Brevet FR3127713A1 — publié le 20230407

Titre : Procédé de fabrication d’un panneau acoustique par soudage L’invention concerne un procédé de fabrication d’un panneau acoustique (120) par soudage d’au moins deux composants acoustiques (121, 122) en matériau thermoplastique, un gradient thermique étant appliqué sur les composants acoustiques (121, 122) lors de l’opération de soudage de sorte à appliquer une température (T j ) supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion (T f ) du matériau sur la zone à souder et de sorte à appliquer une température (T e ) inférieure ou égale à la température de stabilisation géométrique (T s ) du matériau sur les parties les plus éloignées de la zone à souder. Figure pour l’abrégé : Fig. 6 Procédé de fabrication d’un panneau acoustique par soudage La présente invention se rapporte au domaine général des structures d’atténuation acoustiques. Elle concerne plus particulièrement 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 étant disposé entre ces deux parois. Le corps cellulaire est généralement constitué par un ensemble de cloisons, par exemple en forme de nid d’abeille, et par un panneau acoustique comprenant des éléments acoustiques creux complexes, par exemple des cônes. De façon bien connue, de telles structures 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. Pour réaliser des structures d’atténuation acoustique présentant des dimensions importantes, il est nécessaire de fabriquer un panneau acoustique de grande taille. Les panneaux acoustiques sont classiquement réalisés par injection et/ou estampage. Toutefois, la taille des structures réalisables est limitée par les moyens de fabrication, par exemple par les dimensions de l’outillage d’injection. Ainsi, pour réaliser des structures d’atténuation acoustique de grande taille, il peut être nécessaire d’assembler plusieurs sous-panneaux acoustiques de taille plus réduite, également appelés composants acoustiques. L’assemblage des composants acoustiques peut être réalisé par le biais de systèmes de fixation, comprenant par exemple des alésages. Cependant, de tels systèmes de fixation réduisent la performance acoustique et augmentent l’encombrement. En effet, la surface fonctionnelle des composants acoustiques destinée à l’atténuation acoustique est réduite pour permettre le placement de ces systèmes de fixation. Les composants acoustiques peuvent également être assemblés par soudage, en chauffant de façon importante la jonction entre les composants acoustiques. Toutefois, la réalisation du soudage entraîne également par diffusion thermique le chauffage de parties des composants acoustiques plus éloignées de la jonction, ce qui entraîne une déformation des composants et donc une modification non contrôlée de leur géométrie. Il est donc nécessaire d’utiliser des outillages de maintien de grande dimension pour conserver la géométrie des composants acoustiques malgré les températures élevées. Ainsi, la taille des structures acoustiques réalisables est limitée par les dimensions de l’outillage de maintien. La présente invention a donc pour but principal de réaliser des structures acoustiques de grande dimension en s’affranchissant des inconvénients précités. Conformément à l’invention, ce but est atteint grâce à un procédé de fabrication d’un panneau acoustique comprenant la fabrication d’au moins un premier composant acoustique et un deuxième composant acoustique en matériau thermoplastique comprenant chacun une pluralité d’éléments acoustiques creux, le premier composant comprenant un premier bord de jonction et le deuxième composant comprenant un deuxième bord de jonction, le premier composant et le deuxième composant étant soudés l’un à l’autre par les premier et deuxième bords de jonction pour former au moins une partie du panneau acoustique, le procédé étant caractérisé en ce que, lors de l’opération de soudage, un outillage recouvre une partie des premier et deuxième composants comprenant les premier et deuxième bords de jonction de sorte à épouser la géométrie des éléments acoustiques creux recouverts, et en ce qu’un gradient thermique est appliqué sur les parties du premier composant et du deuxième composant recouvertes par l’outillage de sorte à appliquer une température supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion du matériau thermoplastique sur les premier et deuxième bords de jonction et de sorte à appliquer une température inférieure ou égale à la température de stabilisation géométrique du matériau thermoplastique sur les éléments acoustiques creux recouverts par