Brevet FR3063669A1 — publié le 20180914

La présente invention entre dans le domaine des gabarits supports pour la réception d'une pièce en matériau composite en vue de sa polymérisation en autoclave. Plus particulièrement, la présente invention concerne un châssis dont au moins une partie est destinée à supporter une peau de réception d'une pièce en matériau composite à polymériser en autoclave, ladite peau définissant la forme générale de ladite pièce, de manière spécifique ledit châssis est une pièce monobloc venant de fonderie. Un tel dispositif trouvera une application particulière dans le domaine de la réalisation de pièces en matériau composite issues d'une opération de drapage d'un pré-imprégné. De manière générale, une telle pièce en matériau composite est montée par des drapages successifs d'un tissu de type pré-15 imprégné sur une peau métallique reposant sur un châssis. L'ensemble composite, peau et châssis est introduit dans un autoclave afin de faire polymériser le composite reposant sur la peau, généralement à des températures de l'ordre de 200°C et dans des conditions particulières de pression. 20 De manière connue, les châssis de l'art antérieur consistent en des structures mécanosoudées. Lors de passages répétés en autoclave à des températures d'environ 200°C, ces châssis existants ont tendance à vriller et à se déformer, en particulier au niveau de leurs points de 25 soudure. En effet, la multiplication des soudures des châssis présente comme inconvénient de générer un fort risque de fissuration des structures. Ces fissures modifient la géométrie initiale du châssis, déformation qui se répercute à la peau et 30 par conséquent à la géométrie de la pièce en composite que l'on polymérise, laquelle présentera alors une géométrie inadéquate, instable et non désirée à cause de la présence des fissures du châssis. De ce fait, les utilisateurs sont dans l'obligation de 3063669 2 vérifier régulièrement l'intégrité des châssis support, et de remplacer ceux-ci si nécessaire. Il y a donc un grand intérêt à utiliser un châssis support non deformable lors des répétitions des cycles thermiques. 5 Dans ce but, il est bien entendu possible de surdimensionner les éléments qui composent la structure du châssis, notamment en augmentant la section. Cependant, des problèmes pratiques sont liés à l'augmentation du poids. En effet, plus l'épaisseur de ces éléments est importante, plus 10 l'apport en énergie nécessaire pour atteindre rapidement la température adéquate de polymérisation du matériau composite est grande, et plus le temps de refroidissement est long. Il est ainsi nécessaire de trouver un juste milieu pour la valeur de l'épaisseur des éléments composant le châssis, afin que l'apport en énergie lors du processus d'autoclavage soit minimum tout en conservant une rigidité adéquate pour éviter une modification de forme du châssis. Le but est de réduire les coûts de réalisation du processus de polymérisation de matériau composite au minimum. La réduction peut se faire aussi bien en diminuant la quantité d'énergie nécessaire pour réaliser le processus, que la fréquence à laquelle on remplace le système châssis/peau suite à des fissurations et/ou déformations ou pertes de rigidité. En outre, le risque de fissuration du châssis surmonté de 25 la peau sur laquelle repose le matériau composite à polymériser dépend également de la nature du matériau utilisé, en particulier de ses propriétés de dilatation. De manière connue, la peau et le châssis sont réalisés dans un matériau à faible dilatation pour éviter les 30 fissurations lors du processus de cyclage thermique. Dans le domaine du drapage des composites, en fonction du composite à polymériser, la peau utilisée peut être de composition chimique très complexe contrairement au châssis. Dans ce cas, les propriétés de dilatation de la peau diffèrent 3063669 3 de celles du châssis constitué d'un matériau distinct de la peau et moins complexe. Cette différence de propriétés de dilatation entre le châssis et la peau a pour désavantage d'augmenter le risque de fissuration de l'ensemble. Il en 5 résulte donc également une déformation de l'ensemble châssis/peau. Cette déformation due à des propriétés de dilatation éloignées se traduit, en cours du processus de cyclage thermique, par la polymérisation d'un matériau composite de géométrie inadéquate. 10 Ainsi, afin de pallier les inconvénients susmentionnés de l'état de la technique, il convient de trouver une solution alternative pour les systèmes de châssis/peau permettant la polymérisation de matériau composite en autoclave. Plus précisément, il convient de trouver un système de 15 châssis/peau adapté qui soit non-fissurable, non deformable, et qui conserve une rigidité suffisante même après plusieurs cycles de polymérisation d'un matériau composite. Il convient également de trouver un système châssis/peau qui engage un volume de matière permettant de minimiser au maximum l'apport 20 en énergie nécessaire pour obtenir la température visée lors du processus de polymérisation. L'objectif de la présente invention est de limiter le risque de fissuration au maximum, mais aussi les frais énergétiques et le coût industriel du processus de polymérisation de matériau composite. De cette manière, le système châssis/peau pourra être pérenne dans le temps, restera inchangé et de géométrie constante même après une répétition de cycles de polymérisation de matériau composite. La présente invention a pour but de proposer un châssis dont au