Brevet FR3121382A1 — publié le 20221007

Réparation d’une pièce en matériau composite Procédé de réparation d’une pièce en matériau composite (1) comprenant un renfort fibreux présentant un tissage tridimensionnel caractérisé en ce qu’il comprend : - l’identification d’au moins une zone endommagée (20) à la surface de l’aube (11), - la réalisation d’une portion évidée (40) par retrait du matériau composite au niveau de la zone endommagée (20), - le tissage tridimensionnel d’une préforme fibreuse de comblement ayant une forme correspondant à la forme de la portion évidée (40), - l’imprégnation de la préforme fibreuse de la pièce de comblement avec une résine précurseur d’une matrice, - la polymérisation de la résine en matrice afin d’obtenir une pièce de comblement (4) en matériau composite comprenant une préforme fibreuse tissée 3D, - le collage de la pièce de comblement (4) dans la portion évidée (40), ladite pièce de comblement occupant le volume défini par la portion évidée. Figure pour l’abrégé : Fig. 7 Réparation d’une pièce en matériau composite L’invention concerne les réparations de pièces en matériau composite de turbomachines, et plus particulièrement, mais non exclusivement, les réparations d’aubes pour moteurs aéronautiques. Précédemment réalisées en matériau métallique, les aubes de turbomachines sont maintenant réalisées en matériau composite, c’est-à-dire à partir d’une préforme fibreuse densifiée par une matrice, ce qui permet de réaliser des pièces ayant une masse globale moins élevée que ces mêmes pièces lorsqu'elles sont réalisées en matériau métallique tout en présentant une résistance mécanique au moins équivalente sinon supérieure. Les aubes peuvent notamment posséder un renfort fibreux réalisé par tissage tridimensionnel, afin d’améliorer encore leurs propriétés mécaniques. Si l’utilisation d’aubes en matériau composite permet de réduire la masse globale de la turbomachine, leur réparation en cas d’endommagement peut être problématique. En effet, une solution existante, comme celle décrite dans le document US 2007/0095457, consiste à coller un patch fibreux pré-imprégné sur la zone endommagée ou la zone à reprendre de la pièce en matériau composite, le patch pouvant être constitué d’un ou plusieurs plis fibreux. Toutefois, ce type de solution présente un risque de délaminage du patch collé et fait perdre une partie des avantages d’un tissage tridimensionnel. Le document WO2020178500 propose une solution plus adaptée aux pièces réalisées par tissage tridimensionnel, qui consiste à évider la zone endommagée de la pièce et à la combler par une préforme fibreuse pré-imprégnée. La préforme fibreuse est pré-imprégnée avant ou après avoir été insérée dans la portion évidée, et est ensuite polymérisée afin d’adhérer totalement à la pièce à réparer. Toutefois, cette solution requiert un outillage complet et une installation conséquente pour pouvoir pré-imprégner et polymériser la préforme fibreuse de comblement dans la pièce à réparer. Cette méthode de réparation n’est donc pas adaptée à tous les sites de réparation. En outre, cette méthode de réparation implique un faible contrôle de la géométrie de la préforme fibreuse de comblement, du fait de son caractère pré-imprégné. Ainsi, ses dimensions peuvent difficilement être corrigées si l’insertion pose problème. L’invention a pour but de proposer une solution pour la réparation d’une pièce en matériau composite réalisée par tissage tridimensionnel, par exemple une aube de turbomachine, ne présentant pas les inconvénients de l’art antérieur. Ce but est atteint grâce à un procédé de réparation d’une pièce en matériau composite comprenant un renfort fibreux présentant un tissage tridimensionnel entre une pluralité de fils de chaîne et une pluralité de fils de trame, le dit renfort fibreux étant densifié par une matrice, caractérisé en ce qu’il comprend : - l’identification d’au moins une zone endommagée à la surface de la pièce, - la réalisation d’une portion évidée par retrait du matériau composite au niveau de la zone endommagée, - le tissage tridimensionnel d’une préforme fibreuse de comblement ayant une forme correspondant à la forme de la portion évidée, - l’imprégnation de la préforme fibreuse de la pièce de comblement avec une résine précurseur d’une matrice, - la polymérisation de la résine en matrice afin d’obtenir une pièce de comblement en matériau composite comprenant une préforme fibreuse tissée 3D, - l’application d’une colle contenant au moins un solvant à la surface de la portion évidée, - le placement de la pièce de comblement dans la portion évidée, ladite pièce de comblement occupant le volume défini par la portion évidée. Cette méthode de réparation permet de réaliser l’étape de placement de la pièce de comblement dans la pièce à réparer sans outillage complexe. Ainsi, le site de réparation peut s’affranchir du matériel nécessaire à une imprégnation, à une densification ou à une polymérisation pour réparer une pièce. Notamment, le site de réparation n’a pas besoin d’être équipé du matériel nécessaire à la réalisation de moulage par transfert dit RTM ("Resin Transfert Moulding"). En effet, la fabrication de la pièce de comblement peut être réalisée sur un autre site. En outre, la pièce de comblement étant solide, celle-ci peut facilement être rectifiée ou usinée si ses dimensions doivent être corrigées avant placement dans la portion évidée. Selon une caractéristique particulière de l’invention, la pièce en matériau composite est une aube de turbomachine. