Brevet FR3091197A1 — publié le 20200703

Description Titre de l'invention : PROCÉDÉ AMÉLIORÉ DE FABRICATION D'UNE PIECE COMPOSITE A PARTIR D'UNE FEUILLE EN MATÉRIAU PRÉ-IMPRÉGNÉE Domaine technique de l'invention 100011 La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication de pièces composites issues d'une feuille de matériau pré-imprégné, en particulier au moulage d'une pièce nécessitant d'avoir une forme quelques peu aménagée par rapport à l'outillage formant moule utilisé. Arrière-plan technique [0002] Classiquement et de manière bien connue en soi, il est habituel d'utiliser une plaque de conformation (ou « caul plate ») dans le cadre de la fabrication de cornières en composite issu de plis pré-imprégnés. Une cornière désigne une moulure en bois, en carton ou un profilé en métal ou en composites dont la section forme un L. Ladite cornière est fabriquée au moyen d'un empilement de tissus ré-imprégnés drapés sur un outillage formant moule. [0003] L'opération de drapage consiste à découper des plis de matière première, appelée pré-imprégné, et de les draper manuellement dans un moule qui apportera la forme de la pièce' [0004] L'outillage formant moule présente classiquement un profil pyramidal ou en pointe. La plaque de conformation fonctionne alors comme un contre moule et vient se po- sitionner sur l'empilement de tissus de plis pré-imprégnés destinés à former la cornière. La plaque de conformation a notamment pour but d'assurer un état de surface et un bon dimensionnement du rayon extérieur de la cornière en fabrication. [0005] Classiquement, ces plaques de conformation sont elles-aussi fabriquées en composite pré-imprégné et nécessitent donc elles-aussi d'être moulées. Lors de ce moulage, la plaque de conformation ne peut pas être posée directement sur l'outillage car elle doit, une fois finalisée, présenter la forme et le rayon extérieur de la future cornière à fabriquer augmentée de quelques éventuelles couches de matériau consommable (telles que des films de démoulage, par exemple). Ces couches de matériau consommable sont situées entre la cornière à fabriquer et la plaque de conformation lors de la cuisson de la cornière. [0006] Dans le cadre de la fabrication de la plaque de conformation, le drapagc de celle-ci se fait donc sur une série de couches de matériau consommable de l'épaisseur de la future cornière à fabriquer augmentée de quelques potentielles couches de matériau consommable. Ces matériaux consommables sont classiquement des matières 2 glissantes et froissables susceptibles de former et de présenter des plissures. [0007] Par ailleurs, dans certains cas de fabrication de la cornière, l'empilement de tissus pré-imprégnés destiné à former la future cornière, ne peut être drapé directement sur l'outillage et doit être drapé sur un film de matériau consommable disposé sur l'outillage. Ce film a, lui aussi, tendance à former des plissures ou à glisser lors du drapage. [0008] En outre, les opérateurs sont confrontés à des inconvénients liés au démoulage : en effet, souvent il faut, en fin de procédure, appliquer un agent démoulant chimique sur l'outillage. L'utilisation d'un agent démoulant chimique implique de très contraintes santé-sécurité-environnement (SSE) avec de potentielles conséquences cancérogènes, mutagènes et reprotoxiques (CMR). Ce démoulant doit de fait être appliqué dans une cabine ventilée spécialement conçue à cet effet et avec des protections respiratoires spécifiques (masque, gants, blouse) pour l'opérateur. Par ailleurs, si l'outillage est en plusieurs parties, il doit être entièrement démonté et nettoyé entre deux cuissons, ce qui induit une série d'opérations chronophagcs sans valeur ajoutée, et une usure prématurée de l'outillage. Pour éviter ces désagréments, il est de plus en plus souvent fait recours à des films démoulant composés de matériaux consommables. Ces matériaux ont, comme explicité ci-dessus, toutefois tendance à présente des inconvénients propres. [0009] Ainsi, dans l'état de la technique on se retrouve avec deux difficultés liées à l'utilisation de ces matériaux consommables : [0010] - une difficulté de drapage de la plaque de conformation en tissus pré-imprégné, lors de la fabrication de celle-ci, sur la couche de matériau consommable, [0011] - une difficulté de drapage de l'empilement de tissus pré-imprégnés sur le film en matériau consommable de l'outillage lors de la fabrication de la cornière à cause de l'apparition de plissures et de glissements. [0012] Il est déjà connu, dans l'état de la technique, d'utiliser des adhésifs entre les dif- férentes couches, entre les couches de matériau consommable et les couches de tissages pré-imprégné mais ceci pose des problèmes au démoulage, post-cuisson. [0013] La présente invention a donc pour objectif de proposer une solution simple et économique aux difficultés explicitées ci-dessus. Résumé de l'invention [0014] La présente invention propose ainsi un procédé de fabrication d'une pièce composite à partir d'une feuille de matériau pré-imprégné, comportant les étapes suivantes : [0015] - dépôt d'au moins une couche de matériau consommable sur un outillage formant moule, [0016] - drapage de la feuille de matériau pré-imprégné sur l'au-moins une couche en 3 matériau consommable, [0017] - cuisson de l'ensemble formé par r au-moins une couche de matériau consommable et la feuille de matériau pré-imprégné. [0018] Le procédé se caractérise en ce que l'au moins une couche de matériau consommable est mise sous vide avant le drapage de la feuille de matériau pré-imprégné sur-celui-ci, de manière à compacter l'au moins une couche de matériau consommable sur l'outillage. [0019] La mise sous vide pré-drapage selon la présente invention permet de compacter l'au moins une couche de matériau consommable sur l'outillage et ainsi d'éviter l'apparition de plis sur celle-ci. Ainsi, on évite la création de défauts sur la pièce. Elle protège l'outillage de la résine, permet d'éviter l'utilisation d'agents démoulant chimiques avec des fortes contraintes SSE (CMR) et permet également, d'éviter l'usure de l'outillage lors des nettoyages de celui-ci. Elle permet finalement de connaître directement l'épaisseur de l'au moins une couche de matériau consommable sans devoir calculer l'épaisseur théorique de l'au moins une couche de matériau consommable compactée. [0020] Le procédé selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques et/ou étapes ci-dessous, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : [0021] - la mise sous vide de l'au moins une couche de matériau consommable est effectuée au moyen d'un film étanche fixé sur l'outillage au dessus de l'au moins une couche de matériau consommable, [0022] - le film étanche est fixé à l'outillage au moyen de cordon formant joint étanche, [0023] - le film étanche est retiré de l'outillage avant le drapage de la feuille de matériau pré-imprégné, [0024] - le vide du film étanche est rompu après drapage de la feuille (11) de matériau pré- imprégné.la feuille de matériau pré-imprégné est formée par un empilement d'au moins deux plis de tissages pré-imprégnés, [0025] - la pièce est une cornière et en ce que l'outillage formant moule présente un profil pyramidal, [0026] - la cuisson de la pièce se fait à une température supérieure à 370°C, [0027] - l'au moins une couche de matériau consonunable est un film démoulant, [0028] - l'au moins une couche de matériau consonunable est soit un tissu drainant, soit un tissu de séparation. Brève description des figures [0029] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : [0030] [fig.1] la figure 1 est une vue en perspective d'une cornière obtenue au moyen du procédé selon l'invention, [0031] [fig.2] la figure 2 est une coupe axiale schématique d'un outillage recouvert d'une série de couches de matériau consommable et d'une feuille de matériau pré-imprégné destiné à être cuit, [0032] [fig.3] la figure 3 est une vue en perspective d'un outillage recouvert d'une série de couches de matériau consommable mise sous vide selon le procédé de l'invention, [0033] [fig.4] la figure 4 est une vue en coupe axiale schématique de la figure 3. Description détaillée de l'invention [0034] Comme visible sur la figure 1, la pièce 10 à fabriquer est une cornière composite obtenue par cuisson d'une feuille 11. Cette feuille 11 est composée d'un empilement de plis de tissages pré-imprégnés. Cette cornière peut, par exemple, être une plaque de conformation. [0035] Cette plaque de conformation est fabriquée par drapage sur un outillage 12 pyramidal. La forme finale de la pièce 10 composite dépend évidemment de la forme de l'outillage 12, qui peut être adapté à toute géométrie souhaitée. [0036] Dans le cas particulier du moulage d'une pièce 10 formant plaque de conformation destinée à coopérer avec l'outillage 12, il faut, comme précisé ci-dessus, que le moulage de ladite plaque de conformation anticipe l'épaisseur des futures cornières à fabriquer. Ainsi, la pièce 10 formant plaque de conformation n'est-elle pas drapée directement sur l'outillage 12. On peut voir sur la figure 2 qu'un empilement de cinq couches de matériaux consommables 14a, 14b, 14e, 14d, 14e. est disposé sur l'outillage 12. Ces matériaux consommables peuvent être des tissus d'arrachage, des tissus de pompage, des tissus. Ceci permet également de simuler la présence d'une future cornière à mouler et de permettre à la plaque de conformation d'être moulée selon la bonne cote et de présenter les bonnes dimensions. Dans l'état de la technique, la feuille 11 de matériau pré-imprégné est drapée directement sur l'ensemble 14 de couches de matériau consommable. Toutefois, comme explicité ci-dessus, ceci présente nombre d'inconvénients. [0037] Ainsi, dans le cas de la présente invention, comme visible sur les figures 