Brevet FR3130679A1 — publié le 20230623

Le dispositif (1) de fabrication d’une pièce en matériau composite pour un ensemble propulsif d’aéronef comporte un moule (2) comprenant une cavité (4) recevant une préforme (3) fibreuse apte à être imprégnée par une résine, un réservoir (16) extérieur au moule (2) et contenant la résine, cette résine comportant un élément durcisseur comportant des particules solides, au moins un élément de chauffage du moule (2) à une première température prédéterminée de sorte à faciliter de l’injection de la résine, et un circuit d’injection (11) s’étendant entre le réservoir et la cavité (4) pour injecter la résine dans la cavité (4). Le circuit d’injection (11) comporte au moins un canal de réchauffage (12) situé à l’intérieur du moule (2) et configuré pour chauffer la résine à une seconde température, qui est supérieure à ladite première température et qui est prédéterminée de sorte à dissoudre lesdites particules solides. Figure pour l'abrégé : Figure 4 DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE FABRICATION D’UNE PIÈCE EN MATÉRIAU COMPOSITE POUR UN ENSEMBLE PROPULSIF D’AÉRONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un dispositif de fabrication d’une pièce en matériau composite pour un ensemble propulsif d’aéronef. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite pour un ensemble propulsif d’aéronef. Arrière-plan technique L’utilisation de matériaux composites est particulièrement avantageuse dans l’industrie aéronautique car ces matériaux sont relativement légers et ont de bonnes propriétés mécaniques. Un matériau composite classiquement utilisé pour l’aéronautique comprend une préforme fibreuse noyée dans une résine polymérique. La préforme peut être issue d’un tissage en trois dimensions ou peut être obtenue par drapage et superposition de plusieurs tissus. Le tissage peut être réalisé à partir de fibres de carbone, d’aramide, de verre, etc. La résine peut être injectée dans la préforme ou bien la préforme peut être préalablement imprégnée avec la résine. La mise en forme de la pièce finale est en général réalisée au moyen d’un dispositif 1 comportant un moule 2A. Dans le cas où une résine doit être injectée dans une préforme 3, la préforme 3 est découpée pour obtenir la géométrie souhaitée puis disposée dans la cavité 4 d’un moule 2A et le moule 2 est recouvert d’un contre-moule 2B. Le dispositif 1, tel que représenté sur la , comprend un port d’injection 5 de résine dans la cavité 4 du moule ainsi qu’un port de mise sous vide de la cavité 4 du moule 2A. Il peut également comprendre un joint d’étanchéité 6 réalisé dans un matériau rétractable qui peut changer de volume en fonction de la température du moule 2A de sorte à générer une pression supplémentaire entre le moule et le contre-moule 2B. Cela contribue à l’élimination de tout surplus de résine. Dans le cas où la préforme est déjà imprégnée avec la résine, la préforme est disposée dans la cavité d’un moule qui peut être recouverte avec un contre-moule. Le dispositif comprend également un port d’injection de résine dans la cavité du moule ainsi qu’un port de mise sous vide de la cavité du moule. La pièce finale peut être, par exemple, une aube 7, en particulier de soufflante, comme celle représentée sur la . De manière générale, la résine injectée dans le moule 2A est de type époxyde. Ce type de résine peut être formé par un mélange de macromolécules époxydes sous forme liquide et un élément durcisseur sous forme solide. Il est bien connu d’intégrer au moule 2A, 2B un réchauffeur 10 agencé entre le port d’injection 5 et la cavité 4. La présence d’un tel réchauffeur 10 dans le moule est représentée sur la . Ce type de réchauffeur 10 chauffe la résine à une température correspondant généralement à la température optimale d’injection, c’est-à-dire la température pour laquelle la viscosité de la résine est minimale ce qui facilite son injection dans la cavité 4. Or, la température d’injection ne correspond que très rarement à la température de dissolution de l’élément durcisseur dans la résine. Dans ce cas, il est possible que certaines particules solides de l’élément durcisseur ne soient pas intégralement dissoutes dans le liquide époxyde, ce qui peut gêner fortement le processus de polymérisation de la résine et donc dégrader les propriétés mécaniques de la pièce finale. Il est possible de remplacer le réchauffeur 10 par un dispositif de chauffage agencé à l’extérieur du moule 2A, 2B et dédié exclusivement à la dissolution de l’élément durcisseur dans le liquide époxyde. Bien que cet agencement permette de découpler les étapes