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’étape de placement de la pièce de comblement comprend une mise sous vide de la jonction entre la pièce de comblement et la portion évidée jusqu’à l’élimination du solvant de la colle. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’étape de placement de la pièce de comblement comprend une mise sous pression de la pièce de comblement et de la portion évidée. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la mise sous pression s’effectue par autoclave. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la mise sous pression s’effectue à l’aide d’un outillage comprenant au moins une surface chauffante mise en contact avec la pièce de comblement. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le procédé comprend en outre une étape de polymérisation de la colle à une température supérieure à 120°C. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le procédé comprend en outre une étape de polymérisation de la colle à température ambiante. La illustre schématiquement une armure de tissage tridimensionnel de type interlock. La est une vue schématique d’une aube de turbomachine comprenant une zone endommagée. La est une vue en coupe partielle de la zone endommagée de l’aube illustrée sur la selon le plan de coupe II. La est une vue en coupe partielle de la portion évidée selon la méthode « scarf » de l’aube illustrée sur la . La est une vue en coupe partielle de la portion évidée selon la méthode « scarf » de l’aube illustrée sur la et de la pièce de comblement associée. La est une vue en coupe partielle de la portion évidée selon la méthode « step » de l’aube illustrée sur la . La est une vue en coupe partielle de la portion évidée selon la méthode « step » de l’aube illustrée sur la et de la pièce de comblement associée. La est vue en coupe partielle de la portion évidée selon la méthode « step » de l’aube illustrée sur la , comblée par la pièce de comblement associée et disposée dans un outillage de mise sous pression selon l’invention. Procédé de réparation d’une pièce en matériau composite (1) comprenant un renfort fibreux présentant un tissage tridimensionnel entre une pluralité de fils de chaîne et une pluralité de fils de trame, le dit renfort fibreux étant densifié par une matrice, caractérisé en ce qu’il comprend : - l’identification d’au moins une zone endommagée (20) à la surface (11) de la pièce, - la réalisation d’une portion évidée (30 ; 40) par retrait du matériau composite au niveau de la zone endommagée (20), - le tissage tridimensionnel d’une préforme fibreuse de comblement ayant une forme correspondant à la forme de la portion évidée (30 ; 40), - l’imprégnation de la préforme fibreuse de la pièce de comblement avec une résine précurseur d’une matrice, - la polymérisation de la résine en matrice afin d’obtenir une pièce de comblement en matériau composite (3 ; 4) comprenant une préforme fibreuse tissée 3D, - l’application d’une colle (130 ; 140) contenant au moins un solvant à la surface de la portion évidée (31 ; 41), - le placement de la pièce de comblement (3 ; 4) dans la portion évidée, ladite pièce de comblement occupant le volume défini par la portion évidée (30 ; 40). Procédé selon la revendication 1, dans lequel la pièce en matériau composite (1) est une aube de turbomachine. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’étape de placement de la pièce de comblement (3 ; 4) comprend une mise sous vide de la jonction entre la pièce de comblement (3 ; 4) et la portion évidée (30 ; 40) jusqu’à l’élimination du solvant de la colle (130 ; 140). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape de placement de la pièce de comblement (3 ; 4) comprend une mise sous pression de la pièce de comblement (3 ; 4) et de la portion évidée (30 ; 40). Procédé selon la revendication 4, dans lequel la mise sous pression s’effectue par autoclave. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la mise sous pression s’effectue à l’aide d’un outillage (5) comprenant au moins une surface chauffante (51) mise en contact avec la pièce de comblement (3 ; 4). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre une étape de polymérisation de la colle (130 ; 140) à une température supérieure à 120°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre une étape de polymérisation de la colle (130 ; 140) à température ambiante.