l’outillage les plus éloignés des premier et deuxième bords de jonction. Ainsi, pour réaliser un panneau acoustique de grande taille, il est particulièrement intéressant d’assembler les composants acoustiques en les soudant les uns aux autres, pour conserver une grande surface fonctionnelle d’un point de vue acoustique sans augmenter l’encombrement. Le coût de montage est également réduit, puisque l’on peut manipuler un grand composant acoustique plutôt que plusieurs petits composants acoustiques. Enfin, on réduit la masse globale du panneau acoustique en limitant fortement le nombre et la taille des éléments de fixation nécessaires, voire en éliminant complètement les éléments de fixation. La soudure des bords de jonction des composants nécessite une température élevée, qui est susceptible de déformer ou de modifier la géométrie des composants acoustiques par diffusion thermique, y compris dans les parties éloignées de la soudure. Afin qu’il ne soit pas nécessaire d’utiliser des outillages de chauffage ou de maintien de grande dimensions pour conserver la géométrie des composants acoustiques malgré les températures élevées, l’invention propose l’utilisation d’un gradient thermique. Ainsi, seule la portion des composants acoustiques située proche de la soudure est soumise à une température élevée, tandis que la température des composants acoustiques en sortie d’outillage est suffisamment faible pour éviter toute déformation ou modification de leur géométrie. Les dimensions de l’outillage de soudage utilisé sont donc nettement inférieures à celles du panneau acoustique à réaliser, ce qui permet par conséquent de fabriquer un panneau acoustique de grande taille. L’outillage de soudage utilisé est par ailleurs plus facile à manipuler et peut être réutilisé très rapidement. Ainsi, il permet de réaliser successivement plusieurs soudures entre différents composants acoustiques. Selon une caractéristique particulière de l’invention, une partie des éléments acoustiques creux du premier composant et du deuxième composant est située en dehors de l’outillage. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le deuxième bord de jonction recouvre en partie le premier bord de jonction. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, une surépaisseur de matière est présente le long du premier et du deuxième bord de jonction. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le gradient thermique est réalisé par air pulsé, en réalisant un pilotage par zone de la température de l’outillage. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le matériau thermoplastique est un polyétherimide. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la température appliquée sur les premier et deuxième bords de jonction est supérieure à 420°C et la température appliquée sur les éléments acoustiques creux recouverts par l’outillage les plus éloignés des premier et deuxième bords de jonction est inférieure à 215°C. De préférence, la température appliquée sur les éléments acoustiques creux recouverts par l’outillage les plus éloignés des premier et deuxième bords de jonction est inférieure à 200°C. Les températures décrites ici sont particulièrement pertinentes dans le cas de composants acoustiques réalisés en polyétherimide (PEI). L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’une structure d’atténuation acoustique comprenant les étapes suivantes : - la fabrication d’un panneau acoustique selon le procédé de l’invention, - la réalisation d’un corps cellulaire comprenant le panneau acoustique et une pluralité de cloisons formant des cavités acoustiques, chaque élément acoustique creux du panneau acoustique étant logé dans une cavité acoustique de manière à former une cellule acoustique, - l’assemblage d’une première face du corps cellulaire avec une face d’assemblage d’une peau acoustique. Selon une caractéristique particulière de l’invention, le procédé comprend en outre l’assemblage d’une deuxième face du corps cellulaire opposée à la première face recouverte par la peau acoustique avec une face d’assemblage d’une peau de fermeture. L’invention concerne en outre un carter de moteur aéronautique, ou carter d’ensemble propulsif aéronautique, comprenant au moins une structure d’atténuation acoustique fabriquée selon le procédé de l’invention. La est une représentation en perspective de deux composants acoustiques à souder pour obtenir un panneau acoustique. La est une représentation en perspective de la mise en position des deux composants acoustiques de la . La est une représentation en perspective de la mise en position