Brevet FR3136189A1 — publié le 20231208

Pièce en matériau composite à capacité d’absorption des chocs améliorée, et procédé de fabrication d’une telle pièce La présente invention concerne une pièce en matériau composite à capacité d’absorption des chocs améliorée, comprenant un renfort fibreux ayant une armure textile évolutive (1) et densifié par une matrice, ladite armure textile évolutive comprenant (i) au moins une portion structurale (3) formée par tissage tridimensionnel de premiers fils (10) avec des deuxièmes fils (20) et dans laquelle tout ou partie des premiers fils présentent un premier embuvage, et (ii) au moins une portion d’amortissement (5) dans laquelle tout ou partie des premiers fils sont écartés de sorte à présenter un deuxième embuvage supérieur au premier embuvage et à définir ainsi dans la pièce des cavités d’absorption des chocs ayant un manque de matière ou remplies par un matériau d’absorption des chocs distinct de la matrice. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Pièce en matériau composite à capacité d’absorption des chocs améliorée, et procédé de fabrication d’une telle pièce La présente invention concerne une pièce en matériau composite à capacité d’absorption des chocs améliorée définissant des cavités d’absorption des chocs ayant un manque de matière ou remplies par un matériau d’absorption des chocs, ainsi que la fabrication d’une telle pièce mettant en œuvre un écartement de fils du renfort en vue de former ces cavités. Les pièces en matériau composite sont de plus en plus utilisées dans les turbomachines aéronautiques dans une optique d’allègement des structures par rapport aux matériaux métalliques, tout en garantissant les propriétés mécaniques désirées. A ce titre, le carter de soufflante d’aéronef peut être formé par tissage tridimensionnel d’une bande en fils de carbone qui est ensuite enroulée sur un outillage puis densifiée par une matrice organique. Le carter doit assurer une fonction de rétention en retenant les débris ingérés à l’intérieur du moteur, ou les aubes ou fragments d’aubes projetés par centrifugation, afin d’éviter qu’ils ne traversent le carter et n’atteignent d’autres parties de l’aéronef. Les solutions connues répondent efficacement à ces problèmes mais il demeure possible d’améliorer encore l’absorption d’énergie lors d’un impact sur une pièce en matériau composite. La présente invention concerne une pièce en matériau composite à capacité d’absorption des chocs améliorée, comprenant un renfort fibreux ayant une armure textile évolutive et densifié par une matrice, ladite armure textile évolutive comprenant (i) au moins une portion structurale formée par tissage tridimensionnel de premiers fils avec des deuxièmes fils et dans laquelle tout ou partie des premiers fils présentent un premier embuvage, et (ii) au moins une portion d’amortissement dans laquelle tout ou partie des premiers fils sont écartés de sorte à présenter un deuxième embuvage supérieur au premier embuvage et à définir ainsi dans la pièce des cavités d’absorption des chocs ayant un manque de matière ou remplies par un matériau d’absorption des chocs distinct de la matrice. La présence des cavités d’absorption des chocs ménagées au sein même de l’armure textile du fait de l’écartement local des premiers fils permet de casser la propagation des ondes de choc. En outre, l’écrasement des premiers fils écartés situés autour de ces cavités permet de dissiper l’énergie cinétique, ce qui réduit très significativement la transmission de l’accélération sur le reste de la structure. L’invention fournit ainsi une pièce en matériau composite à capacité d’absorption des chocs améliorée. Dans un exemple de réalisation, l’armure textile évolutive comprend, le long d’une direction d’impact potentiel, une alternance de portions structurales et de portions d’amortissement Une telle caractéristique permet d’améliorer davantage encore l’atténuation de l’énergie lors de l’impact. Dans un exemple de réalisation, l’armure textile évolutive comprend une première portion d’amortissement dans laquelle tout ou partie des premiers fils sont écartés de sorte à présenter le deuxième embuvage, et une deuxième portion d’amortissement dans laquelle tout ou partie des premiers fils sont écartés de sorte à présenter un troisième embuvage supérieur au premier embuvage et différent du deuxième embuvage. Une telle caractéristique permet d’adapter plus finement la tenue mécanique de la pièce aux sollicitations rencontrées sur des zones différentes de la pièce. Dans un exemple de réalisation, le premier embuvage est inférieur ou égal à 2%, et le deuxième embuvage, et l’éventuel troisième embuvage, supérieur ou égal à 4%. Une telle caractéristique participe à optimiser la tenue mécanique de la pièce aux chocs. Dans un exemple de réalisation, les premiers fils écartés de ladite au moins une portion d’amortissement appartiennent à des couches unidirectionnelles de fils. Une telle caractéristique présente l’avantage de simplifier l’opération textile de tissage de l’armure textile évolutive et peut être