Brevet FR3124198A1 — publié le 20221223

Préforme fibreuse tissée à zone de déliaison refermée au moins partiellement par couture L’invention concerne une préforme fibreuse d’une pièce (1) de turbomachine, formée par tissage tridimensionnel de premiers et de deuxièmes fils, ladite préforme fibreuse définissant des portions fibreuses déliées non tissées entre elles sur une zone de déliaison et définissant entre elles un volume intérieur, les portions fibreuses déliées étant reliées dans la zone de déliaison par couture sur une zone cousue (20) qui délimite le volume intérieur, dans laquelle la préforme fibreuse a une armure de tissage évolutive présentant, au moins dans la zone cousue, une modification du mouvement des premiers fils à cœur des portions fibreuses de sorte à ce qu’ils demeurent intercalés entre deux couches consécutives de deuxièmes fils. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Préforme fibreuse tissée à zone de déliaison refermée au moins partiellement par couture La présente invention concerne une préforme fibreuse destinée à former un renfort de pièce de turbomachine, formée par tissage tridimensionnel et définissant des portions fibreuses déliées non tissées entre elles sur une zone de déliaison. La zone de déliaison est refermée en tout ou partie par couture et la préforme fibreuse présente une armure de tissage qui a été modifiée localement de sorte à améliorer sa compatibilité avec la couture. L’invention vise également une ébauche fibreuse destinée à former une telle préforme fibreuse après mise en forme et couture, ainsi qu’une pièce de turbomachine et un procédé de fabrication associés. Les pièces d’aéronef sont communément réalisées en matériau composite, comprenant un renfort fibreux et une matrice présente dans la porosité de ce renfort dans un objectif de réduction de la masse tout en conservant de bonnes propriétés mécaniques. Le renfort fibreux peut être obtenu par tissage tridimensionnel ou encore par empilement de strates de tissu bidimensionnel. On connait en particulier US 2013017093 qui décrit une pale d’hélice d’aéronef comprenant un renfort fibreux comprenant deux portions fibreuses formant un profil aérodynamique et définissant entre elles un volume intérieur dans lequel un insert de conformation de plus faible densité est présent. Cette solution permet de réduire davantage encore la masse tout en conservant des propriétés mécaniques satisfaisantes. La problématique de réduction de la masse et de conservation des propriétés mécaniques par passage au matériau composite se pose, en particulier, pour les aubes de turbomachine, en particulier les aubes directrices de sortie ou redresseurs de flux (« Outlet Guide Vane » ; « OGV ») qui subissent des charges mécaniques conséquentes en fonctionnement. Il est souhaitable de fournir des aubes de turbomachine en matériau composite ayant une masse réduite tout en présentant une tenue mécanique optimisée. L’invention concerne une préforme fibreuse d’une pièce de turbomachine, formée par tissage tridimensionnel de premiers et de deuxièmes fils, ladite préforme fibreuse définissant des portions fibreuses déliées non tissées entre elles sur une zone de déliaison et définissant entre elles un volume intérieur, les portions fibreuses déliées étant reliées dans la zone de déliaison par couture sur une zone cousue qui délimite le volume intérieur, dans laquelle la préforme fibreuse a une armure de tissage évolutive présentant, au moins dans la zone cousue, une modification du mouvement des premiers fils à cœur des portions fibreuses de sorte à ce qu’ils demeurent intercalés entre deux couches consécutives de deuxièmes fils. La zone de déliaison peut constituer une zone d’initiation de fissures qui peuvent conduire à une défaillance de la pièce en fonctionnement. L’invention propose ainsi de réaliser une couture, avant formation de la matrice, pour refermer tout ou partie de la zone de déliaison et renforcer le lien mécanique entre les portions fibreuses afin d’améliorer la tenue mécanique de la pièce. Pour obtenir des performances mécaniques optimales, l’invention propose également de modifier l’armure de tissage dans la zone destinée à être cousue en limitant localement le mouvement des premiers fils à cœur dans la direction de superposition des couches de deuxièmes fils, qui correspond par exemple à la direction d’épaisseur de la préforme. En limitant l’évolution des premiers fils à cœur dans la profondeur des couches de deuxièmes fils, les premiers