Brevet FR3101078A1 — publié le 20210326

Outillage de conformation et installation pour l’infiltration chimique en phase gazeuse de préformes fibreuses L’invention concerne un outillage de conformation (1) pour l’infiltration chimique en phase vapeur d’une préforme fibreuse (2), caractérisé en ce que l’outillage de conformation (1) comprend une première paroi (11) pleine et une deuxième paroi (12) pleine qui sont espacées l’une de l’autre de sorte à former une enceinte destinée à recevoir la préforme fibreuse (2), l’enceinte étant ouverte à au moins deux extrémités opposées, les extrémités ouvertes de l’enceinte délimitant chacune une surface qui est inférieure à une surface de la première paroi (11) et à une surface de la deuxième paroi (12). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Outillage de conformation et installation pour l’infiltration chimique en phase gazeuse de préformes fibreuses La présente invention concerne la réalisation de pièces en matériau composite et, plus particulièrement, l’outillage de conformation utilisé lors de la consolidation par infiltration chimique en phase gazeuse d’une préforme fibreuse destinée à former le renfort de la pièce en matériau composite. Il est connu de placer la préforme fibreuse dans un outillage de conformation afin de donner à la préforme fibreuse la forme de la pièce à fabriquer, puis de réaliser une étape de consolidation afin de rigidifier la préforme fibreuse, de sorte que la préforme fibreuse consolidée conserve sa forme une fois retirée de l’outillage de conformation. Un processus bien connu de consolidation de préformes fibreuses pour réaliser des pièces en composite C/C (carbone/carbone) ou en CMC (céramique à matrice céramique) est l'infiltration chimique en phase gazeuse (CVI) dans laquelle la matrice est formée à partir d’un gaz réactif contenant un ou plusieurs précurseurs gazeux du matériau constitutif de la matrice. Afin de faciliter le passage du gaz réactif au travers de l’outillage de conformation et ainsi améliorer l’homogénéité du dépôt de la matrice sur les fibres de la préforme fibreuse, des perçages et des rainures sont formés dans les parois de l’outillage de conformation. On connait par exemple le document WO 2018/104640 qui décrit un tel outillage de conformation. Toutefois, un tel outillage de conformation tend à former des défauts sur la surface de la préforme fibreuse consolidée, ces défauts sont appelés « pustules ». Ces « pustules » sont formées par des renflements locaux de la préforme fibreuse consolidée situés au droit des perçages et des rainures formés dans les parois de l’outillage. La présente invention a donc pour but principal de fournir une solution répondant au problème décrit précédemment. Selon un premier aspect, l’invention concerne un outillage de conformation pour l’infiltration chimique en phase vapeur d’une préforme fibreuse, caractérisé en ce que l’outillage de conformation comprend une première paroi pleine et une deuxième paroi pleine qui sont espacées l’une de l’autre de sorte à former une enceinte destinée à recevoir la préforme fibreuse, l’enceinte étant ouverte à au moins deux extrémités opposées, les extrémités ouvertes de l’enceinte délimitant chacune une surface qui est inférieure à une surface de la première paroi et à une surface de la deuxième paroi. Selon une caractéristique possible, la première paroi et la deuxième paroi comprennent chacune une face externe et une face interne, la face interne de la première paroi étant située en regard de la face interne de la deuxième paroi, les faces internes de la première paroi et de la deuxième paroi étant lisses. Selon une caractéristique possible, l’enceinte est ouverte à au moins trois extrémités, ou bien l’enceinte est ouverte à quatre extrémités. Selon une caractéristique possible, l’outillage de conformation comprend un élément de réglage qui permet régler la distance séparant la première paroi de la deuxième paroi. Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un chargement destiné à être placé dans une installation de densification par infiltration chimique en phase vapeur, ledit chargement comprenant une préforme fibreuse maintenue dans l’enceinte de l’outillage de conformation selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, la préforme fibreuse comprenant des fils qui présentent une direction principale d’élongation parallèle à la première paroi et à la deuxième paroi. Selon une caractéristique possible, la préforme fibreuse présente un tissage tridimensionnel. Selon un troisième aspect, l’invention concerne une installation de densification par infiltration chimique en phase gazeuse de préforme fibreuse, ladite installation comprenant une chambre de réaction, une conduite d'admission de gaz réactif débouchant dans la chambre de réaction, une pompe à vide reliée à la chambre de réaction, des moyens de chauffage qui sont configurés pour chauffer la chambre de réaction, un système de contrôle configuré pour contrôler l’admission de gaz réactif, la pression et la température à l’intérieur de la chambre de réaction, et au moins un chargement selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes qui est disposé dans la chambre de réaction. Selon une caractéristique possible, le gaz réactif comprend du monométhylsilane. Selon une caractéristique possible, le système de contrôle est configuré pour maintenir la pression dans la chambre de réaction inférieure ou égale à 10 mbar lors de l’injection de gaz réactif. Selon une caractéristique possible, le système de contrôle est configuré pour maintenir la pression dans la chambre de réaction inférieure ou égale à 5 mbar lors de l’injection de gaz réactif. Selon une caractéristique possible, le système de contrôle est configuré pour maintenir la pression dans la chambre de réaction