Brevet FR3092908A1 — publié le 20200821

Description Titre de l'invention : Procédé de contrôle d'une pièce en matériau composite Domaine technique [0001] La présente invention concerne le contrôle des pièces réalisées en matériau composite et ayant subi un formage, notamment un formage à chaud, et en particulier un procédé de contrôle de telles pièces. Technique antérieure [0002] Lorsqu'une pièce en matériau composite, réalisée à l'aide de plis, est pliée par formage, notamment à chaud, les plis glissent les uns par rapport aux autres, et un bord de la pièce, qui était net dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du bord avant formage, forme un profil en escalier, que l'on appelle « sifflet ». [0003] Les figures 1 et 3 illustrent une pièce 1 sous forme de panneau, réalisée en matériau composite à l'aide de plis 2 superposés. La figure 1 illustre le panneau avant pliage par formage à chaud. Le détail, sur la figure 2, montre le bord du panneau, rectiligne. La figure 3 illustre le panneau après pliage par formage à chaud sur un outil O. Le détail sur la figure 4 montre le bord 3 du panneau, avec le profil en escalier. [0004] Lors du formage, il est possible que des défauts apparaissent à l'intérieur de la pièce 1. La figure 5 montre un exemple de défaut pouvant apparaître, mis en évidence par un cadre ovale. Ces défauts consistent dans cet exemple en des ondulations se formant dans l'épaisseur de la pièce 1 et sur la surface intérieure de la pièce 1 du côté de l'outil O, donc non visible lorsqu'en place sur l'outil O, même si la surface extérieure, visible, reste nette et sans défauts. De telles ondulations peuvent apparaître à une épaisseur quelconque dans la pièce. [0005] Le contrôle des pièces est réalisé visuellement par l'opérateur. Comme on peut le comprendre en regardant les figures 1 à 5, l'opérateur ne peut pas aisément visualiser les défauts visibles le cas échéant du côté de l'outil O de formage sauf à manipuler la pièce pour la sortir de l'outillage et la retourner. Les pièces sont généralement de grandes dimensions et de poids élevé, de telle sorte qu'il n'est pas facile de les manipuler sans machine. [0006] Ainsi, il est souhaitable de pouvoir contrôler une pièce en matériau composite alors que la pièce est encore en place sur l'outil O de formage. [0007] Il existe donc un besoin de permettre le contrôle de la pièce en matériau composite après formage, notamment à chaud, pour détecter la présence de défauts éventuels dans la pièce du fait du formage, sans avoir à sortir la pièce de l'outil de formage. Exposé de l'invention 2 [0008] La présente invention parvient à résoudre tout ou partie de ce besoin et concerne ainsi un procédé de contrôle d'une pièce en matériau composite comportant une pluralité de plis, ayant subi un formage et présentant au moins un bord s'étendant selon un axe longitudinal Z et ayant, suite au formage, un profil en escalier dans un plan (X, Y) orthogonal à l'axe longitudinal Z, le procédé comportant les étapes suivantes : [0009] a) acquérir des données relatives au profil en escalier, [0010] h) calculer, à partir des données acquises, au moins une valeur parmi les suivantes en au moins un point z de l'axe longitudinal Z : angle du profil, longueur du profil, nombre de pics sur un tracé de la fonction dérivée du profil, coordonnées des pics sur le tracé de la fonction dérivée du profil, calcul de la distance entre deux pics successifs (Ax) sur le tracé de la fonction dérivée du profil et calcul de la hauteur desdits pics, et éventuellement calculer au moins un critère basé sur au moins une de ces valeurs, [0011] c) comparer la ou les valcur(s) calculée(s) et/ou critère(s) et/ou une ou plusieurs valeur(s) moyenne(s) ou critère(s) moyen(s) en plusieurs points (z) avec des valeurs ou critères de référence correspondants calculés, [0012] d) générer une information sur le risque de la présence ou l'absence de défauts dans la pièce, sur la base de ladite comparaison. [0013] Grâce à l'invention, il est possible, en mettant en oeuvre le procédé, de mettre en évidence, par l'analyse du profil en escalier, la vraisemblable présence de défauts de type ondulations dans la pièce, notamment le panneau, sur la face en contact avec l'outillage, face qui est cachée lors du formage et après celui-ci, pour l'opérateur, en l'absence de manipulation de la pièce. L'invention permet donc un contrôle automatique des pièces après le formage sans avoir à sortir la pièce de l'outil. Les défauts apparaissant peuvent ainsi être détectés automatiquement après le formage, par mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0014] L'acquisition des données relatives au profil en escalier est avantageusement effectuée à l'aide d'un profilomètre laser. Grâce à l'utilisation du profilomètre laser, on bénéficie en effet d'une mesure sans contact et très rapide. [0015] Le procédé peut comporter l'étape consistant, après l'étape a) d'acquisition, à re- constituer, en ledit au moins un point (z), la forme géométrique du profil à l'aide des données acquises, et en déduire le tracé d'une fonction dérivée du profil. L'étape de traitement de données peut comporter le calcul, en ledit au moins un point (z) de l'axe longitudinal Z, de l'épaisseur du profil et l'étape de comparaison peut alors consister à comparer une valeur d'épaisseur de référence calculée et la valeur d'épaisseur calculée. [0016] Par épaisseur du profil en un point (z), on entend la distance sur l'axe Y dans le plan (X, Y) entre les projections sur cet axe des deux extrémités du profil dans ce plan. L'épaisseur de référence correspond à l'épaisseur initiale de la pièce, notamment de la plaque avant formage, et est égale à l'épaisseur d'un pli unitaire multiplié par le 3 nombre de plis. [0017] Si l'épaisseur