Brevet FR3100475A1 — publié le 20210312

Procédé et machine de découpe d’éléments de drapage L’invention concerne notamment un procédé de découpe d’un ou plusieurs éléments de drapage (220) dans une bande de matériau (100) comprenant une couche de tissu (103) comportant sur au moins une face un film (101, 102). Chaque élément de drapage (220) est délimité suivant un contour déterminé (221) comprenant au moins un angle, chaque élément de drapage étant découpé à l’aide d’une lame de découpe. À chaque angle du contour, la couche de tissu (103) et chaque un film (101, 102) sont découpés suivant un arrondi (AR5-AR10) de manière à obtenir un ou plusieurs éléments de drapage (220) sans sur-découpe. Figure pour l’abrégé : Fig. 4. Procédé et machine de découpe d’éléments de drapage La présente invention concerne la fabrication de pièces en matériau composite comprenant un renfort fibreux formé par drapage de plis fibreux sur un moule et densifié par une matrice. Une pièce en matériau composite obtenue par drapage consiste en un empilage de plis découpés dans une texture fibreuse généralement sous forme de bande. La texture est constituée de fibres, par exemple de fibres de carbone, de verre ou de kevlar, parallèles entre elles ou tissées, et pré-imprégnées de résine. La ou les faces collantes de la texture pré-imprégnée sont recouvertes d'un film séparateur. Chaque pli de la pièce est défini par un contour géométrique et une orientation des fibres du matériau dans la surface définie par ce contour. Un pli peut être réalisé d'un seul tenant, mais il est plus généralement constitué d'une juxtaposition de découpes réalisées dans une bande textile pré-imprégnée. De manière générale, un procédé de réalisation d'une pièce drapée comprend les opérations suivantes : définition des découpes de chaque pli de la pièce, réalisation de ces découpes dans une texture fibreuse pré-imprégnée, réalisation de la pièce par empilage des plis, puis compactage. La dernière opération est la cuisson de la pièce drapée compactée pour polymériser la résine. Il est courant de réaliser les découpes au moyen d'une machine de découpe équipée d'un poste de commande numérique. Ceci permet, par rapport à la technique artisanale, d'obtenir des découpes de géométrie parfaite et de manière plus rapide. Ces machines, performantes, peuvent découper simultanément plusieurs plis et permettent en général de réaliser un placement optimisé des différentes découpes. Si la technique de fabrication par drapage permet d’obtenir des pièces en matériau composite présentant de très bonnes propriétés mécaniques, il existe toutefois un risque significatif d’avoir des corps étrangers présents dans l’empilement de plis. Ces corps étrangers peuvent être source de délaminage dans la pièce finale, ce qui n’est pas acceptable pour la tenue mécanique de la pièce. Le drapage des plis est pourtant réalisé en salle blanche afin de réduire au maximum les sources de contaminations. Par conséquent, le ou les corps étrangers présents dans l’empilement sont nécessairement issus d’une partie de matière présente en salle blanche. Il a été constaté que la matière du film séparateur constituait la majorité des corps étrangers retrouvés dans les empilements de plis contaminés. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer une solution qui permet de minimiser, voire d’éliminer, la présence de corps étrangers dans les plis utilisés pour le drapage. A cet effet, l'invention propose un procédé de découpe d’un ou plusieurs éléments de drapage dans une bande de matériau comprenant une couche de tissu comportant sur au moins une face un film, chaque élément de drapage étant délimité suivant un contour déterminé comprenant au moins un angle, chaque élément de drapage étant découpé à l’aide d’une lame de découpe, caractérisé en ce que, à chaque angle du contour, la couche de tissu et le ou les films sont découpés suivant un arrondi de manière à obtenir un ou plusieurs éléments de drapage sans sur-découpe. Comme expliqué ci-après en détails, les inventeurs ont constaté après étude que la plupart des corps étrangers présent dans l’empilement de plis provenaient de morceaux de film(s) issus de déchirures du ou des films lors de leur décollement de l’élément de drapage. Les inventeurs ont également déterminé que les sur-découpes présentes dans le ou les films présents sur la couche de tissu constituaient des amorces de déchirures. Par conséquent, selon le procédé de l’invention, chaque angle ou changement brusque de trajectoire dans le contour d’un élément de drapage est découpé suivant un arrondi afin de permettre un changement de direction progressif de la lame de découpe et d’éviter ainsi son arrêt pour la soulever, l’orienter dans la nouvelle direction et la réintroduire dans la couche de tissu comme dans l’art antérieur. La trajectoire de découpe étant continue, il n’y a plus de traits de sur-découpes présents dans le ou les films en contact avec la couche de tissu. Les risques de déchirures du ou des films sont alors grandement réduits. En outre, le procédé de découpe de l’invention permet un gain de temps par rapport au procédé de découpe de l’art antérieur. En effet, avec le procédé de l’invention, la découpe des éléments de drapage peut être réalisée en continu, en particulier au niveau de chaque angle ou changement brusque de direction dans la découpe. Cela permet d’économiser le temps passé précédemment pour