inférieure ou égale à 1 mbar lors de l’injection de gaz réactif. Selon un quatrième aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant : - le placement d’une préforme fibreuse dans un outillage de conformation selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, - la consolidation de la préforme fibreuse par infiltration chimique en phase gazeuse d’une matrice, - la densification de la préforme fibreuse consolidée obtenue lors de l’étape précédente. Selon une caractéristique possible, la consolidation de la préforme fibreuse est réalisée en plaçant ladite préforme fibreuse dans une chambre de réaction d’une installation de densification par infiltration chimique en phase gazeuse et en injectant un gaz réactif dans la chambre de réaction, la pression dans la chambre de réaction étant maintenue inférieure ou égale à 10 mbar lors de l’injection de gaz réactif. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. La figure 1 représente schématiquement un chargement comprenant un outillage de conformation selon un premier mode de réalisation dans lequel une préforme fibreuse est installée. La figure 2 représente schématiquement l’outillage de conformation de la figure 1 sans la préforme fibreuse. La figure 3 représente schématiquement un chargement comprenant un outillage de conformation selon un deuxième mode de réalisation dans lequel une préforme fibreuse est installée. La figure 4 représente schématiquement une installation de densification par infiltration chimique en phase gazeuse dans laquelle le chargement de la figure 1 est installé. Outillage de conformation (1) pour l’infiltration chimique en phase vapeur d’une préforme fibreuse (2), caractérisé en ce que l’outillage de conformation (1) comprend une première paroi (11) pleine et une deuxième paroi (12) pleine qui sont espacées l’une de l’autre de sorte à former une enceinte (E) destinée à recevoir la préforme fibreuse (2), l’enceinte (E) étant ouverte à au moins deux extrémités (E1, E2, E3, E4) opposées, les extrémités (E1, E2, E3, E4) ouvertes de l’enceinte (E) délimitant chacune une surface (S1, S2) qui est inférieure à une surface (S11) de la première paroi (11) et à une surface (S12) de la deuxième paroi (12). Outillage de conformation (1) selon la revendication 1, dans lequel la première paroi (11) et la deuxième paroi (12) comprennent chacune une face externe (11b, 12b) et une face interne (11a, 12a), la face interne (11a) de la première paroi (11) étant située en regard de la face interne (12a) de la deuxième paroi (12), les faces internes (11a, 12a) de la première paroi (11) et de la deuxième paroi (12) étant lisses. Outillage de conformation (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel l’enceinte (E) est ouverte à ou moins trois extrémités (E1, E2, E3, E4), ou bien l’enceinte (E) est ouverte à quatre extrémités (E1, E2, E3, E4). Outillage de conformation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’outillage de conformation (1) comprend un élément de réglage (13) qui permet régler la distance (D) séparant la première paroi (11) de la deuxième paroi (12). Chargement (3) destiné à être placé dans une installation (4) de densification par infiltration chimique en phase vapeur, ledit chargement (3) comprenant l’outillage de conformation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 et une préforme fibreuse (2) maintenue dans l’enceinte (E) de l’outillage de conformation (1), la préforme fibreuse (E) comprenant des fils qui présentent une direction principale d’élongation parallèle à la première paroi (11) et à la deuxième paroi (12). Chargement (3) selon la revendication 5, dans lequel la préforme fibreuse (2) présente un tissage tridimensionnel. Installation (4) de densification par infiltration chimique en phase gazeuse de préforme fibreuse (2), ladite installation (4) comprenant une chambre de réaction (41), une conduite d'admission (42) de gaz réactif débouchant dans la chambre de réaction (41), une pompe à vide (44) reliée à la chambre de réaction (41), des moyens de chauffage (45) qui sont configurés pour chauffer la chambre de réaction (41), un système de contrôle (46) configuré pour contrôler l’admission de gaz réactif, la pression et la température à l’intérieur de la chambre de réaction (41), et au moins un chargement (3) selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6 qui est disposé dans la chambre de réaction (41). Installation (4) selon la revendication 7, dans laquelle le gaz réactif comprend du monométhylsilane. Installation (4) selon l’une quelconque des revendications 7 à 8, dans laquelle le système de contrôle (46) est configuré pour maintenir la pression dans la chambre de réaction (41) inférieure ou égale à 10 mbar lors de l’injection de gaz réactif. Installation selon la revendication 9, dans laquelle le système de contrôle (4) est configuré pour maintenir la pression dans la chambre de réaction (41) inférieure ou égale à 1 mbar lors de l’injection de gaz réactif. Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant : - le placement d’une préforme fibreuse (2) dans un outillage de conformation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, - la consolidation de la préforme fibreuse (2) par infiltration chimique en phase gazeuse d’une matrice, - la densification de la préforme fibreuse consolidée obtenue lors de l’étape précédente. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la consolidation de la préforme fibreuse (2) est réalisée en plaçant ladite préforme fibreuse (2) dans une chambre de réaction (41) d’une installation (4) de densification par infiltration chimique en phase gazeuse et en injectant un gaz réactif dans la chambre de réaction (41), la pression dans la chambre de réaction (41) étant maintenue inférieure ou égale à 10mbar lors de l’injection de gaz réactif.