Brevet FR3102086A1 — publié le 20210423

L’invention concerne un procédé de fabrication d’une aube en matériau composite pour une turbomachine, notamment d’aéronef, comprenant les étapes consistant en : l’injection d’une résine afin d'imprégner une préforme fibreuse tissée en trois dimensions, la polymérisation de la résine de manière à former l’aube (100) comprenant une pale (102) ayant un bord d'attaque (108), le renfort du bord d’attaque de la pale, caractérisé en ce que l’étape de renfort comprend les étapes consistant en : le dépôt d’un film de colle (114) sur un renfort métallique (110), le placement d’un pli de verre (112) sur le film de colle dudit renfort métallique, l’intégration de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique sur le bord d'attaque de ladite pale. Figure pour l'abrégé : figure 2 AUBE EN MATÉRIAU COMPOSITE COMPORTANT UN RENFORT MÉTALLIQUE, ET PROCÉDÉS DE FABRICATION ET DE RÉPARATION D’UNE TELLE AUBE L’invention se rapporte au domaine des aubes en matériau composite pour une turbomachine, notamment d’aéronef, et plus précisément à la fabrication et à la réparation d’une telle aube en matériau composite. De façon connue, des aubes directrices de flux de sortie (OGV, acronyme de l’expression anglaise « Outlet Guide Vane ») sont utilisées en aéronautique. Un OGV est un aubage fixe dont la fonction consiste à redresser le flux à la sortie d’une aube de soufflante dans le flux secondaire d’une turbomachine. Les OGV forment des rangées d'aubes fixes qui permettent de guider le flux traversant la turbomachine, selon une vitesse et un angle appropriés. Les OGV peuvent être métalliques, ou bien en matériau composite, notamment pour en diminuer la masse. Actuellement, les OGV composites sont réalisées par injection de résine époxy, par exemple par moulage par injection de résine liquide (RTM, acronyme de l’expression anglaise « Resin Transfert Molding »), dans une préforme en fibres de carbone tissée en trois dimensions (3D). La figure 1 représente un OGV 10 qui comporte une pale 12 ayant une face intrados 18 et une face extrados 28 s'étendant entre un bord d'attaque 14 et un bord de fuite 16, et dont les extrémités longitudinales sont reliées à des plateformes : des plateformes inter-OGV 20 rapportées sur l'extrémité radiale extérieure de l'aubage, et qui sont agencées entre ladite OGV et les OGV adjacentes, et une plateforme 22 rapportée sur une extrémité radiale intérieure de l'aubage, et reliée au moyeu 24 du redresseur de flux. Un renfort métallique 26, sous la forme d’un clinquant métallique, par exemple en Nickel-Cobalt, protège le bord d’attaque 14 de la pale 12. Le renfort métallique 26 est généralement collé sur le bord d’attaque 14 de la pale 12. Les matériaux composites présentant une sensibilité à certaines contraintes mécaniques, le renfort métallique permet avantageusement d’améliorer sa tenue mécanique. Toutefois, le renfort métallique peut s’endommager, notamment suite à des impacts de grêle ou à des ingestions d’oiseaux dans la turbomachine, et il est donc nécessaire de le réparer. Par exemple, il peut être nécessaire de retirer le renfort métallique endommagé de l’OGV composite, en dégradant l’interface de collage entre le renfort métallique et le bord d’attaque de la pale. Néanmoins, lors du retrait du renfort métallique endommagé, des fibres de l’aube peuvent être arrachées, et la structure composite de l’OGV est alors endommagée. De ce fait, l’OGV n’est plus réutilisable. Il existe donc un besoin d’un OGV, dans lequel le renfort métallique peut être réparé, par exemple remplacé, sans que la structure de l’OGV ne soit endommagée. L’invention a pour objectif de proposer une solution permettant de remédier à au moins certains de ces inconvénients. À cet effet, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une aube en matériau composite pour une turbomachine, notamment d’aéronef, comprenant les étapes consistant en : le tissage de fibres en trois dimensions de sorte à réaliser une préforme fibreuse, le montage de la préforme fibreuse dans un moule, l’injection, dans le moule, d’une