Brevet FR3131707A1 — publié le 20230714

Drapage d’une peau en matériau thermoplastique sur un corps multicellulaire L’invention propose un procédé de fabrication d’un panneau (100) comprenant une pluralité de cloisons (121) définissant des cellules (150) recouvertes par au moins une peau (110, 130), la peau (110, 130) étant réalisée par drapage de structures fibreuses (210) imprégnées d’un matériau thermoplastique sur les bords supérieurs (121a) des cloisons (121) par placement automatique de fibres, les bords supérieurs (121a) des cloisons (121) et les structures fibreuses (210) étant solidarisés à l’aide d’un dispositif de chauffage localisé (30) au moment de leur mise en contact, le procédé étant caractérisé en ce que les structures fibreuses (210) sont drapées avec une tension de drapage (T) sur l’interface entre chaque bord (121a) de cloison (121) et la structure fibreuse (210) déposée appliquant une contrainte de cisaillement comprise entre 50% et 80% de la contrainte de cisaillement maximale avant rupture de ladite interface. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Drapage d’une peau en matériau thermoplastique sur un corps multicellulaire La présente invention se rapporte au domaine général des procédés de drapage par placement automatique de fibres, notamment pour la fabrication de panneaux d’atténuation acoustique. Les panneaux d’atténuation acoustique sont typiquement constitués d’une peau acoustique perméable aux ondes acoustiques que l’on souhaite atténuer, d’une peau pleine réfléchissante dite « peau de fermeture » et d’un corps multicellulaire disposé entre ces deux peaux. Le corps cellulaire peut prendre la forme d’une pluralité de cloisons définissant des cellules, par exemple selon une forme de nid d’abeille. De façon bien connue, de tels panneaux forment des résonateurs de type Helmholtz qui permettent d’atténuer les ondes acoustiques dans une certaine gamme de fréquences. Des panneaux d’atténuation acoustique de ce type sont notamment décrits dans les documents US 5 912 442 et GB 2 314 526. Il est connu de réaliser la ou les peaux d’un tel panneau acoustique par drapage de structures fibreuses imprégnées sur le corps multicellulaire, grâce à la technique de placement automatique de fibres, aussi connue sous le nom « AFP » pour « Automated Fiber Placement » en anglais. En particulier, lorsque les structures fibreuses sont imprégnées par un matériau thermoplastique et que le corps multicellulaire est également réalisé en matériau thermoplastique, cette technique permet de créer dès le dépôt un lien fort entre le corps multicellulaire et les structures fibreuses. En effet, la pression de compactage associée à une montée en température à l’endroit du contact entre le corps multicellulaire et les structures fibreuses permet de créer une liaison solide, conforme aux exigences aéronautiques. Un tel procédé de drapage sur corps multicellulaire est par exemple décrit dans le document US 2018/0018952. Toutefois, si la technique de placement automatique de fibres est particulièrement adaptée au drapage de structures fibreuses sur des surfaces lisses et continues, sa mise en œuvre sur des surfaces discontinues est plus délicate. Ainsi, lorsque l’on drape les structures fibreuses sur le corps multicellulaire pour former une peau, on constate des affaissements de ladite peau dans les zones situées au-dessus des « vides », c’est-à-dire dans les zones les plus éloignées des cloisons du corps multicellulaire. Ce phénomène, appelé « telegraphing », réduit l’aérodynamisme du panneau ainsi fabriqué et diminue sa tenue mécanique. La présente invention a pour but principal de permettre la fabrication de panneaux multicellulaires comprenant au moins une peau en remédiant aux inconvénients précités. A cet effet, l’invention propose un procédé de fabrication d’un panneau comprenant une pluralité de cloisons définissant des cellules recouvertes par au moins une peau en matériau thermoplastique, la peau étant réalisée par drapage de structures fibreuses imprégnées d’un matériau thermoplastique sur les bords supérieurs des cloisons par placement automatique de fibres, les bords supérieurs des cloisons et les structures fibreuses étant solidarisés à l’aide d’un dispositif de chauffage localisé au moment de leur mise en contact, le procédé étant caractérisé en ce que les structures fibreuses sont drapées avec une tension de drapage sur l’interface entre chaque bord de cloison et la structure fibreuse déposée appliquant une contrainte de cisaillement comprise entre 50% et 80% de la contrainte de cisaillement maximale avant rupture de ladite interface. Ainsi, l’invention permet d’appliquer une tension suffisamment importante sur les structures fibreuses au moment du drapage pour les tendre d’une cloison à l’autre de manière satisfaisante, tout en limitant les risques de rompre la liaison entre les structures fibreuses et la pluralité de cloisons. Ainsi, on réduit les affaissements de la peau dans les espaces entre les cloisons en conservant une liaison forte entre le corps multicellulaire et ladite peau. La tenue mécanique du panneau final est donc améliorée, et ses propriétés aérodynamiques augmentées. Le terme « solidarisés » peut être remplacé par « soudés » dans le cas où les bords supérieurs des cloisons sont réalisés en matériau thermoplastique. On comprend bien que les bords supérieurs des cloisons définissent une surface de drapage continue sur laquelle les structures fibreuses sont drapées. Ainsi, de préférence, les structures fibreuses drapées recouvrent à la fois les bords supérieurs des cloisons et les espaces appartenant aux cellules situés entre les bords supérieurs des cloisons. Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, la tension de drapage est réalisée au moins en partie par des galets tendeurs contrôlés en rotation. Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, la tension de drapage est réalisée au moins en partie par un rouleau de dépôt des structures fibreuses contrôlé en rotation. Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, les structures fibreuses sont drapées avec une pression de compactage appliquée par un élément d’application de la pression sur le ou les bords supérieurs des cloisons à un instant donné correspondant à entre 60% et 85% de la pression maximale supportée par le bord supérieur d’une cloison multipliée par le nombre de cloisons recouvertes par ledit élément d’application à l’instant donné. L’élément d’application de la pression peut être un rouleau de dépôt ou un sabot de compactage. La pression de compactage exercée par le ou les éléments d’application à un instant donné est ainsi adaptée selon le nombre de cloisons situées sous ledit élément d’application à l’instant donné. Par conséquent, la pression de compactage est suffisante à chaque instant pour permettre de créer une interface solide entre les structures fibreuses déposées et le ou les bords supérieurs des cloisons, sans être excessive dans les zones où l’espace entre les cloisons est important. On limite ainsi encore le risque de « telegraphing », la pression de compactage exercée sur les espaces « creux » entre les cloisons étant diminuée. Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, un capteur mesure le nombre de cloisons recouvertes par l’élément d’application. Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, l’élément d’application est contrôlé par un dispositif adaptant la pression de compactage appliquée par l’élément d’application selon la position de l’élément d’application et le motif géométrique global formé par les bords supérieurs de la pluralité de cloisons. Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, au moins les bords supérieurs des cloisons sont réalisés en matériau thermoplastique. Ainsi, la liaison entre le corps multicellulaire et les structures fibreuses est réalisée en soudant deux matériaux thermoplastiques : la liaison est donc très robuste. L’invention propose également une installation pour le drapage de structures fibreuses imprégnées d’un matériau thermoplastique sur les bords supérieurs d’une pluralité de cloisons définissant des cellules, l’installation comprenant au moins : - un dispositif d’alimentation en structures fibreuses imprégnées par un matériau thermoplastique, - un dispositif de dépôt des structures fibreuses sur les bords supérieurs de la pluralité de cloisons, - un dispositif de chauffage localisé pour chauffer les portions des bords supérieurs des cloisons et les portions des structures fibreuses immédiatement avant leur mise en contact par le dispositif de dépôt, l’installation étant caractérisée en ce que le dispositif de dépôt est configuré pour réaliser une tension de drapage sur l’interface entre chaque bord de cloison et la structure fibreuse déposée appliquant une contrainte de cisaillement comprise entre 50% et 80% de la contrainte de cisaillement maximale avant rupture de ladite interface. Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, le dispositif de dépôt comprend au moins un élément d’application de la pression contrôlé d’une part en rotation pour réaliser la tension de drapage, et contrôlé d’autre part en translation pour réaliser une pression de compactage sur le ou les bords supérieurs des cloisons à un instant donné correspondant à entre 60% et 85% de la pression maximale supportée par le bord supérieur d’une cloison multipliée par le nombre de cloisons recouvertes par ledit élément d’application à l’instant donné. Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, le ou les éléments d’application de la pression sont contrôlés par un dispositif de contrôle déterminant la pression de compactage à appliquer pour chaque élément d’application en fonction de la position dudit élément d’application et du motif géométrique global formé par les bords supérieurs de la pluralité de cloisons. La est une vue schématique d’une installation selon l’invention. La est une vue schématique en coupe de l’installation de la . La est une vue schématique des positions de l’élément d’application de la pression de l’installation de la sur la surface de drapage. La est une vue schématique de la première position de l’élément d’application de la pression de l’installation de la . La est une vue schématique de la deuxième position de l’élément d’application de la pression de l’installation de la . La est une vue schématique de la troisième position de l’élément d’application de la pression de l’installation de la . La est une vue schématique en coupe d’un panneau réalisé selon le procédé de l’invention. Procédé de fabrication d’un panneau (100) comprenant une pluralité de cloisons (121) définissant des cellules (150) recouvertes par au moins une peau (110, 130) en matériau thermoplastique, la peau (110, 130) étant réalisée par drapage de structures fibreuses (210) imprégnées d’un matériau thermoplastique sur les bords supérieurs (121a) des cloisons (121) par placement automatique de fibres, les bords supérieurs (121a) des cloisons (121) et les structures fibreuses (210) étant solidarisés à l’aide d’un dispositif de chauffage localisé (30) au moment de leur mise en contact, le procédé étant caractérisé en ce que les structures fibreuses (210) sont drapées avec une tension de drapage (T) sur l’interface entre chaque bord (121a) de cloison (121) et la structure fibreuse (210) déposée appliquant une contrainte de cisaillement comprise entre 50% et 80% de la contrainte de cisaillement maximale avant rupture de ladite interface. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la tension de drapage (T) est réalisée au moins en partie par des galets tendeurs (3) contrôlés en rotation. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la tension de drapage (T) est réalisée au moins en partie par un rouleau de dépôt (2) des structures fibreuses (210) contrôlé en rotation. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les structures fibreuses (210) sont drapées avec une pression de compactage (P a , P b , P c ) appliquée par un élément d’application de la pression (2) sur le ou les bords supérieurs (121a) des cloisons (121) à un instant donné correspondant à entre 60% et 85% de la pression maximale supportée par le bord supérieur (121a) d’une cloison (121) multipliée par le nombre de cloisons (121) recouvertes par ledit élément d’application (2) à l’instant donné. Procédé selon la revendication 4, dans lequel un capteur mesure le nombre de cloisons (121) recouvertes par l’élément d’application (2). Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel l’élément d’application (2) est contrôlé par un dispositif adaptant la pression de compactage (P a , P b , P c ) appliquée par l’élément d’application (2) selon la position (a, b, c) de l’élément d’application (2) et le motif géométrique global formé par les bords supérieurs (121a) de la pluralité de cloisons (121). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins les bords supérieurs (121a) des cloisons (121) sont réalisés en matériau thermoplastique. Installation (1) pour le drapage de structures fibreuses (210) imprégnées d’un matériau thermoplastique sur les bords supérieurs (121a) d’une pluralité de cloisons (121) définissant des cellules (150), l’installation (1) comprenant au moins : - un dispositif d’alimentation (10) en structures fibreuses (210) imprégnées par un matériau thermoplastique, - un dispositif de dépôt (20) des structures fibreuses (210) sur les bords supérieurs (121a) de la pluralité de cloisons (121), - un dispositif de chauffage localisé (30) configuré pour chauffer les portions (121c) des bords supérieurs (121a) des cloisons (121) et les portions (210c) des structures fibreuses (210) immédiatement avant leur mise en contact par le dispositif de dépôt (20), l’installation (1) étant caractérisée en ce que le dispositif de dépôt (20) est configuré pour réaliser une tension de drapage (T) sur l’interface entre chaque bord (121a) de cloison (121) et la structure fibreuse (210) déposée appliquant une contrainte de cisaillement comprise entre 50% et 80% de la contrainte de cisaillement maximale avant rupture de ladite interface. Installation (1) selon la revendication 8, dans laquelle le dispositif de dépôt (20) comprend au moins un élément d’application de la pression (2) contrôlé d’une part en rotation pour réaliser la tension de drapage (T), et contrôlé d’autre part en translation pour réaliser une pression de compactage (P a , P b , P c ) sur le ou les bords supérieurs (121a) des cloisons (121) à un instant donné correspondant à entre 60% et 85% de la pression maximale supportée par le bord supérieur d’une cloison multipliée par le nombre de cloisons (121) recouvertes par ledit élément d’application (2) à l’instant donné. Installation (1) selon la revendication 9, dans laquelle le ou les éléments d’application de la pression (2) sont contrôlés par un dispositif de contrôle déterminant la pression de compactage ((P a , P b , P c ) à appliquer pour chaque élément d’application (2) en fonction de la position (a, b, c) dudit élément d’application (2) et du motif géométrique global formé par les bords supérieurs (121a) de la pluralité de cloisons (121).