Brevet FR3101571A1 — publié le 20210409

Installation de fabrication d’une pièce composite, en particulier pour un moteur d’aéronef, cette installation comportant : un piston (10) de stockage et de distribution de résine polymérisable, un dispositif (14) de chauffage de la résine, et un moule (12) de réception d’une préforme fibreuse et d’injection de résine pour l’imprégnation de cette préforme, caractérisée en ce qu’elle comporte en outre : - un dispositif de préchauffage (18) de la résine, en amont du dispositif de chauffage (14). Figure pour l'abrégé : Figure 4 INSTALLATION DE FABRICATION D’UNE PIECE COMPOSITE, EN PARTICULIER POUR UN MOTEUR D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne une installation de fabrication d’une pièce composite, en particulier pour un moteur d’aéronef. Arrière-plan technique L’état de la technique comprend notamment les documents FR-A1-2 956 057, FR-A1-3 029 134 et FR-A1-3 051 386 L’utilisation de matériaux composites est avantageuse dans l’industrie aéronautique notamment car ces matériaux ont des performances mécaniques intéressantes pour des masses relativement faibles. Un procédé de fabrication d’une pièce composite pour l’industrie aéronautique, qui est bien connu de l’homme du métier, est le procédé de moulage RTM dont les initiales font référence à l’acronyme anglo-saxon de Resin Transfer Molding. Il s’agit d’un procédé de réalisation d’une pièce en matériau composite à base de fibres imprégnées de résine. Un tel procédé est par exemple utilisé pour fabriquer une aube de soufflante et comporte plusieurs étapes successives. On commence par réaliser le tissage de fibres pour obtenir une ébauche de préforme en trois dimensions, puis on découpe l’ébauche pour obtenir une préforme présentant sensiblement la forme de l’aube à obtenir. Cette préforme est alors disposée dans un moule d'injection, qui est refermé. Puis on injecte de la résine à l'état liquide en maintenant une pression sur la résine injectée pendant que l’on effectue la polymérisation de la pièce par chauffage. Les résines utilisées sont des résines très fluides qui sont à même de bien pénétrer les fibres de la préforme, même lorsqu'elles sont injectées sous une pression réduite. Pendant la polymérisation, sous l'effet de la chaleur, la résine injectée passe successivement de l'état liquide à l'état gélifié et enfin à l'état solide. L'alimentation continue du moule d'injection en résine sous pression est une exigence primordiale qui a pour but de garantir des pièces de qualité, sans défaut et sans porosité. En effet, la résine tendant à dégazer pendant la polymérisation, il est nécessaire de maintenir la pression de la résine jusqu'à la polymérisation complète de la pièce afin d'éviter que des relâchements de gaz ne viennent compromettre l'intégrité de la résine. Comme cela est représenté à la figure 1, la distribution et la mise en pression de la résine sont en général réalisées au moyen d’un piston 10 dont la sortie 10a est reliée à une entrée 12a du moule 12. Le chauffage de la résine avant son injection dans le moule est également très importante. Il est en effet important que l’un des composants de la résine (un durcisseur) ait totalement disparu de la résine avant son injection dans le moule et son contact avec la préforme, car ce composant risquerait d’endommager la préforme. Dans la technique actuelle, la résine est chauffée jusqu’à au moins 150°C (voire au moins 154°C). Le chauffage de la résine est réalisé au moyen d’un dispositif de chauffage 14 par conduction dont une entrée 14a est reliée à la sortie 10a, et une sortie 14b est reliée à l’entrée 12a. Ce dispositif de chauffage 14 comporte un empilement de plaques 14c (figures 1 à 3). Les plaques 14c définissent des chemins 14d de circulation de la résine en forme de serpentin. La plaque centrale 14ca est en général chauffée et les autres plaques ainsi que la résine sont chauffées par conduction. Comme cela est également visible à la figure 1, une conduite de dérivation 16 s’étend entre l’entrée 14a et la sortie 14b. Les flèches de la figure 1 montrent le cheminement de la résine lors du remplissage du moule. Après le remplissage du moule 112, la résine passe du piston 10 au moule 12 en passant par la conduite de dérivation 16. La conduite de dérivation 16 permet d’appliquer la pression imposée par le piston 10 à la résine alimentant le moule 12. En effet, la température de la résine dans la conduite 16 est inférieure à celle de la résine dans le dispositif de chauffage 14. La polymérisation de la résine dans le dispositif de chauffage 14 est plus avancée que dans la conduite 16 et donc la viscosité de la résine dans le dispositif de chauffage est plus importante que celle dans la conduite. La plus faible viscosité dans la conduite 16 favorise la transmission de la pression imposée par le piston 10 à la résine qui est injectée en continu dans la moule 12. A la fin du procédé de fabrication d’une pièce, la résine restant dans le piston, le dispositif de chauffage 14 et la conduite 16, est perdue car elle a commencé à polymériser