du profil en escalier est différente de l'épaisseur de référence, il y a un risque de non-qualité, c'est-à-dire de présence de défauts dans la pièce composite. L'écart admissible autour de la valeur théorique pour l'épaisseur du profil est de +/-1 mm, de préférence +/- 0,1 mm. [0018] L'étape de traitement de données peut comporter le calcul, en ledit au moins un point (z) de l'axe longitudinal Z, de la longueur du profil et l'étape de comparaison peut alors consister à comparer une valeur de longueur de référence calculée et la valeur de longueur calculée. [0019] Par longueur du profil en un point (z), ou « longueur du sifflet », on entend la distance sur l'axe X dans le plan (X, Y) entre les projections sur cet axe des deux extrémités du profil dans ce plan. La longueur de référence du profil est égale à l'épaisseur de référence du profil multipliée par le nombre Ir multipliée par l'angle de pliage par formage et divisée par 180°. [0020] Si la longueur du profil en escalier est différente de la longueur de référence, il y a un risque de non-qualité, c'est-à-dire de présence de défauts dans la pièce composite. L'écart admissible autour de la valeur théorique (c'est-à-dire de référence) pour la longueur du profil (ou longueur du sifflet) est de +/- 50% de la valeur théorique, de préférence +/- 10% de la valeur théorique. [0021] L'étape de traitement de données peut comporter le calcul, en ledit au moins un point (z) de l'axe longitudinal Z, de la longueur de l'hypoténuse du profil et l'étape de comparaison peut alors consister à comparer une valeur de longueur de référence calculée et la valeur de longueur calculée. [0022] Par longueur de l'hypoténuse du profil en un point (z), on entend la distance dans le plan (X, Y) entre les deux extrémités du profil dans ce plan. [0023] La longueur de l'hypoténuse peut être calculée selon la formule : longueur hy- poténuse = ((longueur du profil)2+(épaisseur)2)"'. [0024] La longueur du profil peut être calculée selon la formule : longueur sifflet = ((longueur hypoténuse)2- (épaisseur)2)^0'. [0025] Si la longueur de l'hypoténuse du profil en escalier est différente de la longueur de référence, il y a un risque de non-qualité, c'est-à-dire de présence de défauts dans la pièce composite. L'écart admissible autour de la valeur théorique pour la longueur de l'hypoténuse du profil est de +/-50% de la longueur théorique, de préférence +/- 10% de la longueur théorique. [0026] L'étape de traitement des données comporte de préférence le calcul, en ledit au moins un point (z) de l'axe longitudinal Z, de l'angle du profil et l'étape de comparaison peut alors consister à comparer une valeur d'angle de référence calculée et la valeur d'angle calculée. [0027] Par angle du profil, on entend l'angle d'inclinaison du profil par rapport aux surfaces de la pièce en matériau composite, correspondant à la pente moyenne du profil obtenu. L'angle du profil est égal à atan*(épaisseur/longueur du sifflet). [0028] Si, après mise en oeuvre du procédé, on détermine que l'angle calculé est différent de l'angle de référence, il y a un risque de non-qualité liée à un problème pendant le formage. L'écart admissible autour de la valeur théorique pour l'angle du profil est de +/-5°, de préférence +/- 0,5°. [0029] L'étape de traitement de données peut comporter, en ledit au moins un point (z) de l'axe longitudinal Z, l'identification des pics et le calcul du nombre de pics sur le tracé de la fonction dérivée du profil, et l'étape de comparaison peut alors consister à comparer une valeur de référence de nombre de pics calculée et la valeur du nombre de pics calculée. [0030] Le profil correspond à une fonction f (x). La fonction dérivée du profil est une fonction f' (x). Le tracé de cette dernière peut présenter des pics. Par pic, on comprend un maximum local sur le tracé de la fonction dérivée du profil. [0031] Le nombre de pics n doit, en théorie, correspondre environ au nombre de plis 11,u, dans le panneau moins un, c'est-à-dire n= n1,1 1. Si le nombre est différent, cela signifie qu'il y a eu un phénomène de glissement par paquets de plis, ce qui peut générer une non-qualité de la pièce composite. L'écart admissible par rapport à la valeur théorique pour le nombre de pics est de 60% du nombre de pics théorique, de préférence 90% du nombre de pics théorique. [0032] L'étape de traitement de données peut comporter le calcul, en ledit au moins un point (z) de l'axe longitudinal Z, de la distance entre deux pics successifs, pour au moins une partie des pics sur le tracé de la fonction dérivée du profil, et l'étape de comparaison peut alors consister à comparer une valeur de distance de référence calculée et la valeur des distances calculées entre les pics, deux à deux. [0033] Si la distance Ax entre pics successifs est différente de la valeur de référence, il y a un risque de non-qualité lié à un glissement par paquets de plis. [0034] L'étape de traitement de données peut comporter le calcul des valeurs de distance entre deux pics successifs Ax et la hauteur des marches du profil en escalier Ay, ainsi que le calcul d'un critère J, tel que [0035] [Math.1] J= p ic = 0 ( (Ax Axid) 2 (AY AVid) 2 [0036] où Axid et Ayd sont les valeurs de référence des distances Ax et Ay avec Ax= longueur du sifflet/nombre de plis ; Ay hauteur du sifflet/nombre de plis ; Axid= longueur du sifflet idéale/nombre de plis et Ayid= hauteur du sifflet idéale/nombre de plis. [0037] Cc critère a été défini pour évaluer la dispersion des couples (Ax, Dy) autour du couple (Axai], Ayid), où (Axid, Ayid) désigne les valeurs idéales. Une valeur de J proche de zéro signifie donc que la pièce est saine alors qu'une valeur élevée suggère une non-qualité. [0038] La valeur admissible pour.Jne, Jpie = J/nombre de pics, est Jp,,