Brevet FR3048378A1 — publié le 20170908

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE STRUCTURE COMPOSITE DE TYPE SANDWICH INTEGRANT UNE ÂME QUI COMPREND UNE PLURALITE D'ENROULEMENTS DE FIBRES ET STRUCTURE COMPOSITE DE TYPE SANDWICH AINSI OBTENUE La présente demande se rapporte à un procédé de fabrication d'une structure composite de type sandwich intégrant une âme qui comprend une pluralité d'enroulements de fibres ainsi qu'à une structure composite de type sandwich ainsi obtenue. Une structure de type sandwich comprend une âme en nid d'abeilles intercalée entre deux plaques. Pour améliorer la résistance à l'impact d'une telle structure, l'âme est un treillis en résine renforcée par des fibres. Selon un premier mode de réalisation décrit par exemple dans le document US2013/0276308, le treillis est obtenu en piquant des fibres qui traversent les deux plaques. Ainsi, on obtient des segments de fibres qui s'étendent d'une plaque à l'autre selon un agencement déterminé. Selon certains agencements, les segments de fibres ont des extrémités communes au niveau desquelles plusieurs fibres traversent une même plaque en un même point. Selon ce premier mode de réalisation, les fibres ont tendance à s'effilocher lors de leurs piquages à travers les plaques ce qui tend à amoindrir leurs caractéristiques mécaniques. De plus, le passage de plusieurs fibres à travers une plaque en un même point peut s'avérer problématique. Pour remédier à ces inconvénients, selon un deuxième mode de réalisation décrit dans le document US2006/0163319, le treillis est réalisé à plat puis il est déformé de manière à obtenir une forme tridimensionnelle. Le treillis déformé est alors positionné entre les deux plaques et relié aux deux plaques. Selon ce deuxième mode de réalisation, l'étape de déformation du treillis est relativement complexe. Aussi, la présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une structure composite de type sandwich comprenant au moins une âme intercalée entre deux plaques. Le procédé se caractérise en ce qu'il comprend : 3048378 2 une étape de réalisation d'enroulements, chaque enroulement étant enroulé autour d'un profilé qui comprend au moins une première face configurée pour être plaquée contre l'une des plaques, une étape de juxtaposition des profilés, 5 une étape de rigidification des enroulements de sorte à obtenir un treillis de fibres. Selon l'invention, aucune fibre ne traverse les plaques. De plus, le fait d'enrouler des fibres autour d'un profilé permet d'obtenir une forme tridimensionnelle de manière simple. Enfin, l'une des faces du profilé étant configurée pour être plaquée contre l'une des plaques, chaque enroulement comprend une pluralité de segments en contact avec l'une des plaques 10 ce qui tend à renforcer la cohésion entre le treillis de fibres et les plaques. Selon une autre caractéristique, chaque profilé a une section, dans un plan perpendiculaire à une direction longitudinale, en forme de triangle isocèle avec une base configurée pour être plaquée contre l'une des deux plaques, l'enroulement ayant un pas égal à 2 x L x (V3)/3, L correspondant à la largeur de la base du profilé et comprenant pour chaque tour des 15 premiers segments plaqués contre la base orientés selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale. Avantageusement, le procédé comprend une étape de positionnement des enroulements sur au moins l'une des deux plaques de sorte que les bases des profilés soient accolées les unes aux autres. 20 Selon un mode de réalisation, les enroulements sont positionnés sur les deux plaques et les deux plaques pourvues des enroulements sont assemblées de sorte que les profilés solidaires des deux plaques soient accolés les uns aux autres. De préférence, pour chaque plaque, les enroulements sont positionnés de sorte à ce que les premiers segments des différents enroulements soient alignés. 