résine, afin d'imprégner la préforme fibreuse, la polymérisation de la résine de manière à former l’aube, ladite aube comprenant une pale ayant une face intrados et une face extrados s’étendant entre un bord d'attaque et un bord de fuite, le renfort du bord d’attaque de ladite pale, caractérisé en ce que le renfort du bord d’attaque de la pale comprend les étapes consistant en : le dépôt d’un film de colle sur un renfort métallique, le placement d’un pli de verre sur le film de colle dudit renfort métallique, l’intégration de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique sur le bord d'attaque de ladite pale. Avantageusement, le pli de verre placé entre la pale de l’aube en matériau composite et le film de colle du renfort métallique permet de protéger le matériau composite de l’arrachement de ses fibres, notamment lors d’une opération de pelage (i.e. de retrait) du renfort métallique. Plus précisément, le procédé de fabrication selon l’invention permet de diminuer, voire de supprimer, l’arrachement de fibres composites lors de l’opération de pelage pour la réparation du renfort métallique de l’aube en matériau composite. Selon un mode de réalisation, l’intégration de l’ensemble consiste en une co-injection de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique sur le bord d'attaque de la pale. Selon un autre mode de réalisation, le pli de verre est co-injecté avec la préforme fibreuse. Ensuite, le renfort métallique est collé sur le bord d'attaque de la pale, et plus précisément sur le pli de verre co-injecté avec la préforme fibreuse. Autrement dit, le procédé de fabrication selon l’invention peut comprendre une étape consistant en un montage du pli de verre dans le moule, la préforme fibreuse étant également montée ou étant destinée à être montée dans ce moule. Puis, lors de l’étape d’injection du procédé de fabrication, la résine est injectée afin d’imprégner à la fois la préforme fibreuse et le pli de verre. L’étape de polymérisation de la résine permet de former un ensemble comprenant l’aube et le pli de verre, le pli de verre s’étendant sur le bord d’attaque de l’aube. Les étapes de placement du pli de verre sur le film de colle du renfort métallique et d’intégration de l’ensemble sur le bord d'attaque de la pale consistent en un collage du renfort métallique sur le pli de verre co-injecté avec la préforme fibreuse. Selon un autre mode de réalisation, l’intégration de l’ensemble consiste en un collage de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique sur le bord d'attaque de la pale. Le procédé de fabrication selon l’invention peut également comprendre les étapes consistant en : le retrait de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique du bord d'attaque de la pale, la réintégration de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique sur le bord d'attaque de la pale. Ces étapes de retrait et de réintégration de l’ensemble sont généralement effectuées lorsque l’ensemble a été mal positionné sur le bord d’attaque, la réintégration visant à replacer correctement l’ensemble sur le bord d’attaque. Avantageusement, le replacement du renfort métallique ne dégrade pas les fibres de l’aube. L’intégration de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique, consistant en un collage de l’ensemble sur le bord d'attaque de la pale, peut être réalisé manuellement. Le retrait de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique du bord d'attaque de la pale peut être réalisé manuellement. La réintégration de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique, consistant en un recollage de l’ensemble sur le bord d'attaque de la pale, peut être réalisé manuellement. Le placement du pli de verre sur le film de colle du renfort métallique peut être réalisé manuellement. Le dépôt du film de colle sur le renfort métallique peut être réalisé manuellement. Selon un mode de réalisation, le film de colle est déposé de manière continue sur le renfort métallique, et un pli de verre est placé sur le film de colle continu du renfort métallique. Selon un autre mode de réalisation, le film de colle est