Brevet FR3100741A1 — publié le 20210319

L’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce creuse en matériau composite pour une turbomachine d’aéronef, selon lequel : a) on réalise une préforme par tissage en trois dimensions de fils ; b) on découpe ladite préforme de sorte à ménager une déliaison ; c) on déforme ladite préforme découpée de sorte à ménager un orifice comprenant alors une première et une seconde extrémités ouvertes (27a, 27b) ; d) on place ladite préforme déformée dans un moule d’injection ; e) on injecte une résine afin d'imprégner toute la préforme déformée ; f) on polymérise la résine ; et g) on sort du moule une pièce composite ; caractérisé en ce que : h) on positionne un mandrin souple (31) présentant une forme prédéterminée dans l’orifice avant l’étape e) d’injection ; i) on retire le mandrin souple (31) après l’étape f) de ou l’étape g) de démoulage, la pièce en composite présentant alors un noyau creux (25). Figure pour l'abrégé : Figure 7 DISPOSITIF DE FABRICATION D’UNE PIECE CREUSE Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d’une pièce creuse en matériau composite pour une turbomachine d’aéronef. La présente invention se rapporte encore à un élément aubagé profilé, tel qu’une aube de stator, obtenu par un tel procédé et un outillage permettant dans mise en œuvre de ce procédé. Arrière-plan technique Les turbomachines conventionnelles à double flux peuvent comporter plusieurs types de stators. Dans la veine de flux primaire, elles comportent des stators dont les aubes, du fait de leurs dimensions réduites, sont réalisées sous la forme d’éléments métalliques monobloc ou assemblés, qui sont réalisés par un procédé de fonderie. La rigidité de ces aubes est assurée par une quantité de métal conséquente ou une géométrie 3D ajustée destinée à leur apporter la rigidité nécessaire. La problématique est différente dans le cas d’aubes de guidage ou OGV, acronyme anglo-saxon de « Outlet Guide Vanes » situées dans la veine de flux secondaire de la turbomachine, car il s’agit d’aubes de grandes dimensions pour lesquelles il n’est pas concevable de les réaliser par l’intermédiaire d’un procédé de fonderie, car les grandes quantités de métal qui seraient alors employées leur conféreraient une masse extrêmement élevée ce qui a pour effet d’alourdir la turbomachine et d’en dégrader les performances aérodynamiques. Il a également été proposé des OGV métalliques présentant une âme creuse, de tels OGV présentant cependant une masse toujours insatisfaisante. Les aubes OGV peuvent encore être réalisées en matériaux composites. Il s’agit par exemple d’aubes réalisées par drapages successifs, autour d’une âme centrale réalisée en un matériau de type mousse ou nid d’abeille, de plis de tissu composite pré-imprégnés, ces plis faisant par la suite l’objet d’une opération de polymérisation. Il peut aussi s’agir d’aubes réalisées par tissage en trois dimensions de préformes en tissu à base de fibres de carbone, puis par injection de résine dans ces préformes, puis polymérisation des préformes ainsi imprégnées. Cette structure en composite offre un bon rapport résistance mécanique/masse qui n’est toutefois pas suffisant pour des turbomachines présentant d’importants diamètres, et par conséquent des OGV de très grandes dimensions. En effet, au-delà d’un certain diamètre de la turbomachine, un OGV en composite ainsi réalisé présente une masse similaire à un OGV en métal creux. La présente invention vise donc à proposer une solution permettant d’optimiser le gain en masse et de réduire le coût de fabrication d’une telle structure composite. 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 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d’un ensemble propulsif ; La figure 2 est une vue en perspective d’une aube d’un carter intermédiaire de l’ensemble propulsif, l’aube comprenant une pale ; La figure 3 est une vue en section transversale schématique d’une pale selon l’invention ; La figure 4a est une vue analogue à la figure 3, montrant une préforme tridimensionnelle ; La figure 4b est une vue analogue à la figure 4a, montrant la préforme tridimensionnelle présentant une déliaison interne ; La figure 4c est une vue analogue à la figure 4a, montrant la préforme tridimensionnelle