Brevet FR3087148A1 — publié le 20200417

DOMAINE DE [INVENTION [0001] Le présent exposé concerne un procédé de fabrication d'un corps composite ayant une forme donnée. [0002] Un tel procédé est notamment particulièrement utile pour fabriquer un corps composite formant un élément pour suspension de véhicule, tel qu'un ressort pour suspension de véhicule ou une barre stabilisatrice pour suspension de véhicule. EIAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE 10 [0003] L'industrie automobile requiert la fabrication de ressorts de grandes tailles et de fortes raideurs pour la suspension des véhicules routiers. Historiquement, ces ressorts automobiles sont réalisés en métal. Toutefois, depuis quelques années, afin notamment d'obtenir d'importants gains de masse, des développements ont été menés pour produire de tels 15 ressorts en matériaux composites. [0004] De tels ressorts composites sont ainsi réalisés à partir d'une corde composite, formée d'une pluralité de couches fibreuses imprégnées de résine, enroulées les unes autour des autres, mise en forme puis solidifiée par polymérisation de la résine. Dans certains procédés, la corde 20 passe dans un bain de résine après l'enroulement de chaque nouvelle couche fibreuse. Dans d'autres procédés plus récents, les rubans fibreux enroulés autour de la corde en cours de fabrication sont pré-imprégnés de résine. [0005] Dans les procédés de fabrication décrits ci-dessus, une fois 25 que la corde composite est formée, elle doit nécessairement être déplacée vers un poste de mise en forme puis vers un four de cuisson. Ce déplacement est effectué soit automatiquement, soit manuellement ; dans les deux cas, il existe un risque que la corde composite soit endommagée pendant son déplacement, plus particulièrement si celui-ci est effectué 30 manuellement. [0006] Il existe donc un besoin pour un procédé de fabrication permettant de remédier au moins en partie à cet inconvénient. En outre, il existe toujours un besoin pour un procédé de fabrication qui permettrait d'améliorer les propriétés mécaniques du corps composite obtenu. 35 2 PRÉSENTATION DE L'INVENTION [0007] Le présent exposé concerne un procédé de fabrication d'un corps composite, en particulier un élément pour suspension de véhicule, le corps composite ayant une forme donnée, le procédé comprenant les étapes suivantes - fourniture d'une corde composite imprégnée ; - installation, autour de la corde, d'une gaine comprenant un matériau de gainage élastique - mise en forme de l'ensemble comprenant la corde et la gaine, de façon à obtenir ladite forme donnée ; et - cuisson de l'ensemble ainsi mis en forme, de façon à durcir la résine de la corde et ainsi obtenir le corps composite. [0008] La gaine installée autour de la corde tend à protéger la corde pendant les étapes ultérieures du procédé, c'est-à-dire pendant l'étape de 15 mise en forme et l'étape de cuisson, et pendant les éventuels déplacements ou manipulations de la corde entre ces étapes. [0009] Par « élastique », on entend que le matériau de gainage est deformable et tend à reprendre sa forme initiale après une extension. Ainsi, une fois installée sur la corde, la gaine tend à reprendre la forme 20 initiale qu'elle présentait avant l'étape d'installation. On comprendra que la gaine tend donc à comprimer la corde, avant et pendant l'étape de cuisson. Il en résulte que pendant et après l'étape de cuisson, le réseau de fibres et/ou la matrice réticulée du composite sont moins poreux et plus denses. Ceci induit une amélioration appréciable des propriétés 25 mécaniques du corps composite. [0010] Après l'étape de cuisson, la gaine peut être laissée en place sur le composite, et donc constituer une protection pour le composite pendant le stockage et le transport du corps composite. Elle peut en outre rester en place sur le composite pendant son utilisation, ce qui peut 30 augmenter la durée de vie du corps composite, en particulier lorsque celui-ci est un élément pour suspension de véhicule. La gaine peut adhérer au composite via la matrice réticulée du composite, ce qui améliore la protection qu'elle procure au composite. [0011] Dans certains modes de réalisation, l'étape d'installation 35 comprend le fait d'appliquer une résine thermodurcissable sur la corde et le fait de faire durcir ladite résine thermodurcissable de façon à obtenir la gaine. [0012] Dans certains modes de réalisation, l'étape d'installation comprend le fait d'appliquer un caoutchouc sur la corde et le fait de 5 vulcaniser ledit caoutchouc de façon à obtenir la gaine. [0013] Dans certains modes de réalisation, l'étape d'installation comprend le fait d'enrouler un ou plusieurs films ou un ou plusieurs rubans comprenant ledit matériau de gainage élastique autour de la corde. 