déposé de manière discontinue, en une pluralité de portions, sur le renfort métallique, et un pli de verre est placé sur chaque portion discontinue du film de colle du renfort métallique. L’invention concerne également une aube en matériau composite pour une turbomachine, notamment d’aéronef, réalisée par un procédé de fabrication selon l’invention, et comprenant une pale sur le bord d’attaque de laquelle est intégré un ensemble formé par un pli de verre collé sur un renfort métallique. Avantageusement, sur une telle aube, lors d’une opération de pelage du renfort métallique, les fibres ne sont pas ou peu arrachées. L’invention concerne également un procédé de réparation d’une aube en matériau composite selon l’invention, comprenant les étapes consistant en : le retrait de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique du bord d'attaque de la pale, l’intégration d’un autre ensemble formé par un pli de verre collé sur un renfort métallique sur le bord d'attaque de la pale. Ces étapes de retrait de l’ancien ensemble et d’intégration d’un nouvel ensemble sont généralement effectuées lorsque l’ancien renfort métallique a été abimé en service, et nécessite d’être remplacé. Avantageusement, le remplacement du renfort métallique ne dégrade pas les fibres de l’aube. La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1, déjà décrite, représente un OGV selon l’art antérieur, la figure 2, représente une aube selon l’invention, la figure 3 est un organigramme d’un procédé de fabrication d’une aube selon l’invention, et la figure 4 est un organigramme d’un procédé de réparation d’une aube selon l’invention. Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures. La figure 2 représente une partie d’une aube 100 en matériau composite pour une turbomachine d’aéronef, par exemple un OGV. L’aube 100 selon l’invention, et plus précisément la pale 102 est réalisée à partir d'une préforme fibreuse, par exemple en fibres de carbone, résultant d'un tissage en 3D. La préforme est tissée d'une seule pièce. La préforme est ensuite moulée avec de la résine, par exemple de la résine époxy. L’aube 100 comporte une pale 102, à profil aérodynamique, de forme allongée, ayant une face intrados 104 et une face extrados 106 s’étendant entre un bord d'attaque 108 et un bord de fuite (non visible) opposé au bord d’attaque. Autrement dit, la pale 102 est latéralement délimitée par la face intrados 104 et la face extrados 106 qui relient le bord d’attaque 108 et le bord de fuite. Le bord d’attaque 108 est disposé en amont suivant le sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine. Les faces intrados 104 et extrados 106 sont incurvées, et respectivement concave et convexe. L’aube 100 comporte également un renfort métallique 110, sous la forme d’un clinquant métallique, rapporté sur le bord d’attaque 108 de la pale 102. Le renfort métallique 110 peut être réalisé en en Nickel-Cobalt, ou en tout autre matériau métallique compatible avec le matériau composite de l’aube 100. Ce renfort métallique 110 permet avantageusement d’améliorer la tenue mécanique de l’aube 100. Un pli de verre 112 est agencé entre la pale 102 de l’aube 100 en matériau composite et le film de colle 114 qui permet de coller le renfort métallique 110 à l’aube 100. Le pli de verre est non structural, et s’ajoute aux couches de carbone-epoxy structurelles de l’aube. Le pli de verre permet d’éviter un arrachement des fibres de la préforme fibreuse de l’aube, en cas de retrait du renfort métallique. Comme représenté sur la figure 2, le film de colle 114 entre le pli de verre 112 et le renfort métallique 110 peut être discontinu. Par exemple, sur la figure 2, le film de colle 114 comporte deux portions, une première portion s’étendent sur la face intrados 104, et une deuxième portion s’étendant sur la face extrados 106 de l’aube 100. Dans ce cas, un pli de verre 112 est placé sur chaque portion discontinue du film de colle 114. Par exemple, sur la figure 2, il y a un premier pli de verre 112 qui s’étend sur la face intrados 104, et une deuxième pli de verre 112 qui s’étend sur la face