25 Selon un mode de réalisation préférentiel, les premiers segments des enroulements dont les bases sont solidaires d'une des plaques sont décalés selon la direction longitudinale par rapport aux premiers segments des enroulements dont les bases sont solidaires de l'autre plaque d'un décalage égal à L x (V3)/3. Selon une autre caractéristique, le procédé comprend une étape de co-cuisson des enroulements et d'au moins une des plaques. Selon une autre caractéristique, le procédé comprend une étape de dissolution des profilés après une étape de rigidification des enroulements. 3048378 3 L'invention a également pour objet une structure composite de type sandwich obtenue à partir du procédé selon l'invention. Cette structure se caractérise en ce que son âme comprend plusieurs enroulements de fibres rigidifiés, lesdits enroulements étant orientés selon une direction longitudinale et accolés les uns aux autres, chaque enroulement 5 comprenant pour chaque tour un premier segment plaqué contre l'une des deux plaques. Selon une autre caractéristique, chaque enroulement a une section, dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale, en forme de triangle isocèle avec une base configurée pour être plaquée contre l'une des deux plaques, l'enroulement ayant un pas égal à 2 x L x (V3)/3, L correspondant à la largeur de la base du profilé et comprenant, pour 10 chaque tour, des premiers segments plaqués contre la base orientés selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale. De préférence, pour chaque plaque, les premiers segments des différents enroulements sont alignés. Avantageusement, les premiers segments des enroulements dont les bases sont solidaires 15 d'une des plaques sont décalés selon la direction longitudinale par rapport aux premiers segments des enroulements dont les bases sont solidaires de l'autre plaque d'un décalage égal à L x (V3)/3. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés 20 sur lesquels : La figure 1 est une coupe transversale d'une structure de type sandwich qui illustre un mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est une vue en perspective d'un enroulement d'une fibre autour d'un profilé qui illustre un mode de réalisation de l'invention, 25 La figure 3 est une coupe selon un plan transversal de la figure 2, La figure 4 est une vue de dessus de l'enroulement visible sur la figure 2, La figure 5 est une vue de côté de l'enroulement visible sur la figure 2, La figure 6 est une vue de face de deux plaques pourvues chacune d'enroulements de fibres autour de profilés avant l'accostage des deux plaques, 30 La figure 7 est une vue en perspective des deux plaques visibles sur la figure 6 après l'accostage des deux plaques, 3048378 4 - La figure 8 est une structure de type sandwich obtenue par l'assemblage des deux plaques visibles sur la figure 6 qui illustre un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté une structure de type sandwich 10 en matériau composite. Cette structure de type sandwich 10 comprend au moins une âme 12 intercalée entre deux 5 plaques 14 et 16. Selon une configuration visible sur la figure 1, la structure de type sandwich 10 comprend une seule âme 12 intercalée entre deux plaques 14 et 16. Selon d'autres configurations, la structure de type sandwich 10 comprend plusieurs âmes 12, chacune intercalée entre deux plaques 14 et 16 ou plusieurs âmes 12 superposées et intercalées entre deux plaques 14 et 10 16. L'âme 12 est un treillis de fibres. Par fibre, on entend une ou plusieurs fibres regroupées de manière à former au moins une mèche. Selon un mode de réalisation, le treillis comprend des mèches de fibres pré-imprégnées. 15 Selon un mode de réalisation, les fibres sont en carbone. Toutefois, d'autres matériaux pourraient être envisagés. Selon une caractéristique, l'âme 12 comprend plusieurs enroulements 18 de fibres, parallèles entre eux, orientés selon une direction dite longitudinale, accolés les uns aux autres. 20 Chaque enroulement 18 est enroulé autour d'un profilé 20 qui comprend au moins une première face 22 configurée pour être plaquée sur toute sa surface contre l'une des plaques 14, 16. Par profilé, on entend un élément longiligne qui s'étend selon une direction. De préférence, un profilé a une section constante selon cette direction. 