Brevet FR3133334A1 — publié le 20230915

Rouleau pour le dépôt par placement automatique de fibres L’invention concerne un rouleau de dépôt (1) de structures fibreuses (7) comprenant un noyau indéformable (10) centré sur l’axe de rotation (A) dudit rouleau (1), caractérisé en ce que le rouleau (1) comprend en outre une peau extérieure déformable (30) maintenue de manière concentrique autour du noyau (10) par une couche de matériau déformable (20) interposée entre ladite peau (30) et ledit noyau (10) en l’absence d’application d’une pression par le rouleau (1), le rouleau (1) comprenant en outre au moins un capteur (100) apte à mesurer la distance ou une variation de la distance entre la peau (30) et le noyau (10). Figure pour l’abrégé : Fig. 5 Rouleau pour le dépôt par placement automatique de fibres La présente invention se rapporte au domaine général des procédés de drapage par placement automatique de fibres. Il est connu de réaliser des pièces en matériau composite par drapage en forme de strates de structures fibreuses sèches ou pré-imprégnées. Dans certaines techniques actuelles, le drapage est effectué manuellement par un opérateur. Ces techniques peuvent engendrer des coûts de production de pièces relativement élevés et des risques d’erreur de positionnement des strates. Cela conduit à une certaine variabilité dans les performances mécaniques des pièces obtenues, voire à des pièces dont les propriétés mécaniques sont insuffisantes. Des solutions mécanisées ont ainsi été développées pour réduire le coût de production de ces pièces en matériau composite, comme la technique de placement automatique de fibres, aussi connue sous le nom AFP pour « Automated Fiber Placement ». Une telle technique est notamment décrite dans les documents FR 3 062 336 A1 et FR 3 072 672 A1. Dans l’art antérieur, des structures fibreuses pré-imprégnées ou sèches sont drapées sur une surface de drapage à l’aide d’une tête d’application comprenant classiquement au moins un rouleau de dépôt. La pression de compactage appliquée par le rouleau de dépôt sur la surface de drapage est en général contrôlée par le biais d’un vérin. Toutefois, dans le cas où la surface de drapage est discontinue ou accidentée, la pression appliquée par le rouleau de dépôt sur la surface de drapage est globalement inadaptée, provoquant des défauts de drapage et altérant la qualité du matériau obtenu. La présente invention a pour but principal de permettre la fabrication de pièces en matériau composite par drapage selon la technique de placement automatique de fibres y compris lorsque la surface de drapage est discontinue, irrégulière ou accidentée. A cet effet, l’invention propose un rouleau de dépôt de structures fibreuses comprenant un noyau indéformable centré sur l’axe de rotation dudit rouleau, caractérisé en ce que le rouleau comprend en outre une peau extérieure déformable maintenue de manière concentrique autour du noyau par une couche de matériau déformable interposée entre ladite peau et ledit noyau en l’absence d’application d’une pression par le rouleau, le rouleau comprenant en outre au moins un capteur apte à mesurer la distance ou une variation de la distance entre la peau et le noyau. La mise en place d’un tel capteur au niveau du rouleau de dépôt permet de contrôler la pression de compactage exercée par le rouleau selon la forme et les irrégularités de la surface de drapage. La pression de compactage appliquée par le rouleau peut donc être ajustée rapidement en cas d’irrégularités sur la surface de drapage, afin d’obtenir une pièce de bonne qualité. En effet, une pression de compactage trop élevée ou trop faible pourrait altérer la qualité du drapage, les propriétés mécaniques de la pièce obtenue ou encore la qualité du matériau. En particulier, le au moins un capteur du rouleau est apte à mesurer la distance ou une variation de la distance entre la surface interne de la peau et le noyau. En particulier, le capteur est de préférence apte à mesurer la distance ou la variation de distance entre la peau et le noyau selon toutes les directions radiales comprises dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation du rouleau. Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, le rouleau comprend une pluralité de capteurs espacés le long de l’axe de rotation dudit rouleau. Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, le rouleau comprend un unique capteur comprenant plusieurs sections réparties le long de l’axe de rotation du rouleau, chaque section étant apte à mesurer la distance locale ou une variation de la distance locale entre la peau et le noyau. Ainsi, dans chacun des deux modes de réalisation précédents, le rouleau comprend une pluralité de secteurs le long de son axe de rotation, pour lesquels des mesures différentes peuvent être obtenues. Cette caractéristique permet de s’adapter à des irrégularités de la surface de drapage non seulement dans le cas de variations selon la direction de drapage, mais également dans le cas de variation selon la direction de l’axe de rotation du rouleau. Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, ledit au moins un capteur est un capteur capacitif. Ce type de capteur est très robuste tout en étant peu encombrant, et s’intègre donc facilement à un rouleau de dépôt. Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, la face interne de la peau en contact avec la couche de matériau déformable est conductrice et dans lequel le capteur comprend une électrode interne située dans le noyau. Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, ledit au moins un capteur est un capteur résistif, la couche de matériau déformable étant conductrice. Par « conductrice », on entend ici « qui conduit l’électricité ». L’invention propose également une tête d’application pour le dépôt de structures fibreuses par placement automatique de fibres comprenant au moins un rouleau de dépôt selon l’invention. L’invention propose en outre une installation d’application de structures fibreuses sur une surface par placement automatique de fibres comprenant une tête d’application selon l’invention, et comprenant un dispositif de contrôle de l’effort appliqué sur la surface par la tête d’application selon la ou les distances mesurées par le ou les capteurs. L’invention propose enfin un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant la formation d’une préforme fibreuse par dépôt sur une surface d’une pluralité de structures fibreuses par placement automatique de fibres à l’aide de l’installation selon l’invention, et la formation d’une matrice dans les porosités de la préforme fibreuse. Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, la surface sur laquelle est déposée la pluralité de structures fibreuses est discontinue ou irrégulière. En effet, l’invention trouve un intérêt particulier lors la surface de drapage n’est pas régulière, car il est alors nécessaire de contrôler la pression de compactage appliquée par le rouleau de dépôt en fonction des irrégularités de la surface de drapage. La est une vue schématique d’un rouleau de dépôt selon l’invention. La est une vue schématique en coupe du rouleau de dépôt de la selon un plan comprenant l’axe de rotation dudit rouleau. La est une vue schématique en coupe du rouleau de dépôt des figures 1 et 2 selon un plan comprenant l’axe de rotation dudit rouleau, ledit rouleau comprenant un capteur capacitif présentant plusieurs sections le long de l’axe de rotation. La est une vue schématique en coupe d’une installation selon l’invention comprenant le rouleau de dépôt des figures 1 et 2 selon un plan perpendiculaire à l’axe de rotation dudit rouleau. La est une vue schématique en coupe de l’installation de la selon un plan comprenant l’axe de rotation du rouleau de dépôt. La est un schéma du pilotage en boucle fermée de la pression de compactage appliquée par le rouleau des figures 1 à 5 sur une surface de drapage. Rouleau de dépôt (1) de structures fibreuses (7) comprenant un noyau indéformable (10) centré sur l’axe de rotation (A) dudit rouleau (1), caractérisé en ce que le rouleau (1) comprend en outre une peau extérieure déformable (30) maintenue de manière concentrique autour du noyau (10) par une couche de matériau déformable (20) interposée entre ladite peau (30) et ledit noyau (10) en l’absence d’application d’une pression (P) par le rouleau (1), le rouleau (1) comprenant en outre au moins un capteur (100) apte à mesurer la distance ou une variation de la distance entre la peau (30) et le noyau (10). Rouleau (1) selon la revendication 1, ledit rouleau (1) comprenant une pluralité de capteurs espacés le long de l’axe de rotation (A) du rouleau (1). Rouleau (1) selon la revendication 1, ledit rouleau (1) comprenant un unique capteur (100) comprenant plusieurs sections (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108) réparties le long de l’axe de rotation (A) du rouleau (1), chaque section (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108) étant apte à mesurer la distance locale ou une variation de la distance locale entre la peau (30) et le noyau (10). Rouleau (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit au moins un capteur (100) est un capteur capacitif. Rouleau (1) selon la revendication 4, dans lequel la face interne (30i) de la peau (30) en contact avec la couche de matériau déformable (20) est conductrice et dans lequel le capteur (100) comprend une électrode interne située dans le noyau (10). Rouleau (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit au un moins capteur (100) est un capteur résistif, la couche de matériau déformable (20) étant conductrice. Tête d’application pour le dépôt de structures fibreuses (7) par placement automatique de fibres comprenant au moins un rouleau de dépôt (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6. Installation (1000) d’application de structures fibreuses (7) sur une surface (S) par placement automatique de fibres comprenant une tête d’application selon la revendication 7, et comprenant un dispositif de contrôle de l’effort appliqué sur la surface (S) par la tête d’application selon la ou les distances mesurées par le ou les capteurs (100). Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant la formation d’une préforme fibreuse par dépôt sur une surface (S) d’une pluralité de structures fibreuses (7) par placement automatique de fibres à l’aide de l’installation (1000) selon la revendication 8, et la formation d’une matrice dans les porosités de la préforme fibreuse. Procédé de fabrication selon la revendication 9, dans lequel la surface (S) sur laquelle est déposée la pluralité de structures fibreuses (7) est discontinue ou irrégulière.