extrados 106 de l’aube 100. En variante non représentée, le film de colle 114 entre le pli de verre 112 et le renfort métallique 110 peut être continu. Dans ce cas, un seul pli de verre 112 est placé sur le film de colle 114. Le procédé de fabrication de l’aube précédemment décrite est représenté en figure 3. Le procédé de fabrication comprend une étape S10 de tissage de fibres en 3D de sorte à réaliser la préforme fibreuse, puis une étape S20 de montage de la préforme fibreuse dans un moule, puis une étape S30 d’injection, dans le moule, de la résine, afin d'imprégner la préforme fibreuse, et enfin une étape S40 de polymérisation de la résine de manière à former l’aube. Bien que non représenté, le procédé de fabrication peut comprendre une étape de montage du pli de verre 112 dans un moule, la préforme fibreuse étant également déjà montée ou étant destinée à être montée dans ce moule. Le procédé de fabrication peut ensuite comprendre une étape d’injection, dans le moule, de la résine, afin d'imprégner à la fois la préforme fibreuse et le pli de verre 112. Autrement dit, le pli de verre 112 est co-injecté avec la préforme fibreuse. L’étape de polymérisation de la résine permet alors de former un ensemble comprenant l’aube 100 et le pli de verre 112, le pli de verre 112 s’étendant sur le bord d’attaque 108 de l’aube 100. Afin d’augmenter la robustesse mécanique de l’aube 100, le procédé de fabrication comprend une étape S50 de renfort du bord d’attaque 108 de la pale 102, qui comprend un sous-étape S60 de dépôt du film de colle 114 sur le renfort métallique 110, puis une sous-étape S70 de placement du pli de verre 112 sur le film de colle 114 du renfort métallique 114, et enfin une sous-étape S80 d’intégration de l’ensemble formé par le pli de verre 112 collé sur le renfort métallique 110 sur le bord d'attaque 108 de la pale 102. Lorsque le pli de verre 112 est co-injecté avec la préforme fibreuse, les sous-étapes S70 et S80 consistent en un collage du renfort métallique 110 sur le pli de verre 112 co-injecté avec la préforme fibreuse, et donc en un collage du renfort métallique 110 sur le bord d'attaque 108 de la pale 102. Le film de colle 114 peut être déposé de manière continue ou discontinue sur le renfort métallique 110. Le film de colle 114 peut être déposé manuellement, par un opérateur. Le placement du pli de verre 112 sur le film de colle 114 du renfort métallique 110 peut être réalisé manuellement, par un opérateur. L’étape S80 peut être réalisée manuellement, par un opérateur. L’ensemble formé par le pli de verre 112 collé sur le renfort métallique 110 peut être co-injecté sur le bord d’attaque 108 de la pale 102. En variante, l’ensemble formé par le pli de verre 112 collé sur le renfort métallique 110 peut être collé sur le bord d’attaque 108 de la pale 102. Lors de la production de l’aube 100, le renfort métallique 100 peut être mal positionné sur le bord d’attaque 108 de la pale 102. Dans ce cas, le procédé peut comprendre une étape S90 de retrait de l’ensemble formé par le pli de verre 112 collé sur le renfort métallique 110 du bord d'attaque 108, puis une étape S100 de réintégration de l’ensemble formé par le pli de verre 112 collé sur le renfort métallique 110 du bord d'attaque 108 de la pale 102. Le renfort métallique peut ainsi être repositionné sur le bord d’attaque 108. Les étapes S90 et S100 peuvent être réalisées manuellement, par un opérateur. Lorsque le renfort métallique de l’aube est endommagé, notamment suite à des impacts de grêle ou à des ingestions d’oiseaux dans la turbomachine, et il est nécessaire de le réparer. Le procédé de réparation de l’aube précédemment décrite est représenté en figure 4. Le procédé de réparation comprend une étape S110 de retrait de l’ensemble formé par le pli de verre 112 collé sur le renfort métallique 110 du bord d'attaque 108, puis une étape S120 d’intégration d’un nouvel ensemble formé par un autre pli de verre collé sur un autre renfort métallique sur le bord d'attaque 108 de la pale 102. Le renfort métallique peut ainsi être remplacé, sans endommager l’aube en matériau composite. Le