Brevet FR3133396A1 — publié le 20230915

Système d’aiguilletage pour la fabrication d’une préforme textile Système d’aiguilletage (100) pour la réalisation d’une préforme textile comprenant : une tête d’aiguilletage (110) ; un bras (120) robotisé mobile selon plusieurs degrés de liberté, portant la tête d’aiguilletage et configuré de manière à déplacer la tête d’aiguilletage suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées ; un dispositif d’alimentation (130) d’une bande textile monté sur la tête d’aiguilletage et configuré pour déposer la bande textile sur un support et procéder à sa découpe, et une unité de contrôle (140) configurée pour commander le bras robotisé, l’actionnement de la tête d’aiguilletage et le dépôt de la bande textile selon un programme prédéfini pour la réalisation de la préforme textile. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Système d’aiguilletage pour la fabrication d’une préforme textile La présente invention concerne la fabrication de préforme textile par aiguilletage, et plus particulièrement un système d’aiguilletage pour la fabrication d’une préforme textile. Les préformes textiles forment le renfort de matériaux composites à matrice organique ou céramique. Elles forment une armature au matériau reprenant l’essentiel des efforts mécaniques, qui est renforcée et protégée par la matrice organique ou céramique du matériau composite. La réalisation de préformes textiles par aiguilletage consiste à superposer des plis textiles et à lier ces plis entre eux par aiguilletage. Les systèmes d’aiguilletage actuels permettent ainsi de réaliser des préformes axisymétriques ou des préformes dont la géométrie est débouchante. Néanmoins, certaines préformes, comme les préformes de protections thermiques de rentrée atmosphérique, peuvent avoir une forme de calotte sphérique (géométrie non-débouchante) ou une géométrie non-axisymétrique et les moyens actuels d’aiguilletage ne sont pas adaptés à ce type de géométrie. Il est donc souhaitable de disposer d’un nouveau système d’aiguilletage plus versatile et permettant d’aiguilleter des préformes dont la géométrie est non-axisymétrique et/ou non-débouchante, ou dont la géométrie est axisymétrique ou non, débouchante ou non, et capable d’aiguilleter des bandes textiles dont les trajectoires sont entièrement paramétrables, sans limitation de trajectoire. La présente invention concerne un système d’aiguilletage pour la réalisation d’une préforme textile comprenant : une tête d’aiguilletage ; un bras robotisé mobile selon plusieurs degrés de liberté, portant la tête d’aiguilletage et configuré de manière à déplacer la tête d’aiguilletage suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées ; un dispositif d’alimentation d’une bande textile monté sur la tête d’aiguilletage et configuré pour déposer la bande textile sur un support et procéder à sa découpe, et une unité de contrôle configurée pour commander le bras robotisé, l’actionnement de la tête d’aiguilletage et le dépôt de la bande textile selon un programme prédéfini pour la réalisation de la préforme textile. L’invention propose ainsi une tête d’aiguilletage modulable car, grâce au bras robotisé, elle peut s’adapter aux géométries complexes de préforme. Le système d’aiguilletage de l’invention permet donc de fabriquer des préformes de géométrie non-débouchante, comme une calotte sphérique, ou des géométries non-axisymétriques. Le système d’aiguilletage de l’invention permet également de paramétrer des trajectoires de bandes textiles à façon, sans limitation de trajectoire. De plus, la présence du dispositif d’alimentation d’une bande textile sur la tête d’aiguilletage permet d’envisager un dépôt d’une bande et son aiguilletage sur les bandes précédemment déposées simultanément avec un seul système. Cela permet de déposer les bandes textiles dans diverses directions en faible ou forte épaisseur, et également d’automatiser le placement des bandes grâce au bras robotisé et à l’unité de contrôle. Cela permet également de se passer d’additif de fixation entre les bandes ou d’autres éléments pouvant polluer les bandes formant la préforme et pouvant perturber les liaisons fibres/matrices lors de la densification de la préforme aiguilletée, car le maintien des bandes entre elles est réalisé lors de l’aiguilletage par le transfert partiel dans le sens transversal des fibres provenant des bandes déposées. Autrement dit, il s’agit, dans le cas de l’invention, d’un liage mécanique des bandes textiles et non chimique contrairement aux procédés de l’art antérieur permettant de déposer et de maintenir les bandes textiles et/ou les fils (comme les technologies de nappage automatique, « Automatic Tape Laying, ATL » et de placement automatique de fibres, « Automatic Fiber Placement, AFP »). Selon une caractéristique particulière de l’invention, le dispositif d’alimentation d’une bande textile comprend un système de freinage configuré pour régler la tension de la bande textile lors de son dépôt sur le support. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le dispositif d’alimentation d’une bande textile comprend un système de guidage de la bande textile. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le système de guidage de la bande textile comprend des rouleaux de détours réglables selon au moins un repère tridimensionnel sphérique. Cela permet de rendre plus précis le guidage de la bande et son placement sur le support. Un autre objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’une préforme textile par aiguilletage mis en œuvre par le système d’aiguilletage de l’invention sur un outillage de support dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, le procédé comprenant le dépôt et l’aiguilletage d’une bande textile sur l’outillage de support. Ce procédé permet d’aiguilleter directement la bande textile à la forme de la préforme finale. Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante. Cela permet de réaliser des préformes de géométrie complexe. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la bande textile est déposée et aiguilletée sur l’outillage de support sans limitation de trajectoire. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la tête d’aiguilletage forme un angle compris entre -85° et 85° par rapport à la direction perpendiculaire au plan tangent de l’outillage de support durant tout ou partie du dépôt et de l’aiguilletage de la bande textile. Cela permet de transférer les fibres, lors de l’aiguilletage, dans une direction perpendiculaire ou non perpendiculaire à la tangente de la préforme, c’est-à-dire la tangente de l’outillage de support. Le fait de ne pas se limiter à une direction perpendiculaire permet de transférer les fibres dans de nombreuses direction pour optimiser les propriétés thermomécaniques et la tenue à l’abrasion de la préforme textile finale selon les applications visées pour la pièce comprenant cette préforme. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. La représente, de manière schématique et partielle, un système d’aiguilletage selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière partielle, une tête d’aiguilletage en cours de dépôt et d’aiguilletage selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, la tête d’aiguilletage de la , en particulier l’orientation des aiguilles par rapport à la bande déposée. Système d’aiguilletage (100) pour la réalisation d’une préforme textile comprenant : une tête d’aiguilletage (110, 210) ; un bras (120) robotisé mobile selon plusieurs degrés de liberté, portant la tête d’aiguilletage et configuré de manière à déplacer la tête d’aiguilletage suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées ; un dispositif d’alimentation (130, 230) d’une bande textile (233) monté sur la tête d’aiguilletage et configuré pour déposer la bande textile sur un support (250) et procéder à sa découpe, et une unité de contrôle (140) configurée pour commander le bras robotisé, l’actionnement de la tête d’aiguilletage et le dépôt de la bande textile selon un programme prédéfini pour la réalisation de la préforme textile. Système d’aiguilletage selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d’alimentation d’une bande textile comprend un système de freinage configuré pour régler la tension de la bande textile lors de son dépôt sur le support. Système d’aiguilletage selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le dispositif d’alimentation d’une bande textile comprend un système de guidage (270) de la bande textile. Système d’aiguilletage selon la revendication 3, dans lequel le système de guidage comprend des rouleaux (271) de détours réglables selon au moins un repère tridimensionnel sphérique. Procédé de fabrication d’une préforme textile par aiguilletage mis en œuvre par le système d’aiguilletage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 sur un outillage de support (250) dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, le procédé comprenant le dépôt et l’aiguilletage d’une bande textile sur l’outillage de support. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l’outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante. Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel la bande textile est déposée et aiguilletée sur l’outillage de support sans limitation de trajectoire. Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel la tête d’aiguilletage forme un angle (α) compris entre -85° et 85° par rapport à la direction perpendiculaire au plan tangent (260) de l’outillage de support durant tout ou partie du dépôt et de l’aiguilletage de la bande textile.