privilégiée pour des armures relativement complexes dans la portion structurale. En variante, les premiers fils écartés de ladite au moins une portion d’amortissement sont tissés par tissage tridimensionnel. Une telle caractéristique permet de s’affranchir d’une réalisation d’une étape d’écartement des premiers fils postérieure au tissage. Dans un exemple de réalisation, la pièce est en matériau composite à matrice organique. En particulier, la pièce peut être un carter de soufflante, ou une aube de soufflante. Plus généralement, la pièce peut être une pièce de turbomachine, notamment de turbomachine aéronautique. L’invention vise également un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite telle que décrite plus haut, comprenant : - la formation d’une préforme fibreuse de la pièce à obtenir présentant l’armure textile évolutive avec, dans ladite au moins une portion d’amortissement, tout ou partie des premiers fils écartés par des écarteurs accessibles depuis l’extérieur de la préforme ou en matériau d’absorption des chocs, et - la densification de la préforme fibreuse par la matrice, le procédé comprenant éventuellement en outre, après la densification, un retrait ou une élimination des écarteurs accessibles depuis l’extérieur de la préforme afin d’obtenir la pièce avec des cavités d’absorption des chocs ayant un manque de matière. La représente, de manière schématique et partielle, une bande fibreuse destinée à former le renfort fibreux d’un carter de soufflante selon l’invention ainsi que l’évolution de l’armure textile le long de la bande. La représente une préforme du carter obtenue par enroulement de la bande de la . La représente, de manière schématique et partielle en vue linéaire, l’armure textile évolutive de la densifiée par la matrice. La représente, de manière schématique et partielle, une variante de portion d’amortissement d’une armure textile évolutive utilisable dans le cadre de l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, une variante d’armure textile évolutive destinée à former le renfort fibreux d’une aube de soufflante. Pièce (11) en matériau composite à capacité d’absorption des chocs améliorée, comprenant un renfort fibreux ayant une armure textile (1) évolutive et densifié par une matrice (40), ladite armure textile évolutive comprenant (i) au moins une portion structurale (3 ; 3b) formée par tissage tridimensionnel de premiers fils (10) avec des deuxièmes fils (20) et dans laquelle tout ou partie des premiers fils présentent un premier embuvage, et (ii) au moins une portion d’amortissement (5 ; 5a ; 5b) dans laquelle tout ou partie des premiers fils sont écartés de sorte à présenter un deuxième embuvage supérieur au premier embuvage et à définir ainsi dans la pièce des cavités (300) d’absorption des chocs ayant un manque de matière ou remplies par un matériau d’absorption (32) des chocs distinct de la matrice. Pièce (11) selon la revendication 1, dans laquelle l’armure textile (1) évolutive comprend, le long d’une direction d’impact (DI) potentiel, une alternance de portions structurales (3) et de portions d’amortissement (5). Pièce (11) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’armure textile (1) évolutive comprend une première portion d’amortissement dans laquelle tout ou partie des premiers fils (10) sont écartés de sorte à présenter le deuxième embuvage, et une deuxième portion d’amortissement dans laquelle tout ou partie des premiers fils sont écartés de sorte à présenter un troisième embuvage supérieur au premier embuvage et différent du deuxième embuvage. Pièce (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le premier embuvage est inférieur ou égal à 2%, et le deuxième embuvage, et l’éventuel troisième embuvage, supérieur ou égal à 4%. Pièce (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle les premiers fils (10) écartés de ladite au moins une portion d’amortissement appartiennent à des couches unidirectionnelles de fils. Pièce (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle les premiers fils (10) écartés de ladite au moins une portion d’amortissement sont tissés par tissage tridimensionnel. Pièce (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la pièce est en matériau composite à matrice organique. Pièce (11) selon la revendication 7, dans laquelle la pièce est un carter de soufflante, ou une aube de soufflante. Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant : - la formation d’une préforme fibreuse de la pièce à obtenir présentant l’armure textile évolutive avec, dans ladite au moins une portion d’amortissement (5 ; 5a ; 5b), tout ou partie des premiers fils (10) écartés par des écarteurs (30) accessibles depuis l’extérieur de la préforme ou en matériau (32) d’absorption des chocs, et - la densification de la préforme fibreuse par la matrice (40), le procédé comprenant éventuellement en outre, après la densification, un retrait ou une élimination des écarteurs accessibles depuis l’extérieur de la préforme afin d’obtenir la pièce avec des cavités (300) d’absorption des chocs ayant un manque de matière.