soulever, repositionner et réintroduire la lame à chaque changement de direction. Selon une caractéristique particulière du procédé de l’invention, chaque arrondi présente un rayon de courbure supérieur ou égal à 1,2 mm, ce qui permet de faciliter la découpe en continu (pas d’arrêt de la découpe pour soulever la lame) de chaque arrondi sans former d’arrêtes ni de plissures dans le film. Selon une autre caractéristique particulière du procédé de l’invention, chaque arrondi présente un rayon de courbure inférieur ou égal à 3 mm, ce qui permet de rester au plus près du contour de découpe afin de ne pas générer d’abattements mécaniques par manque de matière dans l’empilement et de ne pas générer de problème de santé matière par décollement entre un support (ex. nid d’abeille) et une peau composite qui aurait un creux dans la zone d’accostage avec le support. Selon une autre caractéristique particulière du procédé de l’invention, la couche de tissu est une couche de fibres pré-imprégnées d’une résine comprenant sur au moins une face un film séparateur. L’invention concerne encore une machine de découpe d’éléments de drapage comprenant un dispositif d’alimentation d’une bande de matériau comprenant une couche de tissu et au moins un film présent sur une de ses faces, un système de découpe comprenant une lame de découpe montée sur un mécanisme motorisé apte à déplacer la lame de découpe suivant plusieurs directions dans la bande de matériau et une unité de commande reliée au mécanisme motorisé de manière à commander les déplacements de la lame de découpe dans la bande de matériau suivant un contour de découpe déterminé comprenant au moins un angle, caractérisée en ce que l’unité de commande est configurée pour commander la découpe de la bande de matériau suivant un arrondi à chaque angle du contour de manière à obtenir un élément de drapage sans sur-découpe. Selon une caractéristique particulière de la machine de l’invention, chaque arrondi présente un rayon de courbure supérieur ou égal à 1,2 mm. Selon une autre caractéristique particulière de la machine de l’invention, chaque arrondi présente un rayon de courbure inférieur ou égal à 3 mm. Selon une autre caractéristique particulière de la machine de l’invention, la couche de tissu est une couche de fibres pré-imprégnée d’une résine comprenant sur au moins une face un film séparateur. La figure 1 est une vue schématique de dessus montrant deux éléments de drapage découpés dans une bande de matériau selon l’art antérieur, La figure 2 est une vue schématique en coupe montrant la découpe d’un élément de drapage de la figure 1, La figure 3 est une vue schématique en perspective montrant le retrait d’un film d’un élément de drapage de la figure 1, La figure 4 est une vue schématique de dessus montrant un élément de drapage découpés dans une bande de matériau conformément à un mode de réalisation de l’invention, La figure 5 est une vue schématique en perspective d’une machine de découpe conformément à un mode de réalisation de l’invention. Procédé de découpe d’un ou plusieurs éléments de drapage (220) dans une bande de matériau (100) comprenant une couche de tissu (103) comportant sur au moins une face un film (101, 102), chaque élément de drapage étant délimité suivant un contour déterminé (221) comprenant au moins un angle, chaque élément de drapage étant découpé à l’aide d’une lame de découpe (331), caractérisé en ce que, à chaque angle du contour, la couche de tissu (103) et ledit au moins un film (101, 102) sont découpés suivant un arrondi (AR5-AR10) de manière à obtenir un ou plusieurs éléments de drapage (220) sans sur-découpe. Procédé selon la revendication 1, dans lequel chaque arrondi (A5) présente un rayon de courbure (R5) supérieur ou égal à 1,2 mm. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque arrondi (A5) présente un rayon de courbure (R5) inférieur ou égal à 3 mm. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la couche de tissu (103) est une couche de fibres pré-imprégnée d’une résine comprenant sur au moins une face un film séparateur. Machine de découpe d’éléments de drapage (300) comprenant un dispositif d’alimentation (310) d’une bande de matériau (100) comprenant une couche de tissu (103) et au moins un film (101, 102) présent sur une de ses faces, un système de découpe (330) comprenant une lame de découpe (331) montée sur un mécanisme motorisé (332) apte à déplacer la lame de découpe suivant plusieurs directions dans la bande de matériau et une unité de commande (340) reliée au mécanisme motorisé de manière à commander les déplacements de la lame de découpe dans la bande de matériau (100) suivant un contour de découpe déterminé (221) comprenant au moins un angle, caractérisée en ce que l’unité de commande (340) est configurée pour commander la découpe de la bande de matériau (10) suivant un arrondi (AR5-Ar10) à chaque angle du contour de manière à obtenir un élément de drapage (220) sans sur-découpe. Machine selon la revendication 5, dans laquelle chaque arrondi (AR5) présente un rayon de courbure (R5) supérieur ou égal à 1,2 mm. Machine selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle chaque arrondi (AR5) présente un rayon de courbure (R5) inférieur ou égal à 3 mm. Machine selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel la couche de tissu (103) est une couche de fibres pré-imprégnée d’une résine comprenant sur au moins une face un film séparateur.