3 et 4, l'outillage 12 est-il muni d'un dispositif de mise sous vide 16 comportant : [0038] - une pompe 18, [0039] - un film étanche 20, [0040] - un cordon 22 formant joint étanche, ici en mastic. [0041] Le cordon 22 est disposé sur la face de travail de l'outillage 12. Cette face de travail est la face sur laquelle sont posés/drapés les différents matériaux à mouler/cuire. En particulier, la face de travail de l'outillage 12 présente une surface de travail étant définie comme la surface occupée par les couches de matériaux à mouler/cuire. Le cordon 22 s'étend ainsi à la périphérie de la surface de travail de l'outillage 12. Le film étanche 20 est destiné à être fixé au cordon 22. [0042] Lorsque l'ensemble 14 de couches de matériau consommable est positionné sur la surface de travail de l'outillage 12, le film étanche 20 est fixé de manière étanche au cordon 22. Le film étanche 20 est fixé au-dessus de l'ensemble 14 de couches de matériau consommable. La pompe 18 est alors activée de manière à obtenir une mise sous vide. [0043] Les couches 14a-14e de matériau consommable sont alors compactées sans faire de plissures. Cette mise sous vide permet ainsi, d'une part, d'éviter les éventuels défauts induits sur la pièce 10 à faire cuire par d'éventuels glissements ou plissures des couches 14a-14e de matériau consommable, et permet, d'autre part, que l'ensemble 14 de couches de matériau consommable présentent directement la bonne épaisseur. Il n'y a alors pas besoin de calculer l'épaisseur théorique des couches 14a-14e de consommables compactés, puisque cette épaisseur est l'épaisseur de cuisson (la cuisson de faisant sous vide). Ceci est particulièrement important dans le cadre d'une fabrication de plaque de conformation devant présenter un angle et un rayon très précis. [0044] La mise sous vide permet également de protéger l'outillage de la résine. [0045] Une fois la mise sous vide réalisée, la feuille 11 de matériau pré-imprégné est drapée sur l'ensemble 14 de couches de matériau consommable compactées. Les plissures des couches 14a-14e de matériaux consommables sont généralement induites par la feuille 11 au moment du drapage de celle-ci. Outre les plissures de la feuille 11 elle-même, ces plissures des couches 14a-14e de matériaux consommables sont bien souvent, elles aussi, à l'origine de défauts sur la face interne de la pièce 10 à fabriquer. Le fait de faire la mise sous vide avant le drapage de la feuille 11 permet, précisément, d'éviter la formation de ces plissures induites par glissement des couches 14a-14e de matériaux consommables. [0046] La mise sous vide est arrêtée après le drapage de la feuille 11.par retrait du cordon et coupe du pourtour du film. L'ensemble formé par l'outillage 12, les couches 14a-14e de matériaux consommables et la feuille 11 de matériau pré-imprégné sont alors chauffé sous vide, par exemple dans une étuve, lors d'une étape de cuisson. Dans le cas de la fabrication d'une cornière selon la présente invention, la température de cuisson 6 peut monter à 370°C. [0047] Cette technique s'adapte à toute géométrie via adaptation de l'outillage 12 et de la température de cuisson. [0048] Par ailleurs, cette technique permet aussi l'utilisation sécurisée dc films démoulant. Les films démoulant sont connus de toute personne du métier. Les films démoulant, aussi appelés films perforés, sont classiquement utilisés pour faciliter la séparation entre une pièce 10 composite issue d'une feuille 11 de tissage(s) pré-imprégné(s) et l'outillage 12 une fois la cuisson terminée. Ces films perforés permettent notamment de gérer les différents flux de résine et de protéger l'outillage 12. Cc sont classiquement des tissus drainants ou des tissus de séparation qui permettent d'éviter que la résine ne diffuse trop vers le contre moule. Les films démoulant permettent en outre d'éviter de recourir à des agents démoulant chimiques. [0049] Cependant, comme déjà mentionné, ils peuvent eux aussi être sujets à plissures et engendrer des défauts sur la partie interne de la pièce 10 à fabriquer. La mise sous vide selon le procédé de l'invention permet d'éviter ceci et on peut aisément utiliser des consommables comme démoulant sans risque pour la surface intérieur de la pièce 10 à fabriquer. [0050] Ainsi, la mise sous vide à minima d'un film démoulant sur l'outillage 12 permet-il de ne recourir à un agent démoulant chimique qu'au moment de la mise en service de l'outillage 12 ou ponctuellement en cas de rupture du film démoulant. Ceci permet également de gagner du temps au démoulage et au reconditionnement de l'outillage 12 entre deux cuissons. [0051] L'utilisation d'un film démoulant, ou de plusieurs consommables mis sous vide en dessous de la pièce à fabriquer, permet ainsi non seulement éviter l'utilisation de produits chimiques mais aussi d'avoir la certitude d'obtenir une pièce à la bonne géométrie et sans défauts. 7