Brevet FR3133395A1 — publié le 20230915

Procédé de détermination d’un programme de déplacement et d’orientation d’une tête d’aiguilletage Procédé (100) de détermination d’un programme de déplacement et d’orientation d’une tête d’aiguilletage pour la réalisation d’une préforme textile par aiguilletage d’une bande textile sur un outillage de support, comprenant au moins : - la détermination (110) d’un ensemble de triplets de coordonnées (x, y, z) des points de passage de la tête d’aiguilletage en fonction des positions des fibres dans la préforme textile à réaliser, de sa géométrie locale et d’une distance minimale prédéterminée à respecter entre la tête d’aiguilletage et l’outillage de support ou la préforme permettant d’éviter une collision avec cette dernière, et - la détermination (120) de l’orientation angulaire (α, β, γ) de la tête d’aiguilletage pour chaque point de passage en fonction de l’orientation angulaire de la bande textile et des fibres dans la préforme textile à réaliser. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Procédé de détermination d’un programme de déplacement et d’orientation d’une tête d’aiguilletage La présente invention concerne la fabrication de préformes textiles par aiguilletage et plus particulièrement la détermination d’un programme de déplacement et d’orientation d’une tête 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. En particulier, l’aiguilletage consiste à lier entre eux les plis en transférant des fibres d’un pli à l’autre dans la direction Z, c’est-à-dire long de l’épaisseur de la préforme, créant ainsi des liaisons mécaniques entre les plis dans cette direction. Les moyens actuels d’aiguilletage sont programmés pour suivre une certaine trajectoire de manière à aiguilleter la préforme selon certains critères, comme par exemple la densité de fibres en Z. Les programmes actuels sont propres à la machine utilisée, et ne sont pas utilisables sur une autre. De plus, ils peuvent suivre un profil axisymétrique basé sur un mode adaptatif, qui permet de corriger la position de la machine en fonction des surépaisseurs rencontrées lors de l’aiguilletage. Néanmoins, certaines préformes, comme les préformes de protection thermique de rentrée atmosphérique, peuvent avoir une forme de calotte sphérique, une géométrie débouchante ou non-débouchante et/ou une géométrie non-axisymétrique. Les moyens actuels d’aiguilletage, en particulier leurs programmes ne sont donc pas adaptés à ces géométries complexes. Il est donc souhaitable de disposer d’une nouvelle solution de programmation des moyens d’aiguilletage permettant d’être utilisée sur plusieurs machines d’aiguilletage et de s’adapter à tout type de géométrie de préforme, y compris les géométries non-axisymétriques et non-débouchantes. La présente invention concerne un procédé de détermination d’un programme de déplacement et d’orientation d’une tête d’aiguilletage pour la réalisation d’une préforme textile par aiguilletage d’une bande textile sur un outillage de support, comprenant au moins : la détermination d’un ensemble de triplets de coordonnées (x, y, z) des points de passage de la tête d’aiguilletage en fonction des positions des fibres dans la préforme textile à réaliser, de sa géométrie locale et d’une distance minimale prédéterminée à respecter entre la tête d’aiguilletage et l’outillage de support ou la préforme permettant d’éviter une collision avec cette dernière, et la détermination de l’orientation angulaire de la tête d’aiguilletage (α, β, γ) pour chaque point de passage en fonction de l’orientation angulaire de la bande textile et des fibres dans la préforme textile à réaliser. Grâce au procédé de l’invention, les points de passage et l’orientation de la tête d’aiguilletage sont déterminés avant de commencer l’aiguilletage en tenant compte de la complexité de la géométrie de la préforme à réaliser, de la densité et de l’orientation des fibres en Z tout en veillant que l’outillage de support et la préforme ne rentrent pas en collision avec la tête d’aiguilletage. Ce programme n’est donc pas lié à une machine particulière et peut s’adapter à toutes les machines et formes de préforme souhaitée. Il permet ainsi de fabriquer de manière versatile des préformes textiles par aiguilletage selon les besoins et les propriétés thermostructurales souhaités, comme par exemple la densité de fibres en Z et l’orientation des fibres en Z. De plus, comme il est tenu compte de la complexité de la géométrie de la préforme à réaliser, le nombre de points de passage est adapté pour alléger les temps de calcul et le programme en lui-même. Par exemple, si une zone a un rayon de courbure local faible, le nombre de points de passage sera plus important dans cette zone qu’une autre zone ayant un rayon de courbure plus important. La détermination des triplets de coordonnées des points de passage de la tête d’aiguilletage et de l’orientation angulaire de la tête peut résulter d’un ou de plusieurs calculs, ou certains paramètres (coordonnée ou angle) peuvent être prédéfinis par avance. La détermination des triplets de coordonnées des points de passage de la tête d’aiguilletage peut être réalisée également en fonction de la largeur de la bande textile et de son éventuel recouvrement. La détermination de l’orientation angulaire de la tête d’aiguilletage peut être réalisée par rapport à la normale à la géométrie locale. Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’outillage de support est en rotation autour d’un axe de rotation et le procédé comprend une projection mathématique des points de passage déterminés sur un plan de référence fixe par rapport à l’outillage de support et comprenant l’axe de rotation de l’outillage de support. Cela permet de convertir les triplets de coordonnées (x, y, z) en coordonnées polaires (r, θ, z) et donc d’implémenter plus facilement les coordonnées des points de passage de la tête d’aiguilletage dans la machine d’aiguilletage. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le procédé comprend en outre la détermination d’une vitesse de déplacement locale de la tête d’aiguilletage en fonction du taux de fibres en Z dans la zone associée de la préforme à réaliser et d’une rotation de l’outillage de support. Cela permet de pouvoir adapter la densité d’aiguilletage en fonction de la géométrie de la préforme, et ainsi augmenter, diminuer ou garder constante cette densité selon les caractéristiques géométriques locales de la préforme. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le procédé comprend en outre la réalisation d’un maillage de la géométrie de la préforme textile à réaliser, la détermination de l’ensemble des triplets de coordonnées (x, y, z) étant effectuée sur ce maillage. Le maillage permet une utilisation mathématique plus précise de la géométrie de la préforme pour pouvoir ensuite appliquer l’ensemble des opérations de détermination des points de passage et de l’orientation angulaire de la tête, mais également de discrétiser le nombre de points de passage en fonction de la complexité géométrique de la préforme à réaliser. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante. Cela permet de pouvoir réaliser une préforme textile de géométrie complexe. Un autre objet de l’invention est un procédé de fabrication d’une préforme textile par aiguilletage comprenant la détermination d’un programme de déplacement et d’orientation d’une tête d’aiguilletage selon l’invention et la fabrication par aiguilletage de la préforme textile sur un outillage de support, dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, à l’aide d’une tête d’aiguilletage programmée selon le programme déterminé. 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 ordinogramme du procédé de détermination d’un programme de déplacement et d’orientation d’une tête d’aiguilletage selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, l’étape 109 du procédé décrit en . La représente, de manière schématique et partielle, l’étape 110 du procédé décrit en . La représente, de manière schématique et partielle, l’étape 120 du procédé décrit en . La représente, de manière schématique et partielle, l’étape 121 du procédé décrit en . La représente, de manière schématique et partielle, un ordinogramme du procédé de fabrication d’une préforme textile par aiguilletage selon un mode de réalisation de l’invention. Procédé (100) de détermination d’un programme de déplacement et d’orientation d’une tête d’aiguilletage (230) pour la réalisation d’une préforme textile (200) par aiguilletage d’une bande textile sur un outillage de support (205), comprenant au moins : la détermination (110) d’un ensemble de triplets de coordonnées (x, y, z), (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3) des points de passage (220, 221, 222, 223) de la tête d’aiguilletage (230) en fonction des positions des fibres dans la préforme textile à réaliser (200), de sa géométrie locale et d’une distance minimale (d min ) prédéterminée à respecter entre la tête d’aiguilletage et l’outillage de support (205) ou la préforme permettant d’éviter une collision avec cette dernière, et la détermination (120) de l’orientation angulaire (α, β, γ) de la tête d’aiguilletage pour chaque point de passage en fonction de l’orientation angulaire de la bande textile et des fibres dans la préforme textile à réaliser. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’outillage de support est en rotation autour d’un axe de rotation (280) et le procédé comprend une projection mathématique (121) des points de passage déterminés dans un plan de référence (240, λ) fixe par rapport à l’outillage de support et comprenant l’axe de rotation. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, comprenant en outre la détermination d’une vitesse de déplacement locale de la tête d’aiguilletage en fonction du taux de fibres en Z dans la zone associée de la préforme textile à réaliser et d’une rotation de l’outillage de support. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre la réalisation (109) d’un maillage (210) de la géométrie de la préforme textile à réaliser, la détermination de l’ensemble des triplets de coordonnées (x, y, z) étant effectuée sur ce maillage. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante. Procédé de fabrication (300) d’une préforme textile par aiguilletage comprenant la détermination (310) d’un programme de déplacement et d’orientation d’une tête d’aiguilletage selon l’une des revendications 1 à 5 et la fabrication par aiguilletage (320) de la préforme textile sur un outillage de support, dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, à l’aide d’une tête d’aiguilletage programmée selon le programme déterminé.