Brevet FR3132864A1 — publié le 20230825

Procédé de fabrication d’une pièce instrumentée en matériau composite à matrice organique L’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce instrumentée en matériau composite à matrice organique, comprenant au moins : - l’introduction (I) d’une résine destinée à former la matrice organique dans une porosité d’une préforme fibreuse (3) de la pièce à obtenir présente dans un moule (1), au moins une fibre optique (5) formant élément de détection utile pour le suivi d’au moins un paramètre physique étant fixée à la préforme fibreuse et présentant au moins une extrémité d’interrogation (5a) isolée de la résine introduite. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Procédé de fabrication d’une pièce instrumentée en matériau composite à matrice organique L’invention concerne la fabrication d’une pièce en matériau composite à matrice organique instrumentée qui permet le suivi d’un ou plusieurs paramètres physiques. Le contrôle de santé des structures (« Structural Health Monitoring » ; « SHM ») a pour objectif de maintenir et de prolonger la durée de vie des pièces structurelles, de détecter et prédire leurs défaillances. Il est souhaitable de disposer de nouvelles solutions d’instrumentation fiables afin de mesurer en fonctionnement ou sur banc d’essai différentes grandeurs physiques comme la déformation, la température ou l’accélération subie. Une telle instrumentation permettrait, lors d’un évènement imprévu, de pouvoir statuer précisément sur l’état de santé de la pièce en conséquence, par exemple d’éviter de changer la pièce à cause d’un diagnostic imprécis (gain de coût et de temps) et d’éviter une éventuelle faille de sécurité à cause d’une anomalie non détectée. L’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce instrumentée en matériau composite à matrice organique, comprenant au moins : - l’introduction d’une résine destinée à former la matrice organique dans une porosité d’une préforme fibreuse de la pièce à obtenir présente dans un moule, au moins une fibre optique formant élément de détection utile pour le suivi d’au moins un paramètre physique étant fixée à la préforme fibreuse et présentant au moins une extrémité d’interrogation isolée de la résine introduite. L’invention propose la fabrication d’une pièce instrumentée dont l’état de santé peut être contrôlé de manière fiable pendant une période de service ou lors d’un essai sur banc. L’instrumentation du renfort fibreux est réalisée avant la fermeture du moule et avant l’introduction de la résine et présente l’avantage de ne pas affecter les propriétés textiles du renfort afin de ne pas affecter la tenue mécanique de la pièce. L’extrémité d’interrogation de la fibre optique, destinée à être connectée à une unité de contrôle pour le suivi du paramètre physique, est isolée de la résine afin de garantir son accessibilité. Dans un exemple de réalisation, l’extrémité d’interrogation est présente dans un volume étanche recouvert d’un matériau anti-adhérent vis-à-vis de la résine introduite. Une telle caractéristique permet avantageusement de réduire tout risque d’une solidarisation de la résine à l’extrémité d’interrogation de la fibre optique. En particulier, le volume étanche peut être présent dans une zone obtenue par enlèvement de matière de la préforme. Dans un exemple de réalisation, la préforme est formée d’au moins une texture fibreuse et ladite au moins une fibre optique est maintenue entre un ou plusieurs fils de ladite texture fibreuse, écartés de celle-ci, et le reste de ladite texture. Une telle caractéristique permet avantageusement de s’affranchir de la présence d’un élément d’adhésion tiers pour fixer la ou les fibres optiques, permettant ainsi d’éviter tout risque de non-conformité matière une fois la pièce en matériau composite obtenue. Dans un exemple de réalisation, la préforme fibreuse est formée de fils de carbone ou de verre. Dans un exemple de réalisation, ladite au moins une fibre optique comprend un cœur présentant au moins un filtre optique à réseau de Bragg. L’emploi d’un filtre optique à réseau de Bragg permet de donner un état particulièrement précis de la santé matière de la pièce. Dans un exemple de réalisation, la pièce en matériau composite est une pièce d’aéronef, comme une aube ou un carter de soufflante ou un panneau, tel qu’un panneau de caractérisation mécanique. L’invention vise également un procédé de suivi d’un paramètre physique, comprenant au moins : - la fabrication d’une pièce instrumentée en matériau composite à matrice organique par mise en œuvre d’un procédé tel que décrit plus haut, et - la détection d’une éventuelle modification du signal optique conduit par la fibre optique à l’aide d’une unité de contrôle reliée à l’extrémité d’interrogation, et la détermination d’une information relative au paramètre physique à partir de la détection réalisée. Dans un exemple de réalisation, le paramètre physique peut être choisi parmi l’un au moins de : la déformation de la pièce en matériau composite, l’application de contraintes mécaniques dans cette pièce, la température imposée à cette pièce ou l’accélération subie par cette pièce. Le paramètre physique détecté peut être relatif au renfort ou à la matrice. La représente, de manière schématique et partielle, une préforme fibreuse instrumentée présente dans un moule d’injection dans le cadre d’un exemple de procédé selon l’invention. Les figures 2A-2B représentent, de manière schématique et partielle, une possibilité pour fixer la fibre optique en surface d’une texture fibreuse. La représente, de manière schématique, une variante de fixation de la fibre optique. La représente un détail d’une fibre optique utilisable dans le cadre de l’invention. Les figures 5A-5C sont des graphiques intensité-longueur d’onde relatifs respectivement à une onde incidente en entrée d’une fibre optique utilisable dans le cadre de l’invention, à l’onde transmise en sortie de cette fibre optique et à l’onde réfléchie en entrée de cette fibre optique. Les figures 6A-6B illustrent, de manière schématique, le décalage de la longueur d’onde réfléchie en entrée d’une fibre optique utilisable dans le cadre de l’invention suite à des déformations de cette fibre. Procédé de fabrication d’une pièce instrumentée en matériau composite à matrice organique, comprenant au moins : - l’introduction (I) d’une résine destinée à former la matrice organique dans une porosité d’une préforme fibreuse (3) de la pièce à obtenir présente dans un moule (1), au moins une fibre optique (5) formant élément de détection utile pour le suivi d’au moins un paramètre physique étant fixée à la préforme fibreuse et présentant au moins une extrémité d’interrogation (5a) isolée de la résine introduite. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’extrémité d’interrogation (5a) est présente dans un volume étanche (7) recouvert d’un matériau (10) anti-adhérent vis-à-vis de la résine introduite. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le volume étanche (7) est présent dans une zone (11) obtenue par enlèvement de matière de la préforme (3). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la préforme (3) est formée d’au moins une texture fibreuse (3a) et ladite au moins une fibre optique (5) est maintenue entre un ou plusieurs fils (13a) de ladite texture fibreuse, écartés de celle-ci, et le reste de ladite texture. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la préforme fibreuse (3) est formée de fils de carbone ou de verre. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite au moins une fibre optique (5) comprend un cœur (50) présentant au moins un filtre optique (52) à réseau de Bragg. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la pièce en matériau composite est une pièce d’aéronef. Procédé de suivi d’un paramètre physique, comprenant au moins : - la fabrication d’une pièce instrumentée en matériau composite à matrice organique par mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, et - la détection d’une éventuelle modification du signal optique conduit par la fibre optique à l’aide d’une unité de contrôle reliée à l’extrémité d’interrogation, et la détermination d’une information relative au paramètre physique à partir de la détection réalisée. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le paramètre physique peut être choisi parmi l’un au moins de : la déformation de la pièce en matériau composite, l’application de contraintes mécaniques dans cette pièce, la température imposée à cette pièce ou l’accélération subie par cette pièce.