Brevet FR3106774A1 — publié le 20210806

Pli de fibres présentant un film de protection comprenant des particules détectables noyées dans une matrice de matière et procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comportant au moins une étape de détection de morceaux de film de protection L'invention a pour objet un pli de fibres comprenant au moins une couche de fibres (10) ainsi qu’au moins un film de protection (18) comportant des particules (24) noyée dans la masse, présentant au moins une caractéristique physique différente de celles des fibres de la couche de fibres (10) afin de les rendre détectables par au moins un capteur (26) approprié, les particules (24) étant réparties de manière homogène sur toute la surface du film de protection (18). L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant au moins une étape de détection d’éventuels films de protection ou morceaux de films de protection grâce aux particules présentes dans le film de protection avant une étape de polymérisation. Figure 2 Pli de fibres présentant un film de protection comprenant des particules détectables noyées dans une matrice de matière et procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comportant au moins une étape de détection de morceaux de film de protection La présente demande se rapporte à un pli de fibres présentant un film de protection comprenant des particules détectables noyées dans une matrice de matière ainsi qu’à un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comportant une étape de détection de morceaux de film de protection. Selon un mode de réalisation, une pièce en matériau composite est réalisée en empilant des couches de fibres pré-imprégnées, les unes sur les autres, puis en les polymérisant. Chaque couche de fibres pré-imprégnées provient d’un pli de fibres qui comprend, en plus de la couche de fibres pré-imprégnées, un film de protection recouvrant l’une des faces de la couche de fibres pré-imprégnées. Selon un mode opératoire, chaque pli de fibres est découpé dans une bande conditionnée en rouleau. La présence d’un film de protection ou d’un morceau de film de protection dans la pièce obtenue après l’étape de polymérisation diminuant ses caractéristiques mécaniques, il est important de détecter cette présence le plus tôt possible, dans tous les cas avant l’étape de polymérisation. Selon un mode opératoire, après la pose de chaque couche de fibres pré-imprégnées, un contrôle visuel est réalisé afin de s’assurer qu’il ne subsiste aucun film de protection ou morceau de film de protection. Ce contrôle visuel permet de détecter les morceaux les plus importants afin de les retirer. Toutefois, la découpe des plis de fibres peut générer des morceaux de film de protection de petites dimensions difficiles à détecter visuellement qui peuvent affecter les caractéristiques mécaniques de la pièce en matériau composite ainsi obtenue. Pour remédier à la présence de ces éventuels petits morceaux de film de protection qui n’auraient pas été détectés, des couches de fibres sont ajoutées. Cette solution n’est pas satisfaisante car elle conduit à augmenter la masse et le coût de la pièce ainsi obtenue. La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur. A cet effet, l’invention a pour objet un pli de fibres comprenant au moins une couche de fibres ainsi qu’au moins un film de protection recouvrant au moins l’une des faces de la couche de fibres et comportant au moins une matrice d’au moins une matière, caractérisé en ce que le film de protection comprend des particules, noyées dans la matrice du film de protection, présentant au moins une caractéristique physique différente de celles des fibres de la couche de fibres, ladite caractéristique physique étant détectable par au moins un capteur approprié et les particules étant réparties de manière homogène sur toute la surface du film de protection. Cette solution permet de pouvoir détecter d’éventuels petits morceaux de film de protection présents sur les couches de fibres lors de leur drapage et d’éviter de rajouter des couches de fibres supplémentaires. Par ailleurs, la présence de particules détectables permet la détection de petits morceaux de film, même dans des zones de forme complexe. Enfin, elle permet d’obtenir un gain de temps lors de l’étape de contrôle des pièces. Selon d’autres caractéristiques prises isolément ou en combinaison : les particules sont magnétiques ; les particules présentent une aimantation permanente ou sont configurées pour devenir magnétiques en présence d’un champ magnétique ; les particules présentent une densité telle qu’un morceau de film de protection présentant une surface de l’ordre de 25 mm², quelle que soit sa position dans le film de protection, soit détectable. L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant une étape de drapage de couches de fibres provenant de plis de fibres selon l’une des caractéristiques précédentes, une étape de retrait d’un film de protection pour chaque pli de fibres, ainsi qu’une étape de polymérisation ou de consolidation. Selon l’invention, le procédé de fabrication comprend, avant l’étape de polymérisation ou de consolidation, au moins une étape de détection des particules d’un film de protection ou morceau de film de protection éventuellement présent sur au moins une couche de fibres drapée. Selon une autre caractéristique, le procédé de fabrication comprend plusieurs étapes de détection lors de l’étape de drapage, une étape de détection après chaque pose d’une couche de fibres. Selon une autre caractéristique, l’étape de détection consiste à déplacer, au-dessus de la dernière couche de fibres posée, au moins un capteur configuré pour détecter au moins une particule. Selon une autre caractéristique, le capteur est un capteur magnétique ou un capteur inductif. Selon une autre caractéristique, le (ou les) capteur(s) magnétique(s) est (ou sont) déplacé(s) de manière à parcourir toute la surface de la dernière couche de fibres posée afin de détecter une particule quelle que soit sa position sur la couche de fibres. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels : est une coupe d’une préforme de couches de fibres illustrant une étape de détection d’un mode de réalisation de l’invention, et est une coupe d’un pli de fibres présentant un film de protection comprenant des particules magnétiques. Selon un mode de réalisation visible sur la figure 1, un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comprend une étape de drapage de couches de fibres 10, consistant à poser les couches de fibres 10 les unes sur les autres afin d’obtenir une préforme de fibres 12, puis une étape de polymérisation ou de consolidation pour rigidifier la préforme de fibres 12 et obtenir la pièce en matériau composite. Les fibres de chaque couche de fibres 10 peuvent être réalisées en différents matériaux, comme en verre, en carbone, en aramide ou autre. Après l’étape de polymérisation, les fibres sont noyées dans une matrice de résine thermodurcissable ou thermoplastique. Les fibres de chaque couche de fibres 10 peuvent être tissées ou non. Selon un mode opératoire, les fibres sont pré-imprégnées de résine avant que les couches de fibres 10 ne soient empilées. Selon une autre mode opératoire, les fibres des couches de fibres 10 sont sèches lors de l’étape de drapage et sont pré-imprégnées de résine après l’étape de drapage, juste avant ou concomitamment à l’étape de polymérisation ou de consolidation. Lors de l’étape de drapage, les couches de fibres 10 sont posées manuellement ou de manière automatisée sur une surface de pose 14. Selon un premier mode de réalisation, la surface de pose 14 a une géométrie identique à l’une des faces de la pièce en matériau composite à réaliser. Selon un autre mode de réalisation, la surface de pose 14 est plane et le procédé de fabrication comprend une étape de mise en forme de la préforme de fibres 12 avant l’étape de polymérisation ou de consolidation. Comme illustré sur la figure 2, chaque couche de fibres 10 provient d’un pli de fibres 16 qui comprend au moins une couche de fibres 10 ainsi qu’au moins un film de protection 18 recouvrant au moins l’une des faces F10 de la couche de fibres 10 et comprenant au moins une matrice d’au moins une matière. Le pli de fibres 16 peut comprendre d’autres couches ou films comme un film de résine 20. Selon une première configuration, les plis de fibres 16 sont prédécoupés et présentent des dimensions conformes à la pièce en matériau composite à réaliser. Selon une autre configuration, le procédé de réalisation d’une pièce en matériau composite comprend, avant l’étape de drapage, une étape de découpe des plis de fibres 16 dans des bandes de fibres. Pour chaque pli de fibres 16, le procédé de fabrication comprend une étape de retrait du film de protection 18. Selon un mode opératoire, cette étape de retrait est réalisée une fois le pli de fibres 16 posé sur la dernière couche de fibres 10 posée de la préforme 12. En variante, le film de protection 18 pourrait être retiré avant l’étape de drapage. Selon un mode de réalisation, la matrice du film de protection 18 est en polypropylène et le film de protection 18 présente une épaisseur de l’ordre d’une dizaine de micromètres à quelques centaines de micromètres. La présence de film de protection 18 ou de morceaux de film de protection 22 dans la pièce en matériau composite réduisant ses caractéristiques mécaniques, le procédé de fabrication comprend au moins une étape de détection d’un film protection 18 ou d’un morceau de film de protection 22 éventuellement présent sur au moins une couche de fibres 10 drapée, avant l’étape de polymérisation ou de consolidation. Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication comprend plusieurs étapes de détection lors de l’étape de drapage, notamment une étape de détection après chaque pose d’une couche de fibres 10. Ce mode de réalisation permet de détecter un éventuel film de protection 18 ou morceau de film de protection 22 avant qu’il ne soit recouvert par une couche de fibres 10. Selon une caractéristique de l’invention, le film de protection 18 de chaque pli de fibres 16 comprend une matrice d’au moins une matière et des particules magnétiques 24 noyées dans cette matrice. Ainsi, les particules magnétiques 24 sont incrustées dans le film de protection 18 et ne sont pas apposées sur l’une de ses faces ce qui limite les risques de séparation des particules magnétiques 24 du film de protection 18, par arrachement par exemple. Ces particules magnétiques 24 sont réparties de manière homogène sur toute la surface du film de protection 18 avec une densité telle qu’une surface du film de protection 18 acceptable comprise dans un intervalle de 3 à 100 mm², en particulier de l’ordre de 25 mm², soit détectable. L’aspect homogène permet de garantir qu’un petit morceau de film de protection 22 de l’ordre de 25 mm², quelle que soit sa position dans le film de protection 18, soit détectable contrairement au procédé de détection de l’art antérieur. A titre indicatif, le film de protection 20 comprend une densité de particules magnétiques 24 suffisante pour garantir une détection d’un morceau de film de protection 18 présentant une