25 Selon un mode de réalisation privilégié, les profilés 20 ont chacun une section triangulaire, de préférence isocèle. En variante, le profilé a une section carrée, rectangulaire ou autre. Une section triangulaire est plus particulièrement adaptée lorsque les plaques ne sont pas planes ou pour permettre des variations d'écartement entre les deux plaques 14 et 16. Dans le cas d'une section triangulaire, la première face configurée pour être plaquée contre 30 l'une des plaques 14 ou 16 est appelée base 22. Le profilé 20 comprend, en plus de la base 22, deux faces latérales 24 et 26 reliées par une arête 28. 3048378 5 Le profilé 20 a une largeur L. La largeur correspond à la dimension de la base mesurée selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale. Le profilé 20 a une hauteur H. La hauteur correspond à la dimension séparant la base 22 et l'arête 28 mesurée selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale. 5 L'enroulement 18 de fibre a un pas P régulier le long du profilé 20. Le pas P correspond à la distance entre deux points d'intersection consécutifs entre l'enroulement et une génératrice du profilé. Dans le cas d'un profilé avec une section en triangle isocèle, l'enroulement comprend, pour chaque pas P, un premier segment 30 rectiligne plaqué contre la base 22 qui s'étend selon 10 une direction perpendiculaire à la direction longitudinale, un deuxième segment 32 rectiligne plaqué contre l'une des faces latérales 24 et un troisième segment 34 rectiligne plaqué contre l'autre face latérale 26, les deuxième et troisième segments 32 et 34 étant alignés en vue de dessus et formant le même angle avec la direction longitudinale. Selon une autre caractéristique de l'invention, le pas P est égal à 2x Lx--V3 " Cette 3 15 caractéristique permet d'obtenir un treillis ayant des propriétés isotropes. Selon un mode de réalisation, chaque profilé 20 est réalisé en mousse. Avantageusement, le matériau du profilé 20 est suffisamment rigide pour faciliter la formation de l'enroulement 18. Selon un mode de réalisation, le matériau du profilé 20 est choisi de manière à permettre sa dissolution après une phase de rigidification de la fibre enroulée. 20 Avantageusement, la fibre de l'enroulement 18 est pré-imprégnée et/ou le profilé 20 comprend un film de colle en surface pour limiter tout risque de déplacement de la fibre après son positionnement sur le profilé 20 ou du profilé 20 positionné sur l'une des plaques 14, 16 ou contre un autre profilé 20. Selon un mode d'obtention, chaque enroulement 18 est généré par la combinaison d'un 25 mouvement de rotation du profilé 20 sur lui-même et d'un mouvement de translation relatif selon la direction longitudinale entre la fibre et le profilé 20. Les enroulements 18 de fibres enroulés chacun sur un profilé 20 sont positionnés entre les deux plaques 14 et 16, pour chaque enroulement 18 une face du profilé 20 étant plaquée contre l'une des plaques 14, 16. Ainsi, pour chaque tour autour du profilé 20, chaque 30 enroulement 18 de fibre comprend un segment rectiligne en contact sur toute sa longueur avec l'une des plaques 14, 16. Cet agencement permet de renforcer la cohésion entre les enroulements 18 de fibres et les plaques 14, 16. 3048378 6 Selon un mode opératoire visible sur les figures 6 et 7, chaque plaque 14 et 16 comprend des enroulements 18 de fibres enroulés chacun sur un profilé 20 avec une section en forme de triangle isocèle, les bases 22 des profilés 20 étant plaquées contre les plaques 14 et 16 et juxtaposées les unes aux autres. Ainsi, pour chaque plaque 14, 16, les bases 22 sont accolées 5 les unes aux autres au niveau de lignes de contact 36. Pour chaque plaque 14 et 16, les premiers segments 30 des différents enroulements 18 sont alignés. Comme illustré sur la figure 6, les plaques 14 et 16 pourvues des enroulements 18 des fibres sont disposées de sorte que les enroulements 18.1 d'une des plaques 14 soient positionnés 10 entre les enroulements 18.2 de l'autre plaques 16. Ainsi, les arêtes 28 des profilés 20 d'une des plaques 14 sont positionnées à l'aplomb des lignes de contact 36 de l'autre