ses dimensions à une aube réelle destinée à être soumise à un contrôle non destructif par tomographie, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en résine au moyen d'un procédé de fabrication additive et en ce qu'elle comporte une série de logements (12, 14, 16, 18, 20) dans l'épaisseur de ladite aube témoin à des emplacements prédéterminés, chacun desdits logements devant recevoir un cylindre (22, 24, 26, 28, 30) comportant un défaut artificiel ou un défaut réel. 5. Aube témoin selon la revendication 4, dans laquelle les cylindres munis des défauts artificiels sont réalisés en résine et les cylindres munis des défauts réels sont réalisés en matériau composite à partir de ladite aube réelle. 3034038 9 6. Aube témoin selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans laquelle lesdits logements et lesdits cylindres ont tous un même diamètre de sorte qu'un cylindre quelconque peut être placé dans n'importe lequel desdits logements par un simple emboitement. 7. Aube témoin selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans laquelle lesdits cylindres ont une même hauteur correspondant à l'épaisseur de ladite aube témoin la plus fine susceptible de recevoir un tel cylindre. 8. Aube témoin selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, comportant en outre des bouchons en résine (32, 34, 36) pour maintenir lesdits cylindres en position dans lesdits logements et combler le vide restant dans l'épaisseur de ladite aube témoin. 9. Aube témoin selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans laquelle lesdits logements sont des fenêtres traversant l'épaisseur de ladite aube témoin. 20 10. Aube témoin selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, dans laquelle lesdits cylindres comportent chacun deux séries de trois trous de petit diamètre (42, 44, 46, 48, 50, 52) entourant un trou central (40) de plus gros diamètre, chaque série de trois trous de petit diamètre étant positionnée dans ledit cylindre de manière à créer trois axes 25 orthogonaux entre eux. 11. Aube témoin selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, dans laquelle lesdits cylindres comportent chacun deux séries de six trous de petit diamètre (42A, 42B ; 44A, 44B ; 46A, 46B ; 48A, 48B ; 50A, 30 50B ; 52A, 52B) entourant un trou central (40) de plus gros diamètre, chaque série de six trous de petit diamètre étant positionnée dans ledit cylindre de manière à créer trois axes orthogonaux entre eux, lesdits trous de petits diamètres étant disposés par paire de deux diamètres différents. 5 10 15