Brevet FR3129315A1 — publié le 20230526

Procédé de fabrication d’un composant multicellulaire L’invention concerne un procédé de fabrication d’un composant comprenant une pluralité d’éléments complexes creux comprenant : - le remplissage par un matériau thermoplastique (6) d’une pluralité de cavités de moulage (111), le moule (100) étant maintenu à une première température, - l’application d’une pression de maintien sur le matériau thermoplastique alors que le moule (100) est refroidi jusqu’à une deuxième température, et - l’interruption de la pression de maintien sur le matériau thermoplastique alors que le moule (100) est refroidi jusqu’à une troisième température. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Procédé de fabrication d’un composant multicellulaire La présente invention se rapporte au domaine général des structures ou panneaux comprenant une pluralité d’éléments complexes creux ayant chacune une forme se rétrécissant progressivement entre une base et un sommet. Elle concerne plus particulièrement mais non exclusivement les structures d'atténuation acoustiques utilisées pour réduire les bruits produits dans les moteurs d’avion comme dans les turbines à gaz ou échappement de ceux-ci. Les structures d’atténuation acoustique sont typiquement constituées d'une plaque ou peau de surface acoustique perméable aux ondes acoustiques que l'on souhaite atténuer et d'une plaque ou peau pleine réfléchissante dite « plaque de fermeture », un corps cellulaire, tel qu'un nid d'abeille ou une structure poreuse, étant disposé entre ces deux parois. De façon bien connue, de tels panneaux forment des résonateurs de type Helmholtz qui permettent d'atténuer dans une certaine gamme de fréquences les ondes acoustiques. Des structures d’atténuation acoustique de ce type sont notamment décrites dans les documents US 5 912 442 et GB 2 314 526. Ces structures d’atténuation acoustique sont limitées à des formes de cellules simples telle que celles des alvéoles d’une structure classique de type NIDA®. En conséquence, les performances acoustiques obtenues sont limitées à l’absorption d’une gamme de fréquences très étroite. Une solution pour augmenter la gamme de fréquence d’atténuation acoustique est de superposer deux corps cellulaires ayant des formes et des dimensions de cellules différentes. Cette solution présente l’inconvénient d’augmenter significativement l’encombrement de la structure d’atténuation acoustique. Une autre solution connue consiste à placer des troncs de cône ouverts dans des alvéoles comme décrits dans le document FR 3 082 987. Si cette solution permet de réduire l’encombrement de la structure d’atténuation acoustique, la masse de la structure reste cependant importante et, par conséquent, pénalisante pour des utilisations dans des aéronefs où la maîtrise de la masse globale est toujours recherchée. Les composants acoustiques sont classiquement fabriqués par injection dans un moule fermé, qui représente un mode de réalisation particulièrement peu coûteux. Toutefois, les procédés d’injection classiques ne permettent pas de fabriquer des composants acoustiques très légers et peu encombrants, en particulier dans le cas de structures acoustiques de grandes dimensions. La présente invention a donc pour but principal de proposer une solution de fabrication de composants comprenant une pluralité d’éléments complexes creux remédiant aux inconvénients précités. Conformément à l’invention, ce but est atteint grâce à un procédé de fabrication d’un composant comprenant une pluralité d’éléments complexes creux ayant chacun une forme se rétrécissant progressivement entre une base et un sommet, les éléments complexes creux étant reliés les uns aux autres par un ou plusieurs bords adjacents, le procédé comprenant : - le remplissage par un matériau thermoplastique d’une pluralité de cavités de moulage présentant une forme correspondant à la forme des éléments complexes creux du composant à fabriquer, le moule étant maintenu à une première température supérieure à la température de figeage du matériau thermoplastique, puis - l’application d’une pression de maintien sur le matériau thermoplastique alors que le moule est refroidi jusqu’à atteindre une deuxième température, - l’interruption de la pression de maintien sur le matériau thermoplastique alors que le moule est refroidi jusqu’à atteindre une troisième température, et - le démoulage d’un composant multiéléments complexes comprenant une pluralité d’éléments complexes creux. Le procédé de l’invention permet d’obtenir de façon économique, fiable et répétable des composants multiéléments de forme complexe avec une épaisseur de paroi très faible typiquement inférieure à 0,5 mm. Le composant multiéléments ainsi obtenu permet la fabrication de structures, par exemple d’atténuation acoustique, plus minces donc plus légères tout en respectant les spécifications requises en matière d’encombrement, de performances mécaniques et de masse. En pilotant la température à la surface du moule, et tout particulièrement en effectuant un refroidissement contrôlé, on obtient une meilleure