Brevet FR3111583A1 — publié le 20211224

Procédé de fabrication d’un carter (3) en matériau composite pour une turbomachine d’aéronef, ce carter ayant une forme annulaire et comportant une préforme (24) fibreuse annulaire formée par enroulement d’une toile (20) fibreuse et noyée dans une matrice polymérique, le procédé comprenant les étapes de : a) positionnement d’un bord (20a) de la toile (20) sur un tambour de moulage (22), cette toile ayant une forme générale allongée et ledit bord étant situé à une première extrémité longitudinale de la toile, b) enroulement de la toile (20) sur le tambour (22), sur au moins un tour, de manière à obtenir la préforme (24) enroulée autour du tambour, c) moulage de la préforme et durcissement de la résine qui est injectée dans la préforme ou préimprégnée sur la préforme, caractérisé en ce qu’il comprend, avant l’étape a), une étape i) de montage d’une butée (30) amovible sur le tambour (22), et en ce que l’étape a) comprend la mise en butée dudit bord (20a) contre cette butée (30). Figure pour l'abrégé : Figure 6 FABRICATION D’UN CARTER COMPOSITE POUR TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention L’invention concerne un procédé et une installation de fabrication d’un carter en matériau composite pour une turbomachine d’aéronef. Arrière-plan technique La figure 1 représente partiellement une soufflante 1 d’une turbomachine d’aéronef. De façon classique, une turbomachine d’aéronef comprend d’amont en aval, c'est-à-dire dans le sens d’écoulement des flux de gaz, une soufflante, un ou plusieurs compresseurs, une chambre de combustion, une ou plusieurs turbines, et une tuyère d’éjection des gaz de combustion sortant de la ou des turbines. La soufflante 1 comporte une roue à aubes 2 qui est entourée par un carter 3 de soufflante, encore appelé carter de rétention du fait de sa fonction de rétention des aubes en cas de rupture de celles-ci, ou en cas d’entrée de débris dans la soufflante. Le carter de soufflante 3 comprend typiquement une enveloppe annulaire 9 d'axe de révolution A qui s'étend autour des aubes de soufflante 2 de la turbomachine. Cette enveloppe comprend une bride annulaire de fixation 3’, 3’’ à chacune de ses extrémités axiales. Ces brides 3’, 3’’ sont utilisées pour fixer le carter 3 à des parois annulaires de la nacelle de la turbomachine. Le carter de soufflante 3 est en effet lié, à l’amont, à une manche d’entrée d’air 5, et, à l’aval, à une virole 6 de carter intermédiaire. Le carter porte également des panneaux acoustiques amont 7 et des panneaux acoustiques aval 8. Le carter de soufflante 3 comporte encore une couche annulaire 4 de matière abradable, positionnée sur une surface annulaire interne de l’enveloppe 9, entre les panneaux amont 7 et les panneaux aval 8. En plus de la fonction de rétention, le carter de soufflante 3 est également conçu pour : - assurer la continuité de la veine aérodynamique par l’intermédiaire de la couche annulaire en matériau abradable ; - assurer une continuité mécanique (des efforts et des moments) entre la manche d’entrée d’air 5 et la virole 6 de carter intermédiaire ; - permettre la fixation des panneaux 7, 8 et de la couche 4, - permettre la fixation d’équipements et supports connus en soi ; - tenir les spécifications de règlementation au feu et aux fuites ; - permettre une continuité du courant électrique pour la tenue à la foudre, etc. De façon connue, l’enveloppe 9 ou le carter 3 peut être en matériau composite. Le carter 3 comporte alors une préforme 24 tissée, sous la forme d’une bande ou toile 20 enroulée, et une résine dans laquelle la préforme est noyée. Le carter 3 peut alors être conçu par enroulement de la toile 20 en matière tissée autour d’un tambour 22, appelé tambour de moulage qui sert après enroulement à la formation du carter par injection-moulage (cf. figure 2). La préforme est ainsi mise en forme autour du tambour 22, pour former un ou plusieurs tours de toile autour du tambour. Le moule est ensuite refermé en vue de l’injection d’une résine d’imprégnation de la