des deux composants acoustiques de la , les bords de jonction comprenant des surépaisseurs de matière. La est une représentation en perspective de la mise en position des deux composants acoustiques de la , les bords de jonction se chevauchant à la jonction de deux composants. La est une représentation en coupe d’un outillage de soudage dans lequel sont mis en position les composants acoustiques à souder. La est une représentation de la température des composants acoustiques à l’intérieur de l’outillage de soudage de la en fonction de leur distance à la jonction. La est une représentation en perspective éclatée d’une structure acoustique comprenant le panneau acoustique fabriqué selon le procédé de l’invention. La est une représentation en coupe de la structure acoustique représentée sur la . Procédé de fabrication d’un panneau acoustique (120) comprenant la fabrication d’au moins un premier composant acoustique (121) et un deuxième composant acoustique (122) en matériau thermoplastique comprenant chacun une pluralité d’éléments acoustiques creux (121b, 122b), le premier composant (121) comprenant un premier bord de jonction (121a) et le deuxième composant (122) comprenant un deuxième bord de jonction (122a), le premier composant (121) et le deuxième composant (122) étant soudés l’un à l’autre par les premier et deuxième bords de jonction (121a, 122a) pour former au moins une partie du panneau acoustique (120), le procédé étant caractérisé en ce que, lors de l’opération de soudage, un outillage (500) recouvre une partie des premier et deuxième composants (121, 122) comprenant les premier et deuxième bords de jonction (121a, 122a) de sorte à épouser la géométrie des éléments acoustiques creux (121b, 122b) recouverts, et en ce qu’un gradient thermique est appliqué sur les parties du premier composant (121) et du deuxième composant (122) recouvertes par l’outillage (500) de sorte à appliquer une température (T j ) supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion (T f ) du matériau thermoplastique sur les premier et deuxième bords de jonction (121a, 122a) et de sorte à appliquer une température (T e ) inférieure ou égale à la température de stabilisation géométrique (T s ) du matériau thermoplastique sur les éléments acoustiques creux (121b, 122b) recouverts par l’outillage (500) les plus éloignés des premier et deuxième bords de jonction (121a, 122a). Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel une partie des éléments acoustiques creux (121b, 122b) du premier composant (121) et du deuxième composant (122) est située en dehors de l’outillage (500). Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le deuxième bord de jonction (122a) recouvre en partie le premier bord de jonction (121a). Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une surépaisseur de matière (123) est présente le long du premier et du deuxième bord de jonction (121a, 122a). Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le gradient thermique est réalisé par air pulsé. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le matériau thermoplastique est un polyétherimide. Procédé de fabrication selon la revendication 6, dans lequel la température (T j ) appliquée sur les premier et deuxième bords de jonction (121a, 122a) est supérieure à 420°C et dans lequel la température (T e ) appliquée sur les éléments acoustiques creux (121b, 122b) recouverts par l’outillage (500) les plus éloignés des premier et deuxième bords de jonction (121a, 122a) est inférieure à 215°C. Procédé de fabrication d’une structure d’atténuation acoustique (100) comprenant les étapes suivantes : - la fabrication d’un panneau acoustique (120) selon le procédé tel que défini dans l’une quelconque des revendications 1 à 7, - la réalisation d’un corps cellulaire comprenant le panneau acoustique (120) et une pluralité de cloisons (131) formant des cavités acoustiques, chaque élément acoustique creux (121b, 122b) du panneau acoustique (120) étant logé dans une cavité acoustique de manière à former une cellule acoustique (150), - l’assemblage d’une première face du corps cellulaire avec une face d’assemblage d’une peau acoustique (110). Procédé de fabrication selon la revendication 8, comprenant en outre l’assemblage d’une deuxième face du corps cellulaire opposée à la première face recouverte par la peau acoustique (110) avec une face d’assemblage d’une peau de fermeture (140). Carter de moteur aéronautique comprenant au moins une structure d’atténuation acoustique (100) fabriquée selon le procédé tel que défini dans la revendication 8 ou 9.