maîtrise du figeage et de la cristallisation du matériau thermoplastique. Ainsi, il est possible d’obtenir une meilleure microstructure et des épaisseurs de parois plus fines qu’avec un procédé d’injection classique. En outre, dans le procédé de l’invention, toutes les cavités de moulage sont remplies avant que le matériau thermoplastique ne commence à figer, si la température est trop faible trop longtemps, ou ne commence à se détériorer, si la température est trop élevée trop longtemps. Ainsi, il est possible d’obtenir des composants de bonne qualité présentant des dimensions plus grandes qu’avec un procédé d’injection classique. On comprend que l’application de la pression de maintien est réalisée simultanément avec le refroidissement jusqu’à la deuxième température. On comprend également que la pression de maintien est appliquée alors que le moule est refroidi jusqu’à atteindre la deuxième température, ce qui n’exclut pas l’application de la pression de maintien au moins en partie durant le remplissage par le matériau composite. Selon une caractéristique particulière de l’invention, le moule comprend une première partie qui comprend la pluralité de cavités de moulage et une deuxième partie située en regard de la première partie, le remplissage des cavités de moulage par le matériau thermoplastique étant réalisé alors que la première partie et la deuxième partie du moule sont espacées d’une distance d’ouverture strictement supérieure à la valeur de l’épaisseur du composant multiéléments à fabriquer, et le refroidissement de la deuxième température à la troisième température étant réalisé alors que la première partie et la deuxième partie du moule sont espacées d’une distance correspondant à l’épaisseur du composant multiéléments à fabriquer. En réalisant le composant par injection-compression, c’est-à-dire en injectant le matériau thermoplastique dans un moule entrouvert, il est possible d’obtenir des parois encore plus fines pour le composant. En effet, en injectant le matériau thermoplastique dans un moule entrouvert, la pression nécessaire pour remplir la cavité du moule est plus faible et donc plus facilement compatible avec les moyens d’injection industriels existants. De plus, les canaux entre les cavités de moulage s’obstruent moins, même si le matériau thermoplastique commence à se figer prématurément. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la distance d’ouverture est inférieure ou égale à trois fois la valeur de l’épaisseur des parois du composant multiéléments complexes à fabriquer. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le refroidissement du moule de la première température à la deuxième température est réalisé à une vitesse de refroidissement supérieure à 30°C par minute. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le refroidissement du moule de la deuxième température à la troisième température est réalisé à une vitesse de refroidissement supérieure à 30°C par minute. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la pression de maintien sur le matériau thermoplastique est comprise entre 50 bars et 2000 bars. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le débit de matériau thermoplastique lors du remplissage est supérieur à un débit minimum correspondant au rapport entre le volume de matériau thermoplastique utilisé et 80% du temps de dégradation du matériau thermoplastique à la température d’injection choisie. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le matériau thermoplastique est un polyétherimide, la première température étant comprise entre 250°C et 420°C, la deuxième température étant comprise entre 190°C et 250°C et la troisième température étant inférieure à 190°C. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le matériau thermoplastique est un polyaryléthercétone, la première température étant comprise entre 320°C et 420°C et la troisième température étant inférieure à 300°C. Dans le cas d’un polyaryléthercétone, la deuxième température est typiquement comprise entre 300°C et 320°C. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’épaisseur des parois des éléments complexes fabriqués est inférieure à 0,5 mm. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la longueur et la largeur du composant multiéléments complexes fabriqué sont supérieures à 200 mm. L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’une structure d’atténuation acoustique comprenant les étapes suivantes : - réalisation d’un composant acoustique multiéléments complexes selon le procédé de l’invention, - réalisation d’un panneau multiéléments acoustiques complexes comprenant le composant acoustique multiéléments complexes et une pluralité de cloisons formant des cavités acoustiques, chaque élément complexe creux du composant acoustique étant logé dans une cavité acoustique de manière à former une cellule acoustique, - assemblage d’une face du panneau multiéléments acoustiques complexes avec une face d’assemblage d’une peau acoustique. La illustre une modélisation 3D du taux de remplissage des cavités de moulage lors d’une injection classique pour