préforme. La définition d’un carter en matériau composite définit une tolérance quant au taux volumique de fibres (TVF) à respecter dans la pièce dans le but de garantir les propriétés du matériau, une bonne imprégnation et une bonne cohésion des fibres. Un TVF trop important peut être à l’origine d’une porosité indésirable ainsi que d’une mauvaise imprégnation, qui peuvent provoquer une mauvaise cohésion des fibres et une dégradation des propriétés du matériau. L’enroulement de la toile 20 autour du tambour 22 est délicat à effectuer et peut avoir un impact sur le TVF. C’est en particulier le cas au début de l’enroulement de la toile 20, lorsque le bord 20a d’une extrémité longitudinale de la toile 20 est positionné sur le tambour 22. Dans la technique actuelle, le tambour 22 comprend une marque 26 et un opérateur doit aligner le bord 20a de la toile 20 sur cette marque 26 (cf. figure 3). Cependant, ce positionnement n’est pas simple à réaliser et, même s’il est correctement réalisé, le bord 20a de la toile 20 risque de bouger lors de l’enroulement. Cette marque 26 est destinée à être située au droit de la préforme 24. Dans le cas où le bord 20a de la toile 20 serait mal positionné par rapport à cette marque 26 qui serait recouverte et cachée par la toile 20, il ne serait pas possible d’identifier et de mesurer ce mauvais positionnement de la préforme 24 (cf. figure 4). Si la préforme 24 glisse lors de l’enroulement, ce glissement s’effectuera dans le sens d’enroulement F et la marque 26 sera davantage visible. Dans les différents cas, il est difficile de mesurer cet éventuel désalignement. En effet, même lorsque la préforme 24 est correctement positionnée sur le tambour 20, la marque 26 est en grande partie cachée par la préforme 24 et donc difficile à repérer. L’opérateur n’a donc pas la possibilité de se rendre compte à quel point la préforme 24 est désalignée et s’il aurait intérêt ou non à la repositionner. L’opérateur se rend ensuite compte de l’ampleur du désalignement au démoulage et à l’inspection finale de la pièce, c’est-à-dire trop tard pour le corriger. Un désalignement qui mène à un recouvrement de la marque par la toile se traduit par une augmentation du TVF qui risque d’être supérieur au seuil supérieur de tolérance dans cette zone. Au contraire, un désalignement du fait d’un glissement de la préforme dans le sens d’enroulement se traduit par une diminution du TVF, ce qui a également un impact sur les propriétés matériaux. L’invention vise ainsi à proposer une solution simple, efficace et économique, qui permette de résoudre ce problème et de faciliter et garantir le positionnement de la toile et de la préforme au début de son enroulement. L'invention concerne un procédé de fabrication d’un carter en matériau composite pour une turbomachine d’aéronef, ce carter ayant une forme annulaire et comportant une préforme fibreuse annulaire formée par enroulement d’une toile fibreuse et noyée dans une matrice polymérique, le procédé comprenant les étapes de : a) positionnement d’un bord de la toile sur un tambour de moulage, cette toile ayant une forme générale allongée et ledit bord étant situé à une première extrémité longitudinale de la toile, b) enroulement de la toile sur le tambour, sur au moins un tour, de manière à obtenir la préforme enroulée autour du tambour, c) moulage de la préforme et durcissement de la résine qui est injectée dans la préforme ou préimprégnée sur la préforme, caractérisé en ce qu’il comprend, avant l’étape a), une étape i) de montage d’une butée amovible sur le tambour, et en ce que l’étape a) comprend la mise en butée dudit bord contre cette butée. L’invention propose ainsi de faciliter le positionnement du bord de la toile formant la préforme par l’intermédiaire d’une butée amovible. Après avoir correctement positionnée la butée sur le tambour, il suffit donc à l’opérateur d’appliquer le bord de la toile contre cette butée pour positionner correctement la toile sur le tambour. L’opérateur peut alors poursuivre le procédé avec l’enroulement de la toile autour du tambour, tout en s’assurant, par exemple visuellement, que le bord de la toile est toujours en appui contre la butée. Le butée est ensuite retirée lorsqu’elle n’est plus utile et en particulier si la toile doit être enroulée sur elle-même et sur plus d’un tour sur le tambour. Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ou étapes suivantes, considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le procédé comprend, pendant l’étape b), une étape ii) de démontage et retrait de la butée vis-à-vis du moule ; - le tambour comprend une paroi cylindrique s’étendant entre deux brides annulaires, la butée étant positionnée sur la paroi cylindrique et fixée de manière amovible auxdites brides à l’étape i) ; - la butée comprenant des repères visuels configurés pour être détectés par une caméra vidéo, le procédé comprend, après l’étape i), une étape iii) de calibrage de caméras de surveillance de l’enroulement par détection de ces repères ; - la butée comprenant un guide de coupe, le procédé comprend, à la fin de l’étape b), une étape iv) de découpe d’une seconde extrémité longitudinale opposée du tissu ; - la butée est réalisée en métal, plastique, bois ou composite ; - la butée est montée à l’étape i) de façon à ce que ledit bord du tissu puisse être aligné avec une marque situé sur le tambour ; - la marque est une gravure. L'invention porte également sur une installation pour la mise en œuvre d’un procédé tel que décrit ci-dessus, cette installation comportant le tambour de moulage et la butée. 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 déjà discutée montre une vue partielle en coupe d’une soufflante de turbomachine d’aéronef selon l’état de la technique ; La figure 2 également déjà mentionnée illustre schématiquement une installation pour la fabrication d’un carter composite du type de celui illustré à la figure 1 ; La figure 3 déjà discutée également est une vue très schématique en coupe d’une toile en cours d’enroulement sur un tambour de moulage de l’installation de la figure 2 ; La figure 4 déjà discutée est une vue similaire à celle de la figure 3 et représente un problème de positionnement de la préforme sur le tambour ; La figure 5 est un organigramme illustrant des étapes d’un procédé de fabrication d’un carter composite selon l’invention, La figure 6 est une vue similaire à celles des figures 3 et 4 et illustre une étape du procédé dans laquelle une butée est positionnée sur le tambour pour garantir un bon positionnement de la toile et de la préforme lors de son enroulement sur le tambour ; et La figure 7 est une vue en perspective d’une partie d'une installation de mise en œuvre du procédé selon l’invention. Description détaillée de l'invention La figure 5 illustre des étapes d’un procédé de fabrication d’un carter 3 en matériau composite pour une turbomachine d’aéronef, tel que celui représenté à la figure 1. Ce procédé comprend pour l’essentiel quatre étapes, à savoir : i) le montage d’une butée 30 amovible sur un tambour de moulage 22, comme cela est visible à la figure 6, a) le positionnement d’un bord 20a d’un toile fibreuse 20 sur le tambour 20, ce positionnement étant réalisé par la mise en butée de ce bord 20a contre la butée 30, b) l’enroulement de la toile 20 sur le tambour 22 sur au moins un tour, de manière à obtenir une préforme annulaire 24 autour du tambour (cf. figure 2), et c) le moulage de la préforme 24 et le durcissement de la résine qui est injectée dans la préforme ou préimprégnée sur la préforme. La toile 20 a une forme générale allongée. Le bord 20a qui est appliqué contre la butée 30 est situé à une des extrémités longitudinales de la toile 20. Dans le cas où la toile 20 aurait une forme générale rectangulaire et allongée, le bord 20a en question serait un bord qui s’étend sensiblement perpendiculairement aux bords longitudinaux ou latéraux de la toile 20. La butée 30 permet de faciliter le positionnement du bord 20a de la toile 20 lorsque l’enroulement de cette dernière est initié autour du tambour 22. La butée 30 est