Brevet FR3084676A1 — publié le 20200207

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE NAPPE DE FILS PAR POINTS DE COUTURE, NOTAMMENT POUR LA REALISATION DE PIECES EN MATERIAUX COMPOSITES La présente invention vise un procédé de fabrication d'une nappe de fils par points de couture, notamment pour la réalisation de pièces techniques, plus particulièrement des pièces en matériaux composites. On connaît des machines, plus particulièrement des machines de broderies aptes à réaliser des points de couture sur une base, par exemple une nappe de fils tissés par exemple. Ces machines de broderie peuvent suivre tout type de forme programmée. Ainsi, sur une base, ladite base étant solidaire d'un support défini qui tend ladite base, des mèches d'un autre matériau par exemple sont déposées. On appelle "mèche", pour la suite de la description, un ensemble de fils ou de fibres unidirectionnels, guipées ou non, torsadées ou non, lesdits fils ou fibres formant un faisceau, ces fils pouvant être constitués de matériaux de différentes natures, éventuellement imprégnés. Il peut même s'agir d'un ruban tissé avec une matrice intégrée. Plus généralement tout produit filiforme peut être traitée par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, tel que ruban, tube, fibre optique. Cette définition de "mèche" est utilisée pour éviter des confusions de vocabulaire avec le "fil de couture". Cette mèche est distribuée par une tête sur la base suivant une forme programmée qui peut être rectiligne, curviligne une combinaison des deux pour suivre une forme géométrique complexe. Cette mèche ainsi distribuée sur ladite base doit y être fixée par un fil de couture afin de conserver les formes géométriques de dépose. Ces formes géométriques peuvent par exemple être utilisées pour disposer des renforts sur une base dans des zones parfaitement circonscrites pour réaliser des préformes sèches en vue de réaliser des pièces techniques, plus particulièrement en matériaux composites par noyage de cette préforme dans une matrice de résine par exemple, que le procédé utilise un moule avec injection de résine, ou une vessie en vue d'une infusion de résine sous vide. La technique 2 retenue peut aussi prévoir du pré imprégné introduit dans un moule, la technique de mise en oeuvre finale n'ayant pas d'incidence sur le procédé de la présente invention qui s'applique justement à toutes ces techniques. Ce procédé permet de réaliser des pièces avec des renforts très précis donc en limitant la 5 consommation de matière première, en limitant le poids, en positionnant exactement lesdits renforts. Ce procédé permet des productions plus particulièrement en petites et moyennes séries à des coûts limités du fait d'une main d'ceuvre nécessairement limitée puisque les fibres sont déposées automatiquement, les changements de type de mèches sont également rendus 10 possibles comme les fils de couleur sur une machine de broderie. Le but du procédé selon la présente invention est d'augmenter la productivité de dépose de mèche avec une vitesse de couture identique donc un nombre de points identiques et une longueur de point identique. Ce but est atteint en limitant les changements de direction qui sont pénalisants pour les machines car il faut vaincre l'inertie liée au déplacement de la platine 15 support de la base, cette platine étant mobile sous la tête de dépose de mèches et de couture desdites mèches. En effet, quels que soient le mode et les moyens mécaniques de manoeuvre en translation tant horizontale que verticale de la platine support, l'inertie reste un problème qu'il faut nécessairement vaincre. 20 Quand ce sont des micromoteurs, le problème se pose aussi. Le procédé selon la présente invention est maintenant décrit en détail selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, ceci en regard des figures annexées, figures qui représentent : Figure 1 : une vue d'une dépose d'une mèche unique illustrant la dépose de l'art 25 antérieur, Figure 2 : une vue d'une dépose d'au moins deux mèches selon le procédé de la présente invention, avec couture de chacune des au moins deux mèches, Figures 3A à 3C : synoptique de dépose avec une tête rotative, Figure 4 : une vue d'une dépose d'au moins deux mèches selon le procédé de la présente invention, avec une couture de l'ensemble des au moins deux mèches, Figure 5 : une vue d'une dépose avec demi-tour des mèches en continuité, Figure 6 : une vue d'une dépose de plusieurs mèches, à largeur variable. 