Brevet FR3100736A1 — publié le 20210319

La présente invention concerne un outillage (10) pour la fabrication d’une pièce de turbomachine en matériau composite, comportant un moule (20) et une bâche (30) destinée à recouvrir au moins partiellement ledit moule (20), ledit moule (20) comportant une empreinte (40) destinée à recevoir une préforme fibreuse (50) enrobée avec une résine polymérisable, l’outillage (10) comportant également un premier port (60) de mise sous vide de la préforme (50) pour la compacter entre le moule (20) et la bâche (30), ladite bâche (30) comprend deux membranes (31, 32) superposées, à savoir une membrane externe (32) de protection thermique configurée pour résister à une température jusqu’à 400°C, et une membrane interne (31) de résistance mécanique destinée à être intercalée entre la membrane externe (32), d’une part, et la préforme (50) et le moule (20), d’autre part. Figure pour l'abrégé : Figure 3 OUTILLAGE ET PROCEDE POUR LA FABRICATION D’UNE PIECE DE TURBOMACHINE EN MATERIAU COMPOSITE Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un outillage et un procédé pour la fabrication d’une pièce de turbomachine, en particulier d’aéronef, en matériau composite. Etat de l’art L’utilisation de matériaux composites est particulièrement avantageuse dans le domaine des turbomachines car ces matériaux sont relativement légers et ont de bonnes propriétés mécaniques. Un matériau composite classiquement utilisé comprend une préforme fibreuse noyée dans une résine polymérique. La préforme peut être issue d’un tissage en trois dimensions ou peut être obtenue par drapage et superposition de plusieurs tissus. La résine peut être injectée dans la préforme ou bien la préforme (cas du tissu 2D) peut être préalablement imprégnée avec la résine (également désignée par « pré-imprégnée »). La mise en œuvre de la pièce finale est en général réalisée au moyen d’un outillage comportant un moule. Dans le cas où une résine doit être injectée dans une préforme, la préforme est disposée dans une cavité d’un moule et le moule est recouvert d’un contre-moule. L’outillage comprend un port d’injection de résine dans la cavité du moule ainsi qu’un port de mise sous vide de la cavité du moule. Dans le cas où la préforme est pré-imprégnée de la résine, la préforme est disposée dans une empreinte d’un moule qui peut être recouverte d’un couvercle étanche, tel qu’un contre-moule ou une bâche souple. L’outillage comprend également un port de mise sous vide de l’empreinte du moule. Dans le cas de l’utilisation d’une bâche, celle-ci applique une légère pression sur la préforme du fait de la mise sous vide de la préforme située entre la bâche et le moule, et une pression via un autoclave est appliquée sur la bâche de manière à compacter la préforme sur le moule. Ceci permet de réduire au minimum les poches d’air ou de vide incluses dans la préforme, avant de procéder à la polymérisation de la résine de la préforme. Pour obtenir une pièce de turbomachine en matériau composite et à géométrie complexe, la mise en œuvre de la préforme pré-imprégnée est généralement réalisée à haute température de polymérisation (c’est-à-dire au-delà de 300°C) par mise sous vide et pression dans un autoclave. Il est connu dans l’art antérieur d’utiliser une bâche en film de polyimide pour la mise en œuvre de cette préforme à haute température. Cependant, les films de polyimide, souvent peu robustes, peuvent se déchirer lors de sa mise en position sur le moule (notamment lorsque la surface du moule à couvrir est grande) ou lors de la mise en pression dans l’autoclave. Par ailleurs, à hautes températures (au-delà de 300°C dans un autoclave), la bâche de l’art antérieur peut se sécher et se rigidifier entraînant une perte progressive du vide à l’intérieur du moule. Ceci pouvant générer notamment la mise au rebut de la pièce finale. La présente invention concerne la technologie précitée de fabrication d’une pièce à partir d’une préforme pré-imprégnée et de l’utilisation d’un moule et d’une bâche en matériau déformable. La présente invention propose un perfectionnement à cette technologie, qui est simple, efficace et économique. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue très schématique en coupe d’un outillage de fabrication d’une pièce de turbomachine, selon un premier mode de réalisation de la technique antérieure. la figure 2 est une vue très schématique en coupe d’un outillage de fabrication d’une pièce de turbomachine, selon un second mode de réalisation de la technique antérieure. la figure 3 est une vue très schématique en perspective d’un outillage de fabrication d’une pièce de turbomachine, selon l’invention. la figure 4a est une vue très schématique en coupe de l’outillage selon un premier mode de réalisation de l’invention, illustrant une étape d’un procédé de fabrication de cette pièce lorsque l’outillage est avant application d’une température de polymérisation. la figure 4b est une vue très schématique en coupe de l’outillage de la figure 4a, et illustre une étape d’un procédé de fabrication de cette pièce, lorsque l’outillage est après l’application de la température de polymérisation. la figure 5a est une vue très schématique en coupe de l’outillage selon un second mode de réalisation de l’invention, avant application d’une température de polymérisation. la figure 5b est une vue très schématique en coupe de l’outillage de la figure 5a, après application de la température de polymérisation. la figure 6a est une vue très schématique en coupe de l’outillage selon un troisième mode de réalisation de l’invention, avant application d’une température de polymérisation. la figure 6b est une vue très schématique en coupe de l’outillage de la figure 6a, après application de la température de polymérisation. la figure 7 est une très schématique en coupe de l’outillage selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. Outillage (10) pour la fabrication d’une pièce de turbomachine en matériau composite, cet outillage (10) comportant un moule (20) et une bâche (30) destinée à recouvrir au moins partiellement ledit moule (20), ledit moule (20) comportant une empreinte (40) destinée à recevoir une préforme fibreuse (50) enrobée avec une résine polymérisable, l’outillage (10) comportant également un premier port (60) de mise sous vide de la préforme (50) pour la compacter entre le moule (20) et la bâche (30) , caractérisé en ce que ladite bâche (30) comprend deux membranes (31, 32) superposées, à savoir une membrane externe (32) de protection thermique configurée pour résister à une température jusqu’à 400°C, et une membrane interne (31) de résistance mécanique destinée à être intercalée entre la membrane externe (32), d’une part, et la préforme (50) qui est disposée sur le moule (20), d’autre part. Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites membranes (31, 32) sont indépendantes et configurées pour être disposées l’une sur l’autre lors de l’utilisation de l’outillage (10). Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites membranes (31, 32) sont superposées et collées l’une sur l’autre préalablement à leur utilisation pour la fabrication de la pièce. Outillage selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la membrane externe (32) est équipée d’un second port (61) de mise sous vide de l’espace entre les deux membranes (31, 32). Outillage selon une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les membranes (31, 32) sont rendues étanches l’une vis-à-vis de l’autre par interposition d’au moins un joint périphérique (80) entre elles et/ou par fixation de la périphérie d’au moins une des membranes (31, 32) par l’intermédiaire d’un ruban adhésif d’étanchéité. Outillage selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la membrane externe (32) est en polyimide ou phtalonitrile. Outillage selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la membrane interne (31) comprend des fibres noyées dans une matrice polymérique. Outillage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins la membrane interne (31) a sa périphérie qui est fixée par des boulons ou des vis sur le moule (20). Procédé de fabrication d’une pièce de turbomachine en matériau composite au moyen d’un outillage (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant à : (a) disposer la préforme fibreuse (50) dans l’empreinte (40) du moule (20), (b) disposer la membrane interne (31) sur la préforme (50) qui est disposée sur le moule (20), et disposer la membrane externe (32) sur la membrane interne (31) ; ou disposer une membrane hybride (31, 32) sur la préforme (50), (c) évacuer l’air entre, d’une part, la membrane interne (31), et d’autre part, la préforme (50) disposée sur le moule (20), (e) compacter et chauffer ladite préforme (50) de façon à entraîner la polymérisation de la résine, pour obtenir une pièce moulée, (f) démouler ladite pièce moulée obtenue à l’étape (e). Procédé de fabrication selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend, entre les étapes (c) et (e), une étape (d) où l’air entre les membranes (31, 32) est évacué par aspiration ou marouflage. Procédé de fabrication selon la revendication 10, caractérisé en ce que, à l’étape (d), au moins un joint périphérique (80) est interposé entre les membranes (31, 32) et/ou la périphérie d’au moins une des membranes (31, 32) est fixée par l’intermédiaire d’un ruban adhésif d’étanchéité.