moins une partie est destinée à supporter une peau de réception d'une pièce en matériau composite à polymériser en autoclave, ladite peau définissant la forme générale de ladite pièce. Ledit châssis est une pièce monobloc venant de fonderie permettant de pallier les inconvénients de l'état de la 3063669 4 technique. Selon l'invention, le châssis étant une pièce monobloc obtenue par fonderie ne comportant aucune soudure, il n'y a aucun risque de fissuration du châssis, résultant de la 5 présence de soudure, lors du processus de polymérisation du matériau composite en autoclave. De plus, selon d'autres caractéristiques : - ladite au moins une partie du châssis destinée à supporter ladite peau est constituée par une portion 10 conformée de manière complémentaire à ladite peau ; - ladite portion, conformée de manière complémentaire à ladite peau, comporte des éléments saillants destinés à supporter ladite peau. La portion du châssis destinée à supporter la peau est de 15 profil évolutif selon la forme de la peau. De manière avantageuse, la peau ne repose pas directement sur ladite portion du châssis, mais est maintenue à une distance constante de celle-ci par lesdits éléments saillants. En effet, lesdits éléments saillants de ladite portion 20 supportent directement ladite peau et permettent de la maintenir à une distance constante. Cette distance est la plus faible possible pour minimiser le volume du châssis mais suffisante pour permettre à la peau d'atteindre la température adéquate de polymérisation le plus rapidement possible. 25 Selon d'autres caractéristiques le châssis de l'invention : - comporte des segments comprenant des nervures longitudinales ; - comporte des segments de section transversale en T, en 30 sorte de former trois nervures longitudinales. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le châssis est constitué de moyens de préhension et/ou de moyen de déplacement et de trois structures annulaires juxtaposées reliées entre elles par des traverses, présentant 3063669 5 avantageusement chacune des éléments saillants destinés à supporter ladite peau. Il est noté que le nombre de structures annulaires dépend de la taille de la peau, ce nombre augmente en fonction de 5 l'augmentation de la taille de ladite peau. Lesdits moyens de préhension permettent de faciliter la manutention du châssis et permettent à l'utilisateur de manipuler facilement le châssis de l'invention afin par exemple de le mettre dans l'autoclave ou de l'en sortir. 10 De manière avantageuse, l'épaisseur desdites structures annulaires et des segments est comprise entre 8 et 12 mm, de préférence 10 mm. Ainsi, le châssis est réalisé avec l'épaisseur la plus faible possible permettant toutefois de conserver la rigidité 15 souhaitée. L'épaisseur faible permet d'optimiser au maximum la quantité d'énergie nécessaire à la montée en température au sein de l'autoclave en vue de la polymérisation du matériau composite considéré. Par rapport à l'état de la technique, l'énergie nécessaire pour la montée en température pour la 20 polymérisation d'un même type de matériau est diminuée d'au moins 20% avec cette épaisseur. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le châssis est réalisé dans un alliage présentant un coefficient de dilatation REVENDICATIONS1. Châssis (2) dont au moins une partie est destinée à supporter une peau (3) de réception d'une pièce en matériau composite à polymériser en autoclave, ladite peau (3) définissant la forme générale de ladite pièce, caractérisé en ce que ledit châssis (2) est une pièce monobloc venant de fonderie. 2. Châssis (2) selon la revendication précédente 10 caractérisé en ce que ladite au moins une partie du châssis (2) destinée à supporter ladite peau (3) est constituée par une portion (22) conformée de manière complémentaire à ladite peau (3). 3. Châssis (2) selon la revendication précédente 15 caractérisé en ce que ladite portion (22), conformée de manière complémentaire à ladite peau (3), comporte des éléments saillants (40) destinés à supporter ladite peau (3). 4. Châssis (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des segments comprenant 20 des nervures longitudinales. 5. Châssis (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des segments de section transversale en T, en sorte de former trois nervures longitudinales. 25 6. Châssis (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est constitué de trois structures annulaires (21) juxtaposées reliées entre elles par des traverses (4), et de moyens de préhension et/ou des moyens de déplacement (5). 30 7. Châssis (2) selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'épaisseur desdites structures annulaires (21) et des traverses (4) est comprise entre 8 et 12 mm, de préférence 10 mm. 8. Châssis (2) selon l'une quelconque des revendications 3063669 11 précédentes caractérisé en ce qu'il est réalisé dans un alliage présentant un coefficient de dilatation 9. Gabarit support (1) pour la réception d'une pièce en matériau composite en vue de sa polymérisation en autoclave, 5 comprenant un châssis (2) dont au moins une partie porte une peau (3) de réception de ladite pièce, ladite partie définissant la forme générale de ladite pièce, caractérisé en ce qu'il comporte un châssis (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et en ce que ladite peau (3) est 10 d'une nuance identique à celle utilisée pour ledit châssis (2). 10. Gabarit support (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la peau (3) vient de moulage.