3 Sur la figure 1, on a représenté une mèche unique 1, déposée sur une base 3 cette mèche étant solidarisée par une couture 5 comprenant des points 5-1, 5-2, 5-3 en continu du type zigzag. La platine support de la machine de broderie reçoit la base 3 sur laquelle est déposée la au 5 moins un mèche 1 de la part d'une tête de dépose et de couture, non représentée, ledit dispositif étant du commerce. Cette tête de couture et de dépose comprend deux parties juxtaposées, une tête de dépose et une tête de couture. La tête de dépose assure la dépose de la au moins une mèche sur la base et cette tête de dépose est mobile en rotation tandis que la tête de couture présente 10 une aiguille alimentée par un fil de couture, fixe en rotation et mobile en translation verticale, ceci de façon connue. Une seule mèche est déposée et les points sont de part et d'autre de ladite mèche unique, alternativement, quand ce type de point en zigzag est prévu, la couture prévoyant un changement de direction. 15 II est entendu que la couture a pour seul but de maintenir mécaniquement ladite mèche sur ladite base afin de retenir cette mèche dans la position choisie et nécessaire sur ladite base en fonction de la pièce technique à réaliser ultérieurement à partir de ladite base supportant ses mèches, suivant une répartition géométrique donnée. Cette couture n'intervient pas nécessairement mécaniquement dans les qualités intrinsèques 20 du produit puisque la trame ainsi réalisée est ensuite noyée dans une matrice en résine ou moulée en utilisant des mèches de pré imprégné, par exemple, et plus généralement quelle que soit la méthode retenue. Le positionnement et le suivi de la géométrie de dépose retenue sont primordiaux pour que le produit fini dispose des mèches avec le positionnement nécessaire pour la reprise des 25 efforts en particulier, dans les directions choisies. Sur la figure 2, le procédé selon la présente invention propose une couture d'un jeu de mèches, comprenant au moins deux mèches, en l'occurrence trois mèches Ml, M2 et M3 avec des points ("Stitch" en anglais) Si, 52 et S3, c'est à dire quatre piqûres pl à p4, dans l'alignement pour chacune des mèches, le changement de direction étant effectué 30 uniquement sur les bords extérieurs du jeu de mèches, donc sur les bords extérieurs des au moins deux mèches déposées en l'occurrence des trois mèches. 4 Ainsi, sur la figure 2, il est prévu trois points Si, S2 et S3 pour trois mèches, chaque mèche étant maintenue entre deux piqûres, MI entre p1/p2, M2 entre p2/p3 et M3 entre p3/p4. On constate que le changement de direction de la platine support de la base 3 par rapport à la tête de dépose et de couture, en l'occurrence du sens de rotation de la tête de dépose 5 rotative, est réalisé aux piqûres pl et p4, les trois points Si, S2 et 53 étant alignés dans la même direction. Dans le cas d'une tête de dépose rotative et de couture, comme sur le synoptique de la figure 3, on constate que, sur la figure 3A, la première piqûre pl est réalisée sur le bord amont dans le sens de déplacement de la tête de dépose et de couture, c'est-à-dire sur le bord extérieur 10 de la première mèche Ml, extérieure à déposer, la première mèche MI est déposée et la deuxième piqûre p2 est réalisée sur le bord aval de ladite mèche Ml, en travers du fait de l'avancement de la platine support de la base et du temps de dépose de chaque mèche dans l'intervalle de temps entre deux piqûres. Ceci conduit à une couture inclinée par rapport au sens des mèches. 15 Cette deuxième piqûre p2, figure 3B, est sur le bord amont de la mèche M2 à déposer. La mèche M2 est déposée et la troisième piqûre p3 est réalisée sur le bord aval de la mèche M2. La troisième piqûre p3 est sur le bord amont de la mèche M3 qui est déposée à son tour. La quatrième piqûre p4, figure 3C, est réalisée sur le bord aval de la mèche M3, après sa dépose, donc sur le bord extérieur du jeu de mèches. 20 Le changement de direction est réalisé au point p4 pour une nouvelle série de dépose des trois mèches Ml, M2 et M3 du jeu de mèches avec des nouveaux points et des piqûres pl', p2', p3' et p4' respectivement. Chacune des mèches Ml, M2 et M3 est donc parfaitement positionnée et, pour 6 piqûres, la tête de dépose et de couture n'a eu à gérer qu'un seul changement de direction sur chaque 25 bord extérieur du jeu de mèches, au lieu des 5 qui auraient été nécessaires dans l'art antérieur, sans compter le point de départ pour revenir sur le bord extérieur de la mèche Ml. La couture est donc du type zigzigzig/zagzagzag. Sur la figure 4, une variante consiste à disposer un jeu de mèches de au moins deux mèches, en l'occurrence trois mèches, MI à M3 en effectuant un seul point Si, du bord extérieur de la 30 première mèche MI avec une piqûre pl jusqu'au bord extérieur de la au moins deuxième mèche, en l'occurrence la troisième mèche M3, avec une piqûre p2. 