10 [0014] L'étape d'installation peut alors être effectuée à l'aide de modules d'enrubannage (« taping machines » en anglais) connus. [0015] Dans certains modes de réalisation, l'étape d'installation comprend le fait de tresser ou de tricoter des rubans comprenant ledit matériau de gainage élastique autour de la corde. [0016] Dans certains modes de réalisation, l'étape d'installation comprend le fait d'emmancher la gaine sur la corde ou de co-extruder la gaine avec la corde. [0017] Dans certains modes de réalisation, ledit matériau de gainage élastique est choisi dans le groupe constitué par les caoutchoucs naturels, les caoutchoucs synthétiques, les résines thermoplastiques, et les étoffes de fibres de verre. [0018] Dans certains modes de réalisation, ledit matériau de gainage élastique est thermorétractable. [0019] Par « thermorétractable », on entend que le matériau de gainage élastique tend à diminuer de dimension sous l'effet d'une élévation de température. [0020] De cette manière, la gaine tend à comprimer encore davantage la corde pendant l'étape de cuisson. Il en résulte que pendant et après l'étape de cuisson, le réseau de fibres et/ou la matrice réticulée du corps composite sont encore moins poreux et plus denses. Ceci améliore encore les propriétés mécaniques du corps composite. [0021] Dans certains modes de réalisation, le matériau de gainage élastique de la gaine est maintenu dans un état étiré pendant l'étape de cuisson. 4 [0022] De cette manière, la gaine tend à comprimer encore davantage la corde pendant l'étape de cuisson, avec les mêmes résultats que mentionné précédemment. [0023] Dans certains modes de réalisation, avant l'étape de mise en 5 forme, on applique une tension à au moins une extrémité de la gaine, de façon à étirer le matériau de gainage élastique de la gaine ; ladite tension étant appliquée, on installe des moyens pour maintenir le matériau de gainage élastique dans son état étiré ainsi obtenu ; puis on cesse d'appliquer ladite tension. 10 [0024] Dans certains modes réalisation, on applique ladite tension aux deux extrémités de la gaine. [0025] Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de préchauffage de la gaine, l'étape de préchauffage étant effectuée avant l'étape de mise en forme. 15 [0026] L'étape de préchauffage comprend typiquement le fait de chauffer la gaine à une température de préchauffage strictement inférieure à la température de cuisson utilisée pendant l'étape de cuisson. [0027] Le préchauffage de la gaine conduit à une augmentation de température de la corde composite imprégnée qui tend à rendre plus 20 fluide la résine (ou matrice) de la corde composite imprégnée. Ceci tend à faciliter le glissement des fibres de la corde composite imprégnée les unes par rapport aux autres, ce qui facilite notamment la mise en forme de la corde composite imprégnée. [0028] Dans certains modes de réalisation, la corde composite 25 imprégnée est réalisée par tressage et/ou enroulement de rubans pré- imprégnés. [0029] Dans certains modes de réalisation, l'étape de mise en forme comprend le fait d'enrouler l'ensemble comprenant la corde et la gaine autour d'un noyau. 30 [0030] Dans certains modes de réalisation, le noyau est réalisé en un matériau apte à se liquéfier pendant l'étape de cuisson, en particulier un matériau eutectique, plus particulièrement un matériau eutectique choisi dans le groupe constitué par les mélanges suivants : étain-bismuth, plomb-étain-bismuth. [0031] De cette manière, il est possible de récupérer la quasi-totalité du matériau du noyau à l'issue de l'étape de cuisson. En outre, si le 5 matériau est eutectique, sa liquéfaction impose un surcroît de dépense d'énergie relativement modéré. Les mélanges étain-bismuth et plombétain-bismuth sont particulièrement avantageux à cet égard. [0032] Le corps composite peut être tout élément pour suspension 5 de véhicule, tel qu'une barre stabilisatrice, un triangle, une bielle, ou un ressort. [0033] Le corps composite peut plus particulièrement être un ressort hélicoïdal pour suspension de véhicule. [0034] Dans ce cas, ladite forme donnée est une hélice. 10 [0035] Les caractéristiques et avantages précités, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, d'exemples de réalisation du procédé de fabrication proposés. Cette description détaillée fait référence aux dessins annexés. 