procédé de réparation peut comprendre, préalablement à l’étape S120, une étape de dépôt S130 de dépôt d’un film de colle sur le nouveau renfort métallique, puis une étape S140 de placement du nouveau pli de verre sur le film de colle du nouveau renfort métallique. Les étapes S110 et S120 peuvent être réalisées manuellement, par un opérateur. De même, les étapes S130 et S140 peuvent être réalisées manuellement, par un opérateur. Procédé de fabrication d’une aube en matériau composite pour une turbomachine, notamment d’aéronef, comprenant les étapes consistant en : le tissage (S10) de fibres en trois dimensions de sorte à réaliser une préforme fibreuse, le montage (S20) de la préforme fibreuse dans un moule, l’injection (S30), dans le moule, d’une résine, afin d'imprégner la préforme fibreuse, la polymérisation (S40) de la résine de manière à former l’aube (100), ladite aube comprenant une pale (102) ayant une face intrados (104) et une face extrados (106) s’étendant entre un bord d'attaque (108) et un bord de fuite, le renfort (S50) du bord d’attaque de ladite pale, caractérisé en ce que le renfort du bord d’attaque de la pale comprend les étapes consistant en : le dépôt (S60) d’un film de colle (114) sur un renfort métallique (110), le placement (S70) d’un pli de verre (112) sur le film de colle dudit renfort métallique, l’intégration (S80) de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique sur le bord d'attaque de ladite pale. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel l’intégration (S80) de l’ensemble consiste en une co-injection de l’ensemble formé par le pli de verre (112) collé sur le renfort métallique (110) sur le bord d'attaque (108) de la pale (102). Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel l’intégration (S80) de l’ensemble consiste en un collage de l’ensemble formé par le pli de verre (112) collé sur le renfort métallique (110) sur le bord d'attaque (108) de la pale (102). Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel le pli de verre (112) est co-injecté avec la préforme fibreuse. Procédé de fabrication selon la revendication 3, comprenant les étapes consistant en : le retrait (S90) de l’ensemble formé par le pli de verre (112) collé sur le renfort métallique (110) sur le bord d'attaque (108) de la pale (102), la réintégration (S100) de l’ensemble formé par le pli de verre collé sur le renfort métallique sur le bord d'attaque de la pale. Procédé de fabrication selon l’une des revendications 3 ou 5, dans lequel l’intégration (S80) de l’ensemble et/ou le retrait (S90) de l’ensemble et/ou la réintégration (S100) de l’ensemble est réalisé manuellement. Procédé de fabrication selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le placement (S70) du pli de verre (112) sur le film de colle du renfort métallique (110) est réalisé manuellement. Procédé de fabrication selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le film de colle (114) est déposé de manière continue sur le renfort métallique (110), et un pli de verre (112) est placé sur le film de colle continu du renfort métallique. Procédé de fabrication selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le film de colle (114) est déposé de manière discontinue, en une pluralité de portions, sur le renfort métallique (110), et un pli de verre (112) est placé sur chaque portion discontinue du film de colle du renfort métallique. Aube (100) en matériau composite pour une turbomachine, notamment d’aéronef, réalisée par un procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, et comprenant une pale (102) sur le bord d’attaque (108) de laquelle est intégré un ensemble formé par un pli de verre (112) collé sur un renfort métallique (110). Procédé de réparation d’une aube (100) en matériau composite selon la revendication 10, comprenant les étapes consistant en : le retrait de l’ensemble formé par le pli de verre (112) collé sur le renfort métallique (110) du bord d'attaque (108) de la pale (102), l’intégration d’un autre ensemble formé par un pli de verre collé sur un renfort métallique sur le bord d'attaque de la pale.