Brevet FR3129869A1 — publié le 20230609

Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite par drapage de textures fibreuses Procédé (200) de fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant au moins : la formation d’une préforme fibreuse (201) de la pièce à obtenir par dépôt d’une pluralité de textures fibreuses imprégnées d’une première résine liante par drapage des textures fibreuses, le dépôt étant effectué sur un textile d’arrachage comprenant une deuxième résine liante présente en une teneur en poids sec comprise entre 3 g/m² et 15 g/m² et étant réalisé à une température de travail permettant l’adhésion des première et deuxième résines liantes ; l’élimination des première et deuxième résines liantes (202) dans la préforme ainsi formée, et la formation d’une matrice (203) dans la porosité de la préforme fibreuse après l’élimination des première et deuxième résines liantes, et l’élimination du textile d’arrachage afin d’obtenir la pièce en matériau composite. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite par drapage de textures fibreuses La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication de pièces en matériau composite, et plus particulièrement à la fabrication de pièces en matériau composite mettant en œuvre un drapage par placement automatique de fibres. Il est connu de réaliser des pièces en matériau composite par drapage en forme de strates de renfort fibreux pré-imprégnées. Dans certaines techniques actuelles, le drapage est effectué manuellement par un opérateur. Ces techniques peuvent engendrer des coûts de production de pièces relativement élevés et des risques d’erreur de positionnement des strates. Cela conduit à une certaine variabilité dans les performances mécaniques des pièces obtenues et à des pièces dont les propriétés mécaniques peuvent être améliorées. D’autres solutions ont été développées comme la technique de placement automatique de fibres (« Automated Fiber Placement », AFP). Cette technique mécanisée présente un intérêt pour réduire le coût de production des pièces en matériau composite. Dans l’art antérieur, un liant, activable lors de la chauffe du robot AFP, est utilisé pour que les fibres adhèrent entre elles lors de la dépose et de leur placement. Ainsi, lors du drapage d’un pli de fibres sur un pli déjà déposé, le système de chauffe du robot va activer à la fois le liant présent sur les fibres du pli déjà déposé et le liant présent sur les fibres du pli en cours de dépôt. Cela permet une adhésion entre les fibres des deux plis. Pour réaliser le drapage du premier pli, l’adhésion ne se fait qu’à l’aide du liant présent sur les fibres du pli en cours de dépôt et elle est donc moindre que lors d’un drapage de pli à pli. De plus, le drapage du premier pli se fait sur un textile technique ou textile d’arrachage. Ce textile est notamment utile lors du démoulage des strates drapées ou, s’il présente des propriétés filtrantes, lors du déliantage consistant à enlever le liant présent sur les fibres et/ou lors de l’injection d’une barbotine pour former une matrice dans les strates drapées. Néanmoins, ce textile diminue la surface de contact avec les fibres du premier pli, ce qui rend l’adhésion plus difficile. Or un premier pli avec une mauvaise adhésion peut se décoller avant le drapage du second pli ou certaines fibres du premier pli peuvent se décoller et se déplacer lors du drapage du second pli. Il est donc souhaitable de disposer d’un procédé de fabrication par placement automatique des fibres dans lequel l’adhésion des fibres du premier pli est améliorée. L’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant au moins : la formation d’une préforme fibreuse de la pièce à obtenir par dépôt d’une pluralité de textures fibreuses imprégnées d’une première résine liante par drapage des textures fibreuses, le dépôt étant effectué sur un textile d’arrachage comprenant une deuxième résine liante présente en une teneur en poids sec comprise entre 3 g/m² et 15 g/m² et étant réalisé à une température de travail permettant l’adhésion des première et deuxième résines liantes ; l’élimination des première et deuxième résines liantes dans la préforme ainsi formée, et la formation d’une matrice dans la porosité de la préforme fibreuse après l’élimination des première et deuxième résines liantes, et l’élimination du textile d’arrachage afin d’obtenir la pièce en matériau composite. Le textile d’arrachage est un textile technique qui est destiné à être enlevé ou éliminé de la préforme. Il permet la décohésion de la préforme à l’outillage, par exemple à un moule. Ainsi, grâce à l’invention, l’adhésion de la première couche de texture fibreuse est réalisée grâce à la deuxième résine liante présente sur le textile d’arrachage et à la première résine liante présente sur la première couche de texture fibreuse déposée. Cela permet d’améliorer son adhésion. La teneur en poids sec comprise entre 3 g/m² et 15 g/m² permet de garantir une quantité suffisante en deuxième résine liante pour une bonne adhésion de la première couche de texture fibreuse déposée. Cette plage de teneur en poids sec permet également de ne pas avoir trop de deuxième résine liante dans le textile et donc de pouvoir être éliminée facilement du textile d’arrachage. Selon une caractéristique particulière de l’invention, la deuxième résine liante est présente dans le textile d’arrachage en une teneur en poids sec comprise entre 5 g/m² et 10 g/m², par exemple entre 5 g/m² et 8 g/m². Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le drapage des textures fibreuses peut être réalisé par un placement automatique de fibres. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la température de travail est comprise entre 40 °C et 180 °C, par exemple entre 40 °C et 120 °C. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le textile d’arrachage est imprégné par un milieu liquide comprenant la deuxième résine liante. Cela permet d’améliorer l’adhésion de la première couche de texture fibreuse déposée, car l’imprégnation par un milieu liquide permet de mieux répartir la deuxième résine dans le textile d’arrachage. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le procédé comprend, en outre, avant la formation de la préforme fibreuse, l’introduction de la deuxième résine liante dans le textile d’arrachage et le placement du textile d’arrachage sur une surface. Dans ce cas, l’introduction de la deuxième résine liante peut être réalisée par pulvérisation. Cela permet de minimiser la quantité de résine appliquée. La deuxième résine peut être introduite dans le textile d’arrachage de manière discontinue, par exemple sous forme d’une ou plusieurs lignes notamment pour former un quadrillage. De plus, l’introduction de la deuxième résine liante dans le textile d’arrachage peut être réalisée à l’aide d’un pochoir. Cela permet de limiter la quantité de résine utilisée et de cibler des zones d’introduction préférentielles. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, les première et deuxième résines liantes présentent des compositions identiques. Cela permet d’utiliser une seule loi de chauffe du robot réalisant le placement automatique de fibres et ainsi d’activer les deux résines. On obtient également une meilleure affinité de la liaison entre le textile d’arrachage et la première couche de texture fibreuse déposée, ce qui permet de maintenir l’adhésion de la première couche de texture fibreuse. Enfin, cela permet également de simplifier l’élimination des première et deuxième résines liantes ou déliantage en utilisant les mêmes paramètres pour éliminer les deux résines. Les inventrices ont pu montrer par des essais expérimentaux utilisant la technique par placement automatique de fibres que l’utilisation de résines liantes présentant la même composition permet de garantir une parfaite adhésion des textures fibreuses de la première couche sur le textile d’arrachage, quelle que soit la valeur de température de travail utilisée. L’adhésion reste suffisante y compris lorsque la deuxième résine liante est diluée à hauteur de 25% en masse. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la première et la deuxième résine liante sont choisies parmi les alcools polyvinyliques ou les polyéthers aliphatiques. Ces exemples ne sont toutefois pas restrictifs et d’autres types de résines liantes peuvent tout à fait être utilisés. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la pièce est un arrière corps d’une turbomachine. Toujours selon une caractéristique particulière de l’invention, les fibres sont des fibres d’alumine. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’élimination des première et deuxième résines liantes est réalisée par dissolution dans un solvant. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la formation de la matrice comprend un traitement thermique et le textile d’arrachage est éliminé lors de l’application de ce traitement thermique. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’élimination du textile d’arrachage est réalisée avant la formation de la matrice. 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, la formation d’une préforme fibreuse par placement automatique de fibres selon un mode de réalisation de l’invention. La représente un ordinogramme illustrant une succession d’étapes qui peuvent être mises en œuvre selon un mode de réalisation de l’invention. Procédé (200) de fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant au moins : la formation d’une préforme fibreuse (201) de la pièce à obtenir par dépôt d’une pluralité de textures fibreuses (103) imprégnées d’une première résine liante par drapage des textures fibreuses, le dépôt étant effectué sur un textile d’arrachage (101) comprenant une deuxième résine liante présente en une teneur en poids sec comprise entre 3 g/m² et 15 g/m² et étant réalisé à une température de travail permettant l’adhésion des première et deuxième résines liantes ; l’élimination des première et deuxième résines liantes (202) dans la préforme ainsi formée ; et la formation d’une matrice (203) dans la porosité de la préforme fibreuse après l’élimination des première et deuxième résines liantes, et l’élimination du textile d’arrachage afin d’obtenir la pièce en matériau composite. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel la deuxième résine liante est présente dans le textile d’arrachage en une teneur en poids sec comprise entre 5 g/m² et 10 g/m². Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le textile d’arrachage est imprégné par un milieu liquide comprenant la deuxième résine liante. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le procédé comprend en outre, avant la formation de la préforme fibreuse, l’introduction de la deuxième résine liante dans le textile d’arrachage et le placement du textile d’arrachage sur une surface. Procédé de fabrication selon la revendication 4, dans lequel l’introduction de la deuxième résine liante est réalisée par pulvérisation. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les première et deuxième résines liantes présentent des compositions identiques. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les première et deuxième résines sont choisies parmi des alcools polyvinyliques et des polyéthers aliphatiques. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la pièce est un arrière corps d’une turbomachine et les fibres sont des fibres d’alumine. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’élimination des première et deuxième résines liantes est réalisée par dissolution dans un solvant. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la formation de la matrice comprend un traitement thermique et le textile d’arrachage est éliminé lors de l’application de ce traitement thermique. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l’élimination du textile d’arrachage est réalisée avant la formation de la matrice.