et n’est pas réutilisable. Pour que la résine soit chauffée dans le dispositif 14 à la température souhaitée avant son injection dans le moule 12, il faut une longueur cumulée importante (plusieurs mètres) de chemins 14d de circulation de la résine (serpentins). Il est alors nécessaire dans la technique actuelle d’utiliser un empilement d’un nombre important de plaques 14c, au moins cinq voire sept. Cependant, plus cette longueur est importante et plus la quantité de résine perdue à la fin du procédé de fabrication est importante. La résine est une matière première relativement coûteuse et cette quantité de résine perdue représente une perte financière importante. Il existe donc un besoin d’une solution permettant de réduire de manière significative la quantité de résine perdue à chaque procédé de fabrication. La présente invention propose une solution à ce problème, qui est simple, efficace et économique. Brève description des figures 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 : la figure 1 est une vue très schématique d’une installation de fabrication d’une pièce composite ; la figure 2 est une vue très schématique d’un dispositif de chauffage, du type à empilement de plaques ; la figure 3 est une vue schématique d’une plaque du dispositif de chauffage de la figure 2 ; la figure 4 est une vue très schématique d’une installation selon l’invention de fabrication d’une pièce composite ; la figure 5 est une vue schématique en coupe d’un mode de réalisation d’un dispositif de préchauffage ; et la figure 5 est une vue schématique en coupe d’une variante de réalisation d’un dispositif de préchauffage. Installation de fabrication d’une pièce composite, en particulier pour un moteur d’aéronef, cette installation comportant : un piston (10) de stockage et de distribution de résine polymérisable, qui comprend une sortie de résine (10a), un dispositif (14) de chauffage de la résine, ce dispositif de chauffage étant configuré pour chauffer la résine par conduction et comportant une sortie de résine (14b) et une entrée de résine (14a) reliée à la sortie de résine (10a) du piston (10), une conduite de dérivation (16) s’étendant entre les entrée (14a) et sortie de résine (14b) du dispositif de chauffage (14), et un moule (12) de réception d’une préforme fibreuse et d’injection de résine pour l’imprégnation de cette préforme, ce moule comportant une entrée de résine (12a) reliée à la sortie de résine (14b) du dispositif de chauffage (14), caractérisée en ce qu’elle comporte en outre : - un dispositif de préchauffage (18) de la résine, ce dispositif de préchauffage étant configuré pour préchauffer la résine avant son chauffage par le dispositif de chauffage (14), la sortie de résine (10a) du piston (10) étant reliée à l’entrée de résine (14a) du dispositif de chauffage (14) par le dispositif de préchauffage (18). Installation selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif de préchauffage (18) est configuré pour préchauffer la résine par induction. Installation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le dispositif de préchauffage (18) est configuré pour préchauffer par induction au moins une partie d’une conduite (22) en matériau métallique dans laquelle circule ladite résine (24). Installation selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif de préchauffage (18’) est configuré pour préchauffer la résine (24) par micro-ondes. Installation selon la revendication 1 ou 4, dans laquelle le dispositif de préchauffage (18’) est configuré pour exciter par micro-ondes (26) des molécules polaires (28) contenues dans la résine (24). Installation selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ladite conduite de dérivation (16) est reliée directement à la sortie de résine (14b) du dispositif de chauffage (14), et par l’intermédiaire du dispositif de préchauffage (18), à l’entrée de résine (14a) du dispositif de chauffage (14). Installation selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif de chauffage (14) est configuré pour chauffer la résine à une température supérieure ou égale à 150°C, et le dispositif de préchauffage (18) est configuré pour chauffer la résine à une température supérieure ou égale à 120°C. Installation selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif de chauffage (14) comprend un empilement de plaques (14c) dont au moins certaines comprennent ou définissent des chemins (14d) de circulation de la résine en forme de serpentin. Installation selon la revendication précédente, dans laquelle le dispositif de chauffage (14) comporte un empilement de moins de cinq plaques (14c). Procédé de fabrication d’une pièce composite, en particulier pour un moteur d’aéronef, au moyen d’une installation selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend les étapes consistant à : préchauffer la résine au moyen du dispositif de préchauffage (18) d’au moins 20°C par rapport à la température de la résine dans le piston (10), et chauffer la résine au moyen du dispositif de chauffage (14) d’au moins 30°C, avant son injection dans le moule (12).