fils se rapprochent ainsi d’une extension à la perpendiculaire par rapport au(x) fil(s) de couture permettant ainsi de réduire leur endommagement lors de la couture et de ne pas induire de perturbations dans le tissage de la pièce, afin de limiter l’apparition de zones de fragilisation du matériau. Dans un exemple de réalisation, les deuxièmes fils sont répartis sur plusieurs niveaux le long d’une direction transverse aux premiers fils, et les premiers fils à cœur des portions fibreuses demeurent intercalés entre deux niveaux consécutifs au moins dans la zone cousue. Une telle caractéristique permet de limiter davantage encore l’extension des premiers fils dans la profondeur des couches de deuxièmes fils, améliorant ainsi davantage encore la tenue mécanique de la pièce. Dans un exemple de réalisation, la préforme fibreuse comprend sur la zone cousue des premiers fils de surface présentant le même mouvement qu’en dehors de la zone cousue. Une telle caractéristique permet avantageusement de ne pas affecter l’état de surface de la préforme et de la pièce sur la zone cousue, tout en bénéficiant de l’amélioration de la tenue mécanique. Dans un exemple de réalisation, la zone cousue comprend une première couture sur une première région et une deuxième couture, distincte de la première couture, sur une deuxième région distincte de la première région. Une telle caractéristique participe à améliorer davantage encore la tenue mécanique de la pièce, en adaptant la couture aux sollicitations locales subies par la pièce en fonctionnement. A titre d’exemple, les première et deuxième coutures peuvent différer par l’un au moins du nombre de passage de couture, du point de couture ou de la densité du point de couture. Dans un exemple de réalisation, la zone cousue comprend l’un au moins d’un point de couture 102, 301 ou 302. Le choix de ces points de couture participe à optimiser le compromis entre la tenue mécanique et la simplicité de réalisation du point. Dans un exemple de réalisation, la zone cousue est espacée d’un bord de la préforme fibreuse d’un espacement compris entre 0,5*L et L, où L désigne une largeur d’un motif de tissage de la préforme fibreuse en dehors de la zone cousue, ledit espacement étant au minimum égal à la largeur de deux colonnes de deuxièmes fils. Dans ce cas, la zone cousue est positionnée relativement près du bord tout en étant significativement espacée de ce dernier, afin d’éviter tout risque de compromettre la tenue du ou des point(s) de couture par effet de bord. Dans un exemple de réalisation, la modification du mouvement des premiers fils à cœur est réalisée sur une zone de tissage adapté s’étendant sur un nombre de colonnes de deuxièmes fils au moins égal à N+2, où N désigne le nombre de passage de couture dans la zone cousue. Une telle caractéristique permet avantageusement de tolérer une incertitude sur le positionnement de la zone cousue lors de sa réalisation en disposant d’une marge d’au moins deux colonnes de deuxièmes fils, ce qui participe à améliorer davantage encore la tenue mécanique de la pièce obtenue. Dans un exemple de réalisation, la préforme fibreuse est une préforme d’aube de turbomachine. En particulier, la préforme fibreuse peut être une préforme d’une aube directrice de sortie. La préforme fibreuse peut comprendre au moins une région de plateforme, la zone cousue étant espacée de ladite au moins une région de plateforme d’un espacement au moins égal à 5% de la hauteur de la préforme fibreuse. Une telle caractéristique permet avantageusement de garantir que la couture et la modification locale du tissage associée soient significativement espacées de la région de plateforme, laquelle subit des charges particulièrement importantes en fonctionnement et présente une forme tridimensionnelle relativement complexe, afin de les situer dans une zone de l’aube moins chargée. L’invention vise également une ébauche fibreuse destinée à former une préforme fibreuse telle que décrite plus haut, ladite ébauche fibreuse étant formée par tissage tridimensionnel de premiers et de deuxièmes fils et définissant des portions fibreuses déliées non tissées entre elles sur une zone de déliaison qui définissent entre elles un volume intérieur, les portions fibreuses déliées étant aptes à être reliées dans la zone de déliaison par couture sur une zone apte à être cousue, dans laquelle l’ébauche fibreuse a une armure de tissage évolutive présentant, au moins dans la zone apte à être cousue, une modification du