15 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0036] Les dessins annexés sont schématiques et visent avant tout à illustrer les principes de l'invention. [0037] Sur ces dessins, d'une figure (FIG) à l'autre, des éléments (ou parties d'élément) identiques sont repérés par les mêmes signes de 20 référence. La FIG 1 est un diagramme-blocs illustrant les étapes d'un procédé de fabrication conforme au présent exposé. La FIG 2A est une vue en perspective d'un ensemble comprenant une corde composite imprégnée et d'une gaine installée autour de la 25 corde, l'ensemble ayant été mis en forme. La FIG 26 est une vue en coupe de la FIG 2A selon I1B-II6. La FIG 2C est une vue analogue à la FIG 2A expliquant schématiquement comment une tension est appliquée à la gaine installée autour de la corde. 30 La FIG 2D est une vue analogue à la FIG 2A expliquant schématiquement comment le matériau de gainage élastique de la gaine est maintenu dans un état étiré. La FIG 2E est une vue analogue à la FIG 2D expliquant schématiquement comment le matériau de gainage élastique de la gaine 35 est maintenu dans un état étiré après l'étape de mise en forme. 6 La FIG 3 représente l'ensemble de la FIG 2A installé sur un noyau pendant sa mise en forme. La. FIG 4A est une vue en perspective d'un corps composite obtenu par le procédé de fabrication décrit, le corps composite ayant la même 5 forme que l'ensemble représenté sur la FIG 2A. La FIG 4B est une vue en coupe de la FIG 4A selon IVB-IVB. DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'EXEMPLE(S)DE RÉALISATION [0038] Afin de rendre plus concrète 'Invention, des exemples de 10 procédés de fabrication sont décrits en détail ci-après, en référence aux dessins annexés.. Il est rappelé que l'invention ne se limite pas à ces exemples.. [0039] La FIG 1 est un diagramme-blocs représentant les étapes d'un procédé de fabrication 1 d'un corps composite 60. Le procédé 1 15 comprend une étape de fourniture 2, une étape d'installation 3, une étape de mise en forme 4, et une étape de cuisson 5 qui sont décrites ci-après plus en détail. [0040] Le procédé 1 permet de fabriquer un corps composite 60. Le corps composite 60 présente une forme donnée, qui est définie à l'avance en fonction de l'utilisation désirée du corps composite 60. [0041] Le corps composite 60 peut être un élément de suspension de véhicule tel qu'une barre stabilisatrice, un triangle, ou une bielle. Plus particulièrement, le corps composite 60 peut être un ressort pour suspension de véhicule. Dans l'exemple représenté sur les FIG et décrit ci- 25 dessous, le corps composite 60 est un ressort hélicoïdal pour suspension de véhicule, de sorte que la forme donnée est une hélice. Dans d'autres exemples (non représentés), le corps composite 60 est un ressort non hélicoïdal, tel qu'un ressort à lame. [0042] Le procédé 1 comprend d'abord une étape de fourniture 2 30 dans laquelle on fournit une corde composite imprégnée 51 (ci-après simplement désignée par « la corde 51 » par commodité). Par imprégnée », on entend ici que la corde 51 comprend un renfort fibreux Imprégné d'une résine (ou matrice) organique. [0043] La corde 51 peut être réalisée par tressage et/ou 35 enroulement de rubans pré-imprégnés. Les méthodes permettant de réaliser un tel tressage et/ou enroulement sont bien connues en soi et ne 7 sont donc pas décrites en détail ici. En alternative, la corde 51 peut être produite par imprégnation en ligne, c'est-à-dire que la résine ou matrice organique est apportée pendant le tressage et/ou enroulement des rubans fibreux de la corde 51. 5 [0044] Dans un exemple, les rubans comprennent un renfort de fibres de verres imprégné d'une résine époxy. Chaque ruban prend par exemple la forme d'une bande de largeur et d'épaisseur constantes. En alternative, certains des rubans ou tous les rubans peuvent être de largeur et/ou d'épaisseur variables. 10 [0045] Le procédé 1 comprend en outre une étape d'installation 3 dans laquelle on installe, autour de la corde Si, une gaine 52. [0046] La gaine 52 comprend un matériau de gainage élastique, et peut être constituée du matériau de gainage élastique. Par « élastique », on entend que le matériau de gainage est deformable et tend à reprendre 15 sa forme initiale après une extension. [0047] Selon une variante, la gaine 52 est obtenue par dépôt et polymérisation in situ d'une résine, thermodurcissable sur la corde 51. Autrement dit, l'étape d'installation 3 comprend le fait d'appliquer une résine thermodurcissable sur la corde 51 et le fait de faire durcir ladite 20 résine thermodurcissable de façon à obtenir la gaine 52. La résine thermodurcissable peut être appliquée, par exemple, par projection électrostatique ou par co-extrusion. Dans un exemple, la résine thermodurcissable est une résine à base époxy. [0048] Le durcissement de la résine thermodurcissable peut être 25 obtenu par chauffage, par exemple par projection d'infrarouges, et/ou par projection d'ultraviolets. La projection d'ultraviolets est préférée car elle permet de mieux contrôler le degré de polymérisation de la résine thermodurcissable et/ou d'obtenir une durée de polymérisation plus courte. 