de dissolution et d’injection de la résine dans la préforme 3, elle génère un gaspillage conséquent de résine. La présente invention propose de pallier cet inconvénient par un chauffage local de la résine. L’invention concerne un dispositif de fabrication d’une pièce en matériau composite pour un ensemble propulsif d’aéronef, ledit dispositif comportant : - un moule comprenant une cavité configurée pour recevoir une préforme fibreuse apte à être imprégnée par une résine, - un réservoir extérieur au moule et contenant la résine, cette résine comportant un élément durcisseur comportant des particules solides, - au moins un élément de chauffage du moule à une première température prédéterminée de sorte à faciliter l’injection de la résine dans la cavité, - un circuit d’injection s’étendant entre le réservoir et la cavité et configuré pour injecter ladite résine dans la cavité. Selon l’invention, ledit circuit d’injection comporte au moins un canal de réchauffage situé à l’intérieur du moule et configuré pour chauffer la résine à une seconde température, qui est supérieure à ladite première température et qui est prédéterminée de sorte à dissoudre lesdites particules solides. Ainsi, grâce à l’invention, la circulation de la résine dans le canal de réchauffage qui est à une température supérieure à la température du moule, permet de dissoudre intégralement les particules solides de l’élément durcisseur. Cela améliore, par la suite, les résultats de polymérisation de la résine dans la préforme. Par ailleurs, le circuit d’injection est intégré au moule ce qui permet d’économiser de la résine dans le dispositif de fabrication. Le dispositif de fabrication selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : - ledit au moins un canal de réchauffage est associé à au moins un élément chauffant choisi parmi une résistance électrique, un élément comportant un liquide caloriporteur, un élément de chauffage par induction, et leur combinaison, - ledit au moins un élément chauffant est agencé contre une paroi dudit au moins un canal de réchauffage, - ledit au moins un canal de réchauffage est plat ou plan de façon à ce que la résine qui y circule se présente sous le forme d’un film ; - ledit au moins un canal de réchauffage a une épaisseur comprise entre 0,3 millimètre et 1 millimètre et de préférence environ 0.5 millimètre, - ledit au moins un canal de réchauffage a une longueur comprise entre 10 millimètres et 100 millimètres, préférentiellement entre 30 millimètres et 70 millimètres et de préférence environ 50 millimètres, - ledit au moins un canal de réchauffage est agencé entre une partie supérieure du moule et une partie inférieure du moule, -- le nombre d’éléments chauffants est compris entre 1 et 5, et préférentiellement entre 2 et 4. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite pour un ensemble propulsif d’aéronef, au moyen d’un dispositif selon l’une des caractéristiques précédentes, dans lequel il comprend les étapes successives suivantes : - positionnement de la préforme dans la cavité, - chauffage du moule par au moins un élément de chauffage à une première température, - acheminement de la résine depuis le réservoir jusque dans ledit canal de réchauffage, - chauffage de la résine dans ledit au moins un canal de réchauffage, à la seconde température de sorte à dissoudre les particules solides de la résine, et - injection de la résine chauffée dans la cavité du moule et imprégnation de la préforme, et - chauffage du moule à une température de polymérisation de la résine. Le procédé de fabrication selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : - ladite seconde température est comprise entre 160°Celsius et 200°Celsius, et de préférence comprise entre 165 et 180°Celsius, - ladite première température est comprise entre 80°Celsius et 180°Celsius, de préférence comprise entre 110 et 170°Celsius, et plus préférentiellement entre 155 et 165°Celsius, - la résine est la résine CYCOM® PR 520 commercialisée par la société Solvay. 