surface de l’ordre de 25 mm², quelle que soit sa position dans le film de protection 18. Cette densité pourra être ajustée en fonction du besoin de détectabilité, des caractéristiques des particules magnétiques 24 et de la sensibilité du capteur utilisé pour les détecter. Pour la présente demande, on entend par une particule magnétique une particule présentant une aimantation permanente et générant un champ magnétique permanent, comme par exemple des particules en néodyme ou une particule configurée pour devenir magnétique en présence d’un champ magnétique, comme par exemple une particule en matériau ferromagnétique. Chaque particule magnétique 24 a une dimension inférieure ou égale à une dizaine de micromètres. Selon un mode de réalisation, le film de protection 18 est réalisé à partir d’une matière fondue mise en forme de film. Selon une caractéristique de l’invention, les particules magnétiques 24 sont introduites dans la matière fondue avant sa mise en forme. Selon un mode opératoire, la matière fondue contenant les particules magnétiques 24 est malaxée jusqu’à obtenir un mélange homogène, afin d’obtenir une répartition homogène des particules magnétiques 24 sur toute la surface du film de protection 18. L’étape de détection consiste à déplacer, au-dessus de la dernière couche de fibres 10 posée de la préforme 12, au moins un capteur 26 configuré pour détecter au moins une particule magnétique 24. Le capteur 26 peut être un capteur magnétique, un capteur inductif ou autres. Selon un premier mode opératoire, le capteur magnétique 26 est déplacé manuellement. Selon un deuxième mode de réalisation, le capteur magnétique 26 est déplacé grâce à un robot. Durant l’étape de détection, le (ou les) capteur(s) magnétique(s) est (ou sont) déplacé(s) de manière à parcourir toute la surface de la dernière couche de fibres 10 posée afin de détecter une particule magnétique 24 quelle que soit sa position sur la couche de fibres 10. L’étape de détection permet de pouvoir détecter le plus tôt possible les plus petits morceaux de film de protection 22. L’invention n’est pas limitée aux particules magnétiques 24. Ainsi le film de protection 18 peut comprendre tout type de particules 24 présentant au moins une caractéristique physique différente de celles des fibres de la (ou des) couche(s) de fibres 10 et de celles de la résine lorsque les fibres sont pré-imprégnées, ladite caractéristique physique étant détectable par un capteur 26 approprié, sans contact, configuré pour être déplacé au-dessus de la couche de fibres 10. La présence de particules 24 détectables permet la détection de petits morceaux de film même dans des zones de forme complexe. Elle permet d’obtenir un gain de temps lors de l’étape de contrôle des pièces. Pli de fibres comprenant au moins une couche de fibres (10) ainsi qu’au moins un film de protection (18) recouvrant au moins l’une des faces (F10) de la couche de fibres (10) et comportant au moins une matrice d’au moins une matière, caractérisé en ce que le film de protection (18) comprend des particules (24), noyées dans la matrice du film de protection (18), présentant au moins une caractéristique physique différente de celles des fibres de la couche de fibres (10), ladite caractéristique physique étant détectable par au moins un capteur (26) approprié et les particules (24) étant réparties de manière homogène sur toute la surface du film de protection (18). Pli de fibres selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les particules (24) sont magnétiques. Pli de fibres selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules (24) présentent une aimantation permanente ou sont configurées pour devenir magnétiques en présence d’un champ magnétique. Pli de fibres selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules (24) présentent une densité telle qu’un morceau de film de protection (18) présentant une surface de l’ordre de 25 mm², quelle que soit sa position dans le film de protection (18), soit détectable. Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant une étape de drapage de couches de fibres (10) provenant de plis de fibres (16) selon l’une des revendications précédentes, une étape de retrait d’un film de protection (18) pour chaque pli de fibres (16), ainsi qu’une étape de polymérisation ou de consolidation, caractérisé en ce que le procédé de fabrication comprend, avant l’étape de polymérisation ou de consolidation, au moins une étape de détection des particules (24) d’un film de protection (18) ou morceau de film de protection (22) éventuellement présent sur au moins une couche de fibres (10) drapée. Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le procédé de fabrication comprend plusieurs étapes de détection lors de l’étape de drapage, une étape de détection après chaque pose d’une couche de fibres (10). Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite selon l’une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que l’étape de détection consiste à déplacer, au-dessus de la dernière couche de fibres (10) posée, au moins un capteur (26) configuré pour détecter au moins une particule. Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le capteur (26) est un capteur magnétique ou un capteur inductif. Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite selon l’une des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que le (ou les) capteur(s) magnétique(s) est (ou sont) déplacé(s) de manière à parcourir toute la surface de la dernière couche de fibres (10) posée afin de détecter une particule (24) quelle que soit sa position sur la couche de fibres (10).