30 [0019] Selon une autre variante, la gaine 52 est obtenue par dépôt et vulcanisation in situ d'un caoutchouc sur la corde 51. Autrement dit, l'étape d'installation 3 comprend le fait d'appliquer un caoutchouc sur la corde 51 et le fait de vulcaniser ledit caoutchouc de façon à obtenir la gaine 52. Le caoutchouc peut être choisi parmi les caoutchoucs naturels, 35 et les caoutchoucs synthétiques, tels que par exemple les caoutchoucs EPDM (« ethylene propylene diene monomer rubber » en anglais, aussi 8 connus sous l'appellation éthylène-propylène-diène monomère), les caoutchoucs NBR (« Nitrile Butadiene Rubber » en anglais, aussi connus sous l'appellation de « caoutchoucs nitrile »), les caoutchoucs TIR Isobutylene Isoprene Rubber » en anglais, aussi connus sous l'appellation 5 de « caoutchoucs butyle »). [0050] Selon encore une autre variante, la gaine 52 est formée par un ou plusieurs éléments qui sont installés sur la corde 51 comme cela sera détaillé plus loin. Le matériau de gainage élastique peut alors être choisi dans le groupe constitué par 10 - les caoutchoucs naturels, - les caoutchoucs synthétiques, tels que par exemple les caoutchoucs EPDM ethylene propylene diene monomer rubber » en anglais, aussi connus sous l'appellation éthylène-propylène-diène monomère), les caoutchoucs NBR (« Nitrile Butadiene Rubber » en 15 anglais, aussi connus sous l'appellation de « caoutchoucs nitrile »), les caoutchoucs TIR ( REVENDICATIONS1. Procédé (1) de fabrication d'un corps composite (60), en particulier un élément pour suspension de véhicule, le corps composite 5 (60) ayant une forme donnée, le procédé comprenant les étapes suivantes - fourniture (2) d'une corde composite imprégnée (51) ; - installation (3), autour de la corde (51), d'une gaine (52) comprenant un matériau de gainage élastique 10 - mise en forme (4) de l'ensemble (40) comprenant la corde (51) et la gaine (52), de façon à obtenir ladite forme donnée ; et - cuisson (5) de l'ensemble (40) ainsi mis en forme, de façon à durcir la résine de la corde (51) et ainsi obtenir le corps composite (60). 15 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'installation (3) comprend le fait d'appliquer une résine thermodurcissable sur la corde (51) et le fait de faire durcir ladite résine thermodurcissable de façon à obtenir la gaine (52). 20 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'installation (3) comprend le fait d'appliquer un caoutchouc sur la corde (51) et le fait de vulcaniser ledit caoutchouc de façon à obtenir la gaine (52). 25 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'installation (3) comprend le fait d'enrouler un ou plusieurs films ou un ou plusieurs rubans comprenant ledit matériau de gainage élastique autour de la corde (51). 30 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'installation (3) comprend le fait de tresser ou de tricoter des rubans comprenant ledit matériau de gainage élastique autour de la corde (51). 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape 35 d'installation (3) comprend le fait d'emmancher la gaine (52) sur la corde (51) ou de co-extruder la gaine (52) avec la corde (51). 16 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel ledit matériau de gainage élastique est choisi dans le groupe constitué par les caoutchoucs naturels, les caoutchoucs synthétiques, les résines thermoplastiques, et les étoffes de fibres de verre. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel ledit matériau, de gainage élastique est thermorétractable. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel le matériau de gainage élastique de la gaine (52) est maintenu dans un état étiré au moins pendant l'étape de cuisson (5). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre une étape de préchauffage de la gaine (52), l'étape de préchauffage étant effectuée avant l'étape de mise en forme (4). 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la corde composite imprégnée (51) est réalisée par tressage et/ou 20 enroulement de rubans pré-imprégnés. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'étape de mise en forme comprend le fait d'enrouler l'ensemble (40) comprenant la corde (51) et la gaine (52) autour d'un noyau (90). 25 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le noyau (90) est réalisé en un matériau apte à se liquéfier pendant l'étape de cuisson (5), en particulier un matériau eutectique, plus particulièrement un matériau eutectique choisi dans le groupe constitué par les mélanges suivants : étain-bismuth, plomb-étain-bismuth.