amovible et destinée à être démontée et retirée du tambour 22 à une étape ii) qui peut intervenir par exemple pendant l’étape b) (cf. figure 5). Le retrait de la butée 30 intervient à un moment qui dépend notamment si la butée 30 a d’autres fonctions que le positionnement de la préforme 24 au démarrage de l’enroulement. Dans tous les cas, la butée devrait normalement être retirée avant la fin du premier tour d’enroulement afin de poursuivre l’enroulement en recouvrant le bord 20a de la toile 20. La figure 7 illustre un mode de réalisation d’une installation 40 pour la mise en œuvre du procédé, ainsi que de la butée 30. La figure 7 permet de voir que le tambour 22 comprend une paroi cylindrique 22a s’étendant entre deux brides annulaires 22b, la butée 30 étant positionnée sur la paroi cylindrique 22a et fixée de manière amovible aux brides 22b. Dans le cas où la butée 30 aurait une ou plusieurs autres fonctions, elle comprendrait alors : - des repères visuels 32 configurés pour être détectés par une caméra vidéo, le procédé comprendrait dans ce cas, après l’étape i), une étape iii) de calibrage de caméras de surveillance de l’enroulement par détection de ces repères 32 (cf. figure 5) ; et/ou - un guide de coupe 34, le procédé comprendrait dans ce cas, à la fin de l’étape b), une étape iv) de découpe d’une seconde extrémité longitudinale opposée de la toile et de la préforme (cf. figure 5). La butée 30 peut être métallique ou plastique et pourrait être réalisée par fabrication additive. Procédé de fabrication d’un carter (3) en matériau composite pour une turbomachine d’aéronef, ce carter ayant une forme annulaire et comportant une préforme (24) fibreuse annulaire formée par enroulement d’une toile (20) fibreuse et noyée dans une matrice polymérique, le procédé comprenant les étapes de : a) positionnement d’un bord (20a) de la toile (20) sur un tambour de moulage (22), cette toile ayant une forme générale allongée et ledit bord étant situé à une première extrémité longitudinale de la toile, b) enroulement de la toile (20) sur le tambour (22), sur au moins un tour, de manière à obtenir la préforme (24) enroulée autour du tambour, c) moulage de la préforme et durcissement de la résine qui est injectée dans la préforme ou préimprégnée sur la préforme, caractérisé en ce qu’il comprend, avant l’étape a), une étape i) de montage d’une butée (30) amovible sur le tambour (22), et en ce que l’étape a) comprend la mise en butée dudit bord (20a) contre cette butée (30). Procédé selon la revendication 1, dans lequel il comprend, pendant l’étape b), une étape ii) de démontage et retrait de la butée (30) vis-à-vis du moule. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le tambour (22) comprend une paroi cylindrique (22a) s’étendant entre deux brides annulaires (22b), la butée (30) étant positionnée sur la paroi cylindrique (22a) et fixée de manière amovible auxdites brides (22b) à l’étape i). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, la butée (30) comprenant des repères visuels (32) configurés pour être détectés par une caméra vidéo, le procédé comprend, après l’étape i), une étape iii) de calibrage de caméras de surveillance de l’enroulement par détection de ces repères (32). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, la butée (30) comprenant un guide de coupe (34), le procédé comprend, à la fin de l’étape b), une étape iv) de découpe d’une seconde extrémité longitudinale opposée du tissu. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la butée (30) est réalisée en métal, plastique, bois ou composite. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la butée (30) est montée à l’étape i) de façon à ce que ledit bord (20a) de la toile (20) puisse être aligné avec une marque (26) situé sur le tambour (22). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la marque (26) est une gravure. Installation (40) pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’une des revendications précédentes, cette installation comportant le tambour de moulage (22) et la butée (30).