Brevet FR3132915A1 — publié le 20230825

Toron destiné à la formation d’une préforme fibreuse d’une pièce en matériau composite La présente invention concerne un toron (1) destiné à subir une opération textile pour la formation d’une préforme fibreuse d’une pièce en matériau composite, comprenant une âme comprenant au moins un élément (5) de détection filaire apte à transmettre un signal physique, et au moins un fil (3) de renfort distinct de l’élément de détection filaire et enroulé autour de l’âme. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Toron destiné à la formation d’une préforme fibreuse d’une pièce en matériau composite L’invention propose un toron muni d’un élément de détection destiné à subir une opération textile dans le but de former une préforme fibreuse de pièce en matériau composite et ses applications pour le contrôle de la préforme ou de la pièce. 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. Les techniques actuelles mettent typiquement en œuvre une instrumentation en surface de la pièce, une fois sa fabrication achevée, par la mise en place de jauges et le plus souvent de façon temporaire. Cette instrumentation est limitée notamment en ce qu’elle ne permet pas de contrôler l’étape de formation de la matrice, réalisée par exemple par injection par moulage par transfert de résine (« Resin Transfert Molding » ; « RTM »). D’autres techniques proposent une instrumentation au cœur de la matière en éliminant une partie ou en modifiant l’architecture textile du renfort afin de pouvoir installer l’instrumentation. Ces techniques ne sont pas entièrement satisfaisantes car elles peuvent avoir un impact sur la tenue mécanique de la pièce fabriquée. L’invention concerne un toron destiné à subir une opération textile pour la formation d’une préforme fibreuse d’une pièce en matériau composite, comprenant une âme comprenant au moins un élément de détection filaire apte à transmettre un signal physique, et au moins un fil de renfort distinct de l’élément de détection filaire et enroulé autour de l’âme. Le toron selon l’invention permet d’instrumenter le matériau directement lors de l’opération textile de formation de la préforme fibreuse avec un impact minimal sur les propriétés textiles, telles que le taux volumique de fibres ou l’armure de tissage pour le cas d’une préforme tissée. La tenue mécanique de la pièce n’est ainsi pas altérée du fait de l’instrumentation. En outre, il devient possible d’effectuer un contrôle durant l’étape de formation de la matrice. Le toron selon l’invention permet une instrumentation durable tout au long du cycle de vie de la pièce, aussi bien lors de sa fabrication que durant sa période de service. Dans un exemple de réalisation, ledit au moins un élément de détection filaire est une fibre optique. La mise en œuvre d’une fibre optique est préférentielle car adaptée à la fourniture d’une large variété d’informations et donc apte à permettre un contrôle plus modulable. D’autres éléments de détection sont néanmoins envisageables, comme il sera évoqué dans la suite. Dans un exemple de réalisation, ledit au moins un fil de renfort est guipé autour de l’âme. En variante, le toron comprend une pluralité de fils de renfort tressés autour de l’âme. Dans un exemple de réalisation, ledit au moins un fil de renfort est en carbone, en verre, en aramide ou en céramique. Ces matériaux sont particulièrement adaptés à la fabrication d’une pièce de soufflante de turbomachine mais l’homme du métier reconnaîtra que d’autres matériaux sont envisageables en fonction de l’application visée. L’invention vise également une préforme fibreuse destinée à former le renfort fibreux d’une pièce en matériau composite, comprenant un ou plusieurs torons tels que décrits plus haut. Dans un exemple de réalisation, la préforme fibreuse est tissée par tissage tridimensionnel. Dans un exemple de réalisation, la préforme fibreuse est une préforme d’une pièce d’une soufflante d’un moteur d’aéronef. L’invention vise également une pièce en matériau composite comprenant une préforme fibreuse telle que décrite plus haut et une matrice densifiant une porosité de la préforme fibreuse. Selon un exemple, la pièce peut être une pièce de soufflante d’un moteur d’aéronef, telle qu’une aube de soufflante ou un carter de soufflante. L’invention vise également un procédé de suivi d’un paramètre physique dans une préforme fibreuse telle que décrite plus haut ou dans une pièce telle que décrite plus haut, comprenant au moins la détection d’une éventuelle modification de la propagation du signal physique conduit par l’élément de détection filaire à l’aide d’une unité de contrôle, et la détermination d’une information relative au paramètre physique à partir de la détection réalisée. Dans un exemple de réalisation, le paramètre physique est choisi parmi l’un au moins de : la progression d’un matériau de matrice dans la porosité de la préforme fibreuse, la température au sein de la préforme fibreuse lors d’une cuisson d’un matériau de matrice imprégnant la préforme fibreuse, ou l’application de contraintes mécaniques dans la pièce en matériau composite. La représente, de manière schématique et partielle, un exemple de toron selon l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, un autre exemple de toron selon l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, un exemple de préforme fibreuse selon l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, un exemple de procédé selon l’invention permettant le suivi d’un paramètre physique dans une préforme fibreuse. La représente, de manière schématique et partielle, un autre exemple de procédé selon l’invention permettant le suivi d’un paramètre physique dans une pièce en matériau composite. Toron (1 ; 1a) destiné à subir une opération textile pour la formation d’une préforme fibreuse (10) d’une pièce (40) en matériau composite, comprenant une âme comprenant au moins un élément (5) de détection filaire apte à transmettre un signal physique, et au moins un fil (3 ; 3a) de renfort distinct de l’élément de détection filaire et enroulé autour de l’âme. Toron (1 ; 1a) selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un élément (5) de détection filaire est une fibre optique. Toron (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit au moins un fil (3) de renfort est guipé autour de l’âme. Toron (1a) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le toron comprend une pluralité de fils (3a) de renfort tressés autour de l’âme. Toron (1 ; 1a) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit au moins un fil (3 ; 3a) de renfort est en carbone, en verre, en aramide ou en céramique. Préforme fibreuse (10) destinée à former le renfort fibreux d’une pièce (40) en matériau composite, comprenant un ou plusieurs torons (1 ; 1a) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5. Préforme fibreuse (10) selon la revendication 6 dans laquelle la préforme fibreuse est tissée par tissage tridimensionnel. Préforme fibreuse (10) selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle la préforme fibreuse est une préforme d’une pièce (40) d’une soufflante d’un moteur d’aéronef. Pièce (40) en matériau composite comprenant une préforme fibreuse (10) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8 et une matrice densifiant une porosité de la préforme fibreuse. Procédé de suivi d’un paramètre physique (F) dans une préforme fibreuse (10) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8 ou dans une pièce (40) selon la revendication 9, comprenant au moins la détection d’une éventuelle modification de la propagation du signal physique conduit par l’élément (5) de détection filaire à l’aide d’une unité (50) de contrôle, et la détermination d’une information relative au paramètre physique à partir de la détection réalisée. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le paramètre physique est choisi parmi l’un au moins de : la progression (F) d’un matériau (30) de matrice dans la porosité de la préforme fibreuse (10), la température au sein de la préforme fibreuse lors d’une cuisson d’un matériau de matrice imprégnant la préforme fibreuse, ou l’application de contraintes mécaniques dans la pièce (40) en matériau composite.