plaque 16. Les plaques 14 et 16 pourvues des enroulements 18 sont assemblées de manière à ce que les profilés 20 solidaires des deux plaques 14, 16 soient accolés les uns aux autres. Selon un autre mode de réalisation, tous les enroulements 18 des fibres sont rapportés sur 15 l'une des plaques de manière à former le treillis. En suivant, l'autre plaque est positionnée sur l'ensemble des enroulements 18. Selon une autre caractéristique, les premiers segments 30 des enroulements 18.1 dont les bases sont solidaires d'une des plaques 14 sont décalés selon la direction longitudinale par rapport aux premiers segments 30 des enroulements 18.2 dont les bases sont solidaires de 20 l'autre plaque 16 d'un décalage égal à L x --V3. La combinaison de ce décalage avec un pas P 3 égal à 2x Lx-V 33 permet d'obtenir un treillis ayant des propriétés isotropes. Selon un premier mode de réalisation, tous les profilés 20 ont la même section. Dans ce cas, on obtient une structure de type sandwich 10 avec des plaques 14 et 16 planes et parallèles. Selon un autre mode de réalisation, au moins un profilé 20 d'une des plaques 14, 16 a une 25 base avec une largeur différente de celles des bases des profilés 20 adjacents reliés à l'autre plaque 14, 16. Dans ce cas, on obtient une structure de type sandwich 10 avec un profil courbe. Selon d'autres variantes, les profilés 20 ont des hauteurs différentes. Dans ce cas, on obtient une structure de type sandwich 10 avec une épaisseur non constante. 30 Selon d'autres variantes, les profilés 20 ont des hauteurs différentes et/ou les bases des profilés 20 ont des largeurs différentes. 3048378 7 Selon un mode de réalisation, les deux plaques 14 et 16 comprennent un empilage de plis de fibres et de résine. Selon un premier mode opératoire, lors d'une première étape, les enroulements 18 de fibres crues sont reliés aux plaques 14 et 16 constituées de plis crus. 5 Lors d'une deuxième étape, les plaques 14 et 16 pourvues d'enroulements 18 sont assemblées. Enfin, lors d'une troisième étape, les plaques 14, 16 et les enroulements 18 sont cuits en même temps afin de créer une cohésion entre les enroulements 18 et les plaques 14 et 16. Selon un deuxième mode opératoire, lors d'une première étape, l'ensemble des 10 enroulements 18 de fibres crues sont déposés sur une première plaque 14 constituée de plis crus. Lors d'une deuxième étape, des plis crus formant la deuxième plaque 16 sont drappés sur l'ensemble des enroulements 18 de fibres crues. Enfin, lors d'une troisième étape, les plaques 14, 16 et les enroulements 18 sont cuits en même temps afin de créer une cohésion 15 entre les enroulements 18 et les plaques 14 et 16. Selon un troisième mode opératoire, au moins l'une des plaques 14, 16 est au moins partiellement cuite ou polymérisée préalablement à la mise en place des enroulements 18. Après la mise en place des enroulements 18 sur les plaques 14 et 16 ou sur l'une des plaques, les deuxième et troisième étapes du premier mode opératoire sont réalisées. 20 Selon un quatrième mode opératoire, les enroulements 18 sont formés autour des profilés 20 qui sont accolés les uns aux autres. En suivant, les enroulements 18 sont cuits pour obtenir la rigidification des fibres et une cohésion entre les différents enroulements 18. Enfin, le treillis formé par l'assemblage d'enroulements 18 est positionné entre les plaques 14 et 16 et solidarisé aux plaques 14 et 16 par tous moyens appropriés. 25 Quel que soit le mode opératoire, les enroulements 18 sont formés autour des profilés 20. Après la juxtaposition des profilés 20, les enroulements 18 sont cuits ou polymérisés afin de rigidifier les fibres et obtenir une cohésion entre les enroulements 18. La liaison entre les plaques 14, 16 et le treillis de fibres formé par l'assemblage des enroulements 18 peut être obtenue par une co-cuisson conformément aux premier et deuxième modes opératoires. 30 Selon une variante, après la cuisson ou polymérisation des enroulements 18, la mousse des profilés 20 est supprimée, par exemple par dissolution, de manière à obtenir une âme 12 ne comprenant que des segments rigides comme illustré sur la figure 8. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une structure composite de type sandwich comprenant au moins une âme (12) intercalée entre deux plaques (14, 16), caractérisé en ce que le procédé comprend : une étape de réalisation d'enroulements (18), chaque enroulement (18) étant enroulé autour d'un profilé (20) qui comprend au moins une première face configurée pour être plaquée contre l'une des plaques (14, 16), une étape de juxtaposition des profilés (20), une étape de rigidification des enroulements (18) de sorte à obtenir un treillis de fibres. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque profilé (20) a une section, dans un plan perpendiculaire à une direction longitudinale, en forme de triangle isocèle avec une base (22) configurée pour être plaquée contre l'une des deux plaques (14, 16), l'enroulement (18) ayant un pas égal à 2x Lx 3-V3, L correspondant à la largeur de la base (22) du profilé (20) et comprenant pour chaque tour des premiers segments (30) plaqués contre la base (22) orientés selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de positionnement des enroulements (18) sur au moins l'une des deux plaques (14, 16) de sorte que les bases (22) des profilés (20) soient accolées les unes aux autres. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les enroulements (18) sont positionnés sur les deux plaques (14, 16) et en ce que les deux plaques (14, 16) pourvues des enroulements (18) sont assemblées de sorte que les profilés (20) solidaires des deux plaques (14, 16) soient accolés les uns aux autres. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que pour chaque plaque (14, 16), les enroulements (18) sont positionnés de sorte à ce que les premiers segments (30) des différents enroulements (18) soient alignés. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les premiers segments (30) des enroulements (18.1) dont les bases (22) sont solidaires d'une des plaques (14) sont décalés selon la direction longitudinale par rapport aux premiers segments (30) des 3048378 9 enroulements (18.2) dont les bases (22) sont solidaires de l'autre plaque (16) d'un décalage égal à L x L3. 3 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de co-cuisson des enroulements (18) et d'au moins une des plaques (14, 16). 5 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de dissolution des profilés (20) après une étape de rigidification des enroulements (18). 9. Structure composite de type sandwich obtenue à partir du procédé selon l'une des revendications précédentes, ladite structure comprenant au moins une âme (12) intercalée 10 entre deux plaques (14, 16), caractérisée en ce que l'âme (12) comprend plusieurs enroulements (18) de fibres rigidifiés, lesdits enroulements (18) étant orientés selon une direction longitudinale et accolés les uns aux autres, chaque enroulement (18) comprenant pour chaque tour un premier segment (30) plaqué contre l'une des deux plaques (14, 16). 10. Structure selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque 15 enroulement (18) a une section, dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale, en forme de triangle isocèle avec une base (22) configurée pour être plaquée contre l'une des deux plaques (14, 16), l'enroulement (18) ayant un pas égal à 2 x Lx-V 33 , L correspondant à la largeur de la base (22) du profilé (20) et comprenant pour chaque tour des premiers segments (30) plaqués contre la base (22) orientés selon une direction perpendiculaire à la 20 direction longitudinale. 11. Structure selon la revendication précédente, caractérisée en ce que pour chaque plaque, les premiers segments (30) des différents enroulements (18) sont alignés. 12. Structure selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les premiers segments (30) des enroulements (18.1) dont les bases (22) sont solidaires d'une des plaques 25 (14) sont décalés selon la direction longitudinale par rapport aux premiers segments (30) des enroulements (18.2) dont les bases (22) sont solidaires de l'autre plaque (16) d'un décalage égal à Lx L-3. 3