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 est une vue schématique partielle en coupe d’un exemple de dispositif de fabrication d’une pièce en matériau composite selon l’art antérieur; La est une vue schématique partielle en coupe d’un exemple de dispositif de fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant un réchauffeur selon l’art antérieur; La illustre une aube, en particulier de soufflante, en matériau composite selon l’art antérieur ; La est une vue schématique partielle en coupe d’un dispositif de fabrication selon l’art antérieur ; La est une vue schématique partielle en coupe d’un dispositif de fabrication de pièce en matériau composite selon un mode de réalisation de l’invention ; La est une vue schématique partielle en coupe d’un dispositif de fabrication de pièce en matériau composite selon un autre mode de réalisation ; La illustre schématiquement les étapes principales d’un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite selon un mode de réalisation de l’invention ; La représente un graphe de la viscosité d’une résine utilisée dans le procédé selon un mode de réalisation de l’invention en fonction de la température ; et La représente un graphe du taux de polymérisation d’une résine utilisée dans un procédé de fabrication d’une pièce selon un mode de réalisation de l’invention pour du temps et de la température. Dispositif de fabrication d’une pièce en matériau composite pour un ensemble propulsif d’aéronef, ledit dispositif (1) comportant : - un moule (2) comprenant une cavité (4) configurée pour recevoir une préforme (3) fibreuse apte à être imprégnée par une résine, - un réservoir (16) extérieur au moule (2) et contenant la résine, cette résine comportant un élément durcisseur comportant des particules solides, - au moins un élément de chauffage (2C) du moule (2) à une première température (T1) prédéterminée de sorte à faciliter l’injection de la résine dans la cavité, - un circuit d’injection (11) s’étendant entre le réservoir et la cavité (4) et configuré pour injecter ladite résine dans la cavité (4), caractérisé en ce que ledit circuit d’injection (11) comporte au moins un canal de réchauffage (12) situé à l’intérieur du moule (2) et configuré pour chauffer la résine à une seconde température (T2), qui est supérieure à ladite première température (T1) et qui est prédéterminée de sorte à dissoudre lesdites particules solides. Dispositif (1) de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit au moins un canal de réchauffage (12) est associé à au moins un élément chauffant (13) choisi parmi une résistance électrique, un élément comportant un liquide caloriporteur, un élément de chauffage par induction, et leur combinaison. Dispositif (1) de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit au moins un élément chauffant (13) est agencé contre une paroi (12A) dudit au moins un canal de réchauffage (12). Dispositif (1) de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un canal de réchauffage (12) est plat ou plan de façon à ce que la résine qui y circule se présente sous le forme d’un film. Dispositif (1) de fabrication selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit au moins un canal de réchauffage (12) a une épaisseur (H) comprise entre 0,3 millimètre et 1 millimètre, et de préférence environ 0,5 millimètre. Dispositif (1) de fabrication selon à la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce ledit au moins un canal de réchauffage (12) a une longueur (L) comprise entre 10 millimètres et 100 millimètres, préférentiellement entre 30 millimètres et 70 millimètres et de préférence environ 50 millimètres. Dispositif (1) de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un canal de réchauffage (12) est agencé entre une partie supérieure (2A) du moule (2) et une partie inférieure (2B) du moule (2). Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite pour un ensemble propulsif d’aéronef, au moyen d’un dispositif (1) de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend les étapes successives suivantes : - positionnement (E1) de la préforme (3) dans la cavité (4), - chauffage (E2) du moule par au moins un élément de chauffage (2C) à une première température (T1), - acheminement (E3) de la résine depuis le réservoir (16) jusque dans ledit canal de réchauffage (12), - chauffage (E4) de la résine dans ledit au moins un canal de réchauffage (12), à la seconde température (T2) de sorte à dissoudre les particules solides de la résine, et - injection (E5) de la résine chauffée dans la cavité (4) du moule (2) et imprégnation de la préforme, et - chauffage (E6) du moule à une température de polymérisation de la résine. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite seconde température (T2) est comprise entre 160 et 200°Celsius, et de préférence comprise entre 165 et 180°Celsius. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que ladite première température (T1) est comprise entre 80 et180°Celsius, de préférence comprise entre 110 et 170°Celsius, et plus préférentiellement entre 155 et 165°Celsius. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes 8 à 10, caractérisé en ce que la résine est la résine CYCOM® PR 520 commercialisée par la société Solvay.