réaliser un composant acoustique de 300 mm de long et d’épaisseur de parois 0,5 mm. La illustre une modélisation 3D du taux de remplissage des cavités de moulage lors d’une injection-compression classique pour réaliser un composant acoustique de 300 mm de long et d’épaisseur de parois 0,5 mm. La est une vue schématique en coupe d’un outillage d’injection permettant la fabrication d’un composant acoustique selon un premier mode de réalisation de l’invention. La illustre un exemple de cycle d’injection correspondant au premier mode de réalisation de l’invention. La est une vue schématique en coupe d’un outillage d’injection-compression permettant la fabrication d’un composant acoustique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. La illustre un exemple de cycle d’injection correspondant au deuxième mode de réalisation de l’invention. La est une vue schématique éclatée en perspective d’une structure d’atténuation acoustique selon un mode de réalisation de l’invention. La est une vue schématique en coupe de la structure d’atténuation acoustique de la une fois assemblée. Procédé de fabrication d’un composant comprenant une pluralité d’éléments complexes creux ayant chacun une forme se rétrécissant progressivement entre une base et un sommet, les éléments complexes creux étant reliés les uns aux autres par un ou plusieurs bords adjacents, le procédé comprenant : - le remplissage par un matériau thermoplastique (6) d’une pluralité de cavités de moulage (111 ; 211) présentant une forme correspondant à la forme des éléments complexes creux du composant à fabriquer, le moule (100 ; 200) étant maintenu à une première température (T 1 ) supérieure à la température de figeage du matériau thermoplastique, puis - l’application d’une pression de maintien sur le matériau thermoplastique alors que le moule (100 ; 200) est refroidi jusqu’à atteindre une deuxième température (T 2 ), - l’interruption de la pression de maintien sur le matériau thermoplastique alors que le moule (100 ; 200) est refroidi jusqu’à atteindre une troisième température (T 3 ), et - le démoulage d’un composant multiéléments complexes comprenant une pluralité d’éléments complexes creux. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel le moule (200) comprend une première partie (210) qui comprend la pluralité de cavités de moulage (211) et une deuxième partie (220) située en regard de la première partie (210), le remplissage des cavités de moulage (211) par le matériau thermoplastique (6) étant réalisé alors que la première partie (210) et la deuxième partie (220) du moule (200) sont espacées d’une distance d’ouverture (d O ) strictement supérieure à la valeur de l’épaisseur du composant multiéléments à fabriquer, et le refroidissement de la deuxième température (T 2 ) à la troisième température (T 3 ) étant réalisé alors que la première partie (210) et la deuxième partie (220) du moule (200) sont espacées d’une distance correspondant à l’épaisseur du composant multiéléments à fabriquer. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel la pression de maintien sur le matériau thermoplastique est comprise entre 50 bars et 2000 bars. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le débit de matériau thermoplastique lors du remplissage est supérieur à un débit minimum (Q réf ) correspondant au rapport entre le volume de matériau thermoplastique utilisé (V total ) et 80% du temps de dégradation (t dég - T i ) du matériau thermoplastique à la température d’injection (T i ) choisie. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le matériau thermoplastique est un polyétherimide, la première température (T 1 ) étant comprise entre 250°C et 420°C, la deuxième température (T 2 ) étant comprise entre 190°C et 250°C et la troisième température (T 3 ) étant inférieure à 190°C. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le matériau thermoplastique est un polyaryléthercétone, la première température (T 1 ) étant comprise entre 320°C et 420°C et la troisième température (T 3 ) étant inférieure à 300°C. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’épaisseur des parois (E321) des éléments complexes (321) fabriqués est inférieure à 0,5 mm. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la longueur et la largeur du composant multiéléments complexes fabriqué sont supérieures à 200 mm. Procédé de fabrication d’une structure d’atténuation acoustique (300) comprenant les étapes suivantes : - réalisation d’un composant acoustique multiéléments complexes (320) selon le procédé tel que défini dans l’une quelconque des revendications 1 à 8, - réalisation d’un panneau multiéléments acoustiques complexes comprenant le composant acoustique multiéléments complexes (320) et une pluralité de cloisons (331) formant des cavités acoustiques (332), chaque élément complexe creux (321) du composant acoustique (320) étant logé dans une cavité acoustique (332) de manière à former une cellule acoustique (350), - assemblage d’une face (322a) du panneau multiéléments acoustiques complexes (320) avec une face d’assemblage (312) d’une peau acoustique (310).