mouvement des premiers fils à cœur de sorte à ce qu’ils demeurent intercalés entre deux couches consécutives de deuxièmes fils. Cette ébauche correspond à un produit intermédiaire permettant d’obtenir la préforme décrite plus haut après mise en forme et couture de la zone apte à être cousue. Les caractéristiques décrites plus haut pour la préforme fibreuse demeurent applicables à l’ébauche fibreuse mutatis mutandis . L’invention vise également une pièce de turbomachine en matériau composite comprenant au moins une préforme fibreuse telle que décrite plus haut et une matrice densifiant une porosité de cette préforme fibreuse. La pièce peut être une pièce de turbomachine d’aéronef. L’invention vise également une turbomachine comprenant une pièce de turbomachine telle que décrite plus haut. La turbomachine peut être une turbomachine d’aéronef. L’invention vise également un aéronef équipé d’au moins une turbomachine telle que décrite plus haut. L’invention vise également un procédé de fabrication d’une pièce telle que décrite plus haut, comprenant au moins : - la fabrication d’une ébauche fibreuse telle que décrite plus haut, - la mise en forme de l’ébauche, - la couture de la zone apte à être cousue, après mise en forme, de sorte à relier les portions fibreuses dans la zone de déliaison et obtenir la préforme fibreuse, et - la formation de la matrice dans une porosité de la préforme fibreuse ainsi obtenue. Dans un exemple de réalisation, la mise en forme comprend l’introduction d’un insert de conformation en matériau fugitif dans le volume intérieur et le procédé comprend, après la formation de la matrice, l’élimination de l’insert de conformation. Dans ce cas, on obtient une pièce en matériau composite qui est creuse, ayant un volume intérieur vide. On ne sort, bien entendu, pas du cadre de l’invention si l’insert de conformation n’est pas destiné à être éliminé mais à rester dans la pièce, par exemple de sorte à alléger sa masse par rapport à une pièce monolithique sans déliaison. La représente, de manière schématique et partielle, un exemple de pièce selon l’invention, formant une aube directrice de sortie. La représente, de manière schématique, une section de la pièce de la selon II-II. La représente, de manière schématique, une section d’une variante d’aube directrice de sortie selon l’invention. La représente, de manière schématique, le positionnement de la zone cousue sur la préforme destinée à former la pièce de la . La représente un détail de la . La est une vue en coupe partielle à échelle agrandie d’un premier plan de l’armure de tissage de la préforme de la en dehors de la zone de déliaison. La est une vue en coupe partielle à échelle agrandie du premier plan de l’armure de tissage de la préforme de la dans la zone de déliaison, en dehors de la zone cousue. La est une vue en coupe partielle à échelle agrandie du premier plan de l’armure de tissage de la préforme de la dans la zone cousue. La est une vue en coupe partielle à échelle agrandie d’un deuxième plan de l’armure de tissage de la préforme de la dans la zone cousue. La est une vue en coupe partielle à échelle agrandie d’un troisième plan de l’armure de tissage de la préforme de la dans la zone cousue. La est une vue en coupe partielle à échelle agrandie d’un quatrième plan de l’armure de tissage de la préforme de la dans la zone cousue. La représente, de manière schématique, un point de couture 301 utilisable dans le cadre de l’invention pour former la zone cousue. La représente, de manière schématique, un point de couture 302 utilisable dans le cadre de l’invention pour former la zone cousue. La représente, de manière schématique, un point de couture 102 utilisable dans le cadre de l’invention pour former la zone cousue. La représente, de manière schématique, une variante de préforme selon l’invention dans laquelle il y a eu introduction de l’insert de conformation par un autre côté que dans le cas des figures 1 et 4. La représente, de manière schématique, une autre variante de préforme selon l’invention dans laquelle il y a eu introduction de l’insert de conformation par un autre côté que dans le cas des figures 1 et 4. La est un ordinogramme d’un exemple de procédé selon l’invention. Préforme fibreuse (10) d’une pièce (1 ; 1a ; 1b) de turbomachine, formée par tissage tridimensionnel de premiers (2 ; 2a) et de deuxièmes fils (4), ladite préforme fibreuse définissant des portions fibreuses (14) déliées non tissées entre elles sur une zone de déliaison (12) et définissant