5 De fait, les trois mèches Ml, M2 et M3 sont maintenues par un point unique et le changement de direction intervient de nouveau uniquement sur les bords extérieurs du jeu de mèches. Sur la figure 5, on aborde le problème des coutures de fils lorsqu'un retournement est exécuté pour faire faire demi-tour aux mèches et déposer en travers de la direction d'avance de la 5 base 3. Le platine support recevant la base 3 assure, dans le mode de réalisation retenu, une avance pas à pas, le pas correspondant la largeur du jeu de mèches, par exemple, de façon à ce que toutes les mèches soient espacées d'une même distance. En effet, lorsque le jeu de mèches arrive en bordure de la base 3, il est nécessaire de réaliser un demi-tour à 180°pour revenir déposer le jeu de mèches parallèlement à la première 10 dépose, ceci de façon connue. Si l'on souhaite déposer la même quantité de matière et si l'on souhaite une parfaite répétitivité des déposes successives, il est nécessaire de procéder à une couture adaptée dans les retournements. Le but est de respecter l'alternance Ml, M2, M3 / Ml, M2, M3 dans les deux sens de pose, 15 tout en limitant les changements de direction. Ainsi, les piqûres pl à p4 sont réalisées suivant des lignes quasiment rectilignes dans les retournements, avec des points d'une longueur quasiment identique et avec une consommation et une longueur de pose de mèches Ml, M2 et M3, identiques. Ceci permet de bénéficier d'une homogénéité de la densité de mèches déposées sur la base 20 et donc une densité équilibrée de fibres dans le produit en matériaux composites qui sera réalisée avec cette nappe de fils. De même, le rayon de courbure est identique pour toutes les mèches, ce qui dans certains types de mèches est un avantage important, évitant ainsi des rayons de courbure trop petits. Ceci est encore plus important si l'on imagine une solution dans laquelle les mèches d'un 25 même jeu, sont différentes. La longueur des mèches déposées est ainsi identique. Il est aussi possible avec une dépose de jeux de mèches, de superposer verticalement deux ou plusieurs des mèches sur une longueur L, d'un même jeu lorsque cela est nécessaire, en vue de réaliser un renfort ou de ménager une zone sans fibres qui sera perforée, ceci afin de conserver la continuité des fibres des différentes mèches. 30 On peut même prévoir des inversions M1 à la place de M3 et M3 à la place de Ml. 6 Cette dépose pilotée de plusieurs mèches simultanément, assure un travail plus rapide et une machine à broder peut être utilisée pour réaliser une telle nappe de fils. La dépose a été décrite sur la base du recours à une tête rotative mais un peigne pourrait aussi être utilisé. La précision et le pilotage informatique permet également de rivaliser avec les autres procédé 5 et dispositif existants. Le point mentionné est du type zigzag mais il pourrait être du type en zigzag à trois côtés pour former non plus des triangles mais des rectangles. On assure également une fiabilité de la réalisation de l'armature REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'une nappe de fils groupés en mèches (M1,M2,M3), par points de couture, sur une base (3), notamment pour la réalisation de pièces techniques en matériaux composites, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser les étapes suivantes : - Dépose d'au moins deux mèches (M1,M2,M3) sur ladite base (3), - Couture des au moins deux mèches (M1,M2,M3) ainsi déposées sur la base (3) avec au moins un point (S1-53) comprenant deux piqûres (pl-p4). 2. Procédé de réalisation d'une nappe de fils groupés en mèches (M1,M2,M3), selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points (S1,52,53) sont alignés, chaque mèche (M1, M2, M3) recevant une piqûre (M1/p1,p2; M2/p2,p3; M3/p3,p4) de part et d'autre. 3. Procédé de réalisation d'une nappe de fils groupés en mèches (M1,M2,M3), selon la revendication 2, caractérisé en ce que les piqûres (pl-p4) sont alignées. 4. Procédé de réalisation d'une nappe de fils groupés en mèches (M1,M2,M3), selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couture est inclinée par rapport à la direction de ces mèches. S. Procédé de réalisation d'une nappe de fils groupés en mèches (M1,M2,M3), selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors des retournements, on dépose les mèches avec l'alternance (M1,M2,M3/M1, M2,M3) et les longueurs de mèches déposées sont identiques. 6. Procédé de réalisation d'une nappe de fils groupés en mèches (M1,M2,M3), selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on dépose au moins deux des au moins deux mèches de façon superposée sur une longueur L.