en cours de déformation ; La figure 5 est une vue à caractère schématique en coupe longitudinale d’une aube selon l’invention dans laquelle le mandrin est inséré ; La figure 6 est une vue à caractère schématique en coupe radiale d’une aube selon l’invention dans laquelle le mandrin est inséré ; La figure 7 est une vue analogue à la figure 8 montrant le mandrin en cours de retrait ; La figure 8 est une vue de détail d’une aube et d’un outillage selon l’invention. Procédé de fabrication d’une pièce creuse (16) en matériau composite pour une turbomachine d’aéronef, ce procédé comprenant les étapes suivantes : a) on réalise une préforme (30a) par tissage en trois dimensions de fils ; b) on découpe ladite préforme tissée (30a) de sorte à ménager une déliaison (26) interne ; c) on déforme ladite préforme découpée (30b) de sorte à ménager un orifice (27) à partir de la déliaison (26) interne, la préforme déformée (30c) comprenant alors une première extrémité ouverte (27a) et une seconde extrémité ouverte (27b) opposée à la première extrémité (27a) ; d) on place ladite préforme déformée (30c) dans un moule d’injection ; e) on injecte dans ledit moule d'injection un liant comprenant une résine afin d'imprégner toute la préforme déformée (30c) ; f) on polymérise la résine ; et g) on sort du moule une pièce composite (16) ; ce procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte encore les étapes suivantes : h) on positionne un mandrin souple (31) présentant une forme prédéterminée dans l’orifice (27) ménagé dans la préforme déformée (30c) à partir de l’une (27b) des première et seconde extrémités ouvertes (27a, 27b) avant l’étape e) d’injection de la résine ; i) on retire le mandrin souple (31) à partir de l’une (27b) des première et seconde extrémités ouvertes (27a, 27b) après l’étape f) de polymérisation de la résine ou après l’étape g) de démoulage, la pièce en composite (16) présentant alors un noyau creux (25). Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une étape préliminaire de traitement du mandrin souple (31) au moyen d’un démoulant liquide. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend encore, après l’étape c) de déformation de la préforme découpée (30b), une étape c’) de positionnement d’un élément de remplissage (28) au niveau de l’autre (27a) des première et seconde extrémités ouvertes (27a, 27b), les étapes h) de positionnement du mandrin souple (31) et i) de retrait du mandrin souple (31) se faisant par l’extrémité ouverte opposée (27b). Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend encore, après l’étape c’) de positionnement d’un élément de remplissage (28) au niveau de ladite l’autre (27a) des première et seconde extrémités ouvertes (27a, 27b), une étape c’’) de positionnement d’une contre-plaque (29) au niveau de l’autre (27a) des première et seconde extrémités ouvertes (27a, 27b). Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape j) de fermeture de l’une (27b) des première et seconde extrémités ouvertes (27a, 27b) de la pièce creuse (16) en composite. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’étape j) de fermeture de l’une (27b) des première et seconde extrémités ouvertes (27a, 27b) de la pièce creuse (16) est réalisée par bouchage au moyen d’une résine à froid. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l’étape j) de fermeture de l’une (27b) des première et seconde extrémités ouvertes (27a, 27b) de la pièce creuse (16) est réalisée par collage d’une contre-plaque préformée en composite. Elément aubagé profilé, tel qu’une aube (16) de stator, pour un ensemble propulsif (1), caractérisé en ce qu’il est obtenu selon le procédé de l’une quelconque des revendications 1 à 7. Outillage de fabrication d’une pièce creuse (16) en matériau composite pour une turbomachine (2) d’aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte un mandrin souple (31), par exemple en silicone, configuré pour la réalisation du procédé selon l’une des revendications 1 à 7. Outillage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend encore un insert (32) configuré pour assurer l’étanchéité à l’injection d’une sur-longueur (31a) que présente le mandrin souple (31) permettant sa préhension à l’étape h) de positionnement et à l’étape i) de retrait.