entre elles un volume intérieur (16), les portions fibreuses déliées étant reliées dans la zone de déliaison par couture sur une zone cousue (20) qui délimite le volume intérieur, dans laquelle la préforme fibreuse a une armure de tissage évolutive présentant, au moins dans la zone cousue, une modification du mouvement des premiers fils à cœur (2) des portions fibreuses de sorte à ce qu’ils demeurent intercalés entre deux couches (C) consécutives de deuxièmes fils. Préforme fibreuse (10) selon la revendication 1, dans laquelle les deuxièmes fils (4) sont répartis sur plusieurs niveaux (N1-N16) le long d’une direction transverse aux premiers fils, et dans laquelle les premiers fils à cœur (2) des portions fibreuses (14) demeurent intercalés entre deux niveaux consécutifs au moins dans la zone cousue (20). Préforme fibreuse (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la préforme fibreuse comprend sur la zone cousue (20) des premiers fils de surface (2a) présentant le même mouvement qu’en dehors de la zone cousue. Préforme fibreuse (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la zone cousue (20) comprend une première couture sur une première région et une deuxième couture, distincte de la première couture, sur une deuxième région distincte de la première région. Préforme fibreuse (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la zone cousue (20) comprend l’un au moins d’un point de couture 102, 301 ou 302. Préforme fibreuse (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la zone cousue (20) est espacée d’un bord de la préforme fibreuse d’un espacement (E1) compris entre 0,5*L et L, où L désigne une largeur d’un motif de tissage de la préforme fibreuse en dehors de la zone cousue, ledit espacement étant au minimum égal à la largeur de deux colonnes de deuxièmes fils. Préforme fibreuse (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la modification du mouvement des premiers fils à cœur (2) est réalisée sur une zone (30) de tissage adapté s’étendant sur un nombre de colonnes de deuxièmes fils au moins égal à N+2, où N désigne le nombre de passage de couture dans la zone cousue (20). Préforme fibreuse (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la préforme fibreuse est une préforme d’aube (1 ; 1a ; 1b) de turbomachine. Préforme fibreuse (10) selon la revendication 8, dans laquelle la préforme fibreuse est une préforme d’une aube (1 ; 1a ; 1b) directrice de sortie. Préforme fibreuse (10) selon la revendication 8 ou 9, dans laquelle la préforme fibreuse comprend au moins une région de plateforme (5 ; 7), la zone cousue (20) étant espacée de ladite au moins une région de plateforme d’un espacement (E2 ; E3) au moins égal à 5% de la hauteur (H) de la préforme fibreuse. Ebauche fibreuse destinée à former une préforme fibreuse (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, ladite ébauche fibreuse étant formée par tissage tridimensionnel de premiers (2 ; 2a) et de deuxièmes (4) fils et définissant des portions fibreuses (14) déliées non tissées entre elles sur une zone (12) de déliaison qui définissent entre elles un volume intérieur (16), les portions fibreuses déliées étant aptes à être reliées dans la zone de déliaison par couture sur une zone apte à être cousue, dans laquelle l’ébauche fibreuse a une armure de tissage évolutive présentant, au moins dans la zone apte à être cousue, une modification du mouvement des premiers fils à cœur (2) de sorte à ce qu’ils demeurent intercalés entre deux couches (C) consécutives de deuxièmes fils. Pièce de turbomachine (1 ; 1a ; 1b) en matériau composite comprenant au moins une préforme fibreuse (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 et une matrice densifiant une porosité de cette préforme fibreuse. Procédé de fabrication d’une pièce (1 ; 1a ; 1b) selon la revendication 12, comprenant au moins : - la fabrication (E10) d’une ébauche fibreuse selon la revendication 11, - la mise en forme de l’ébauche, - la couture (E30) de la zone apte à être cousue, après mise en forme, de sorte à relier les portions fibreuses (14) dans la zone de déliaison (12) et obtenir la préforme fibreuse (10), et - la formation de la matrice (E40) dans une porosité de la préforme fibreuse ainsi obtenue. Procédé selon la revendication 13, dans lequel la mise en forme comprend un insert de conformation (18) en matériau fugitif dans le volume intérieur (16) et le procédé comprenant, après la formation de la matrice, l’élimination de l’insert de conformation.