Brevet FR3134338A1 — publié le 20231013

Mise en forme reproductible d’une ébauche fibreuse L’invention concerne un procédé de mise en forme d’une ébauche fibreuse (200) comprenant des fils traceurs de chaîne (101a) et de trame (102a, 102b, 102c), comprenant : - la projection d’un repère visuel de chaîne (501a) sur l’ébauche (200), - la déformation de l’ébauche (200) à partir du bas de l’ébauche de pale jusqu’au haut de l’ébauche de pale de sorte à faire correspondre le fil traceur de chaîne (101a) avec son repère visuel (501a), - la projection d’un repère visuel de trame (502a, 502b, 502c) sur l’ébauche (200), - la déformation de l’ébauche (200) à partir du fil traceur de chaîne (101a) jusqu’aux premier et deuxième bords de l’ébauche (200) de sorte à faire correspondre le fil traceur de trame (102a, 102b, 102c) avec son repère visuel (502a, 502b, 502c). Figure pour l’abrégé : Fig. 9 Mise en forme reproductible d’une ébauche fibreuse L’invention concerne la fabrication d’aubes ou d’hélices en matériau composite comprenant un renfort fibreux réalisé par tissage tridimensionnel et densifié par une matrice. L’utilisation de matériaux composites pour la fabrication d’aubes ou d’hélices, par exemple pour les aubes de turbine à gaz pour moteur aéronautique ou pour turbine industrielle, permet d’obtenir des pièces présentant des performances mécaniques équivalentes voire supérieures à celles réalisées en métal, tout en ayant une masse bien inférieure. La fabrication de ces aubes ou hélices peut débuter par la réalisation d’une ébauche fibreuse monobloc par tissage tridimensionnel, qui sera ensuite mise en forme de manière à obtenir une préforme fibreuse de l’aube ou de l’hélice à fabriquer. La préforme fibreuse est ensuite densifiée par une matrice pour obtenir la pièce. Un exemple de procédé de fabrication d’une aube ou d’une hélice en matériau composite est par exemple décrit dans le document FR3046564 ou dans le document FR3046563. L’ébauche fibreuse comprend deux types de fils formant un réseau : les chaînes (qui s’étendent le long de la direction de tissage) et les trames (qui s’étendent transversalement à la direction de tissage). Les chaînes sont sensiblement parallèles entre elles et les trames sont sensiblement parallèles entre elles. Chaînes et trames se croisent généralement à un angle sensiblement droit, formant ainsi un réseau chaînes-trames sensiblement orthogonal. Toutefois, la forme des aubes ou hélices à fabriquer n’est pas développable. Ainsi, lorsque l’ébauche fibreuse est déformée pour obtenir une préforme fibreuse, on peut observer localement une perte d’orthogonalité du réseau chaînes-trames. Cette perte d’orthogonalité s’appelle le décadrage. L’angle mesurant l’écart entre la position décadrée d’un fil de trame et sa position d’origine est appelé « angle de décadrage ». Or, plus l’angle de décadrage sera important, plus les propriétés mécaniques de la préforme fibreuse ainsi obtenue seront modifiées. En traction et en compression, un matériau dit décadré est plus souple dans le sens des trames et plus rigides dans le sens des chaînes. Un décadrage important entraînera donc une perte relativement importante des propriétés mécaniques dans le sens trame. Ainsi, il sera nécessaire de fabriquer une préforme fibreuse plus épaisse que ce qu’elle devrait être sans décadrage, ce qui implique un ajout de masse non-négligeable pour les performances de la turbine ou du moteur. L’étape de déformation de l’ébauche fibreuse en préforme fibreuse peut être réalisée à l’aide de repères visuels, permettant de contrôler la disposition de certains fils de trame ou de chaîne. Une telle méthode est par exemple décrite dans le document US2016288380A1. Cependant, cette étape de déformation de l’ébauche fibreuse en préforme fibreuse est réalisée à la main sans séquence ordonnée de mise en forme, ce qui engendre une forte variabilité dans l’emplacement des zones où il y a du décadrage d’une pièce à l’autre. Finalement, on obtient une forte variabilité des propriétés mécaniques d’une pièce à l’autre, et des géométries différentes dans les pièces obtenues après l'étape d’injection de résine dans la préforme. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités, en proposant une séquence de mise en forme de l’ébauche fibreuse prédéfinie, permettant une déformation adaptée et reproductible de l’ébauche. A cet effet, l’invention propose un procédé de mise en forme d’une ébauche fibreuse s’étendant longitudinalement selon une direction X et transversalement selon une direction Y, obtenue par tissage tridimensionnel entre une pluralité de fils de chaîne et une pluralité de fils de trame et destinée à former une préforme fibreuse d’aube de turbomachine, l’ébauche fibreuse comprenant une ébauche de pied destinée à former le pied d’aube et une ébauche de pale destinée à former la pale d’aube, l’ébauche fibreuse comprenant une face de référence s’étendant dans la direction Y entre un premier bord et un deuxième bord destinés à former le bord d’attaque et le bord de fuite de l’aube, l’ébauche fibreuse comprenant en outre un fil traceur de chaîne s’étendant sur la face de référence selon la direction X depuis l’ébauche de pied et au moins un fil traceur de trame s’étendant sur la face de référence selon la direction Y entre le premier bord et le deuxième bord, le procédé comprenant au moins : - le placement de l’ébauche fibreuse dans un moule de mise en forme de sorte à ce que la face de référence soit visible, - le maintien de l’ébauche de pied dans le moule de mise en forme, - la projection d’au moins un repère visuel de chaîne sur la face de référence de l’ébauche fibreuse correspondant à un emplacement de référence du fil traceur de chaîne, - la déformation de l’ébauche de pale à partir du bas de l’ébauche de pale jusqu’au haut de l’ébauche de pale dans la direction X de sorte à faire correspondre le fil traceur de chaîne avec le repère visuel de chaîne, - la projection d’au moins un repère visuel de trame sur la face de référence de l’ébauche fibreuse correspondant à un emplacement de référence du fil traceur de trame, - la déformation de l’ébauche de pale dans la direction Y à partir du fil traceur de chaîne jusqu’au premier bord et jusqu’au deuxième bord de l’ébauche de sorte à faire correspondre le fil traceur de trame avec le repère visuel de trame. Ainsi, le procédé de mise en forme est prédéfini et identique entre chaque opérateur. La déformation du bas vers le haut et du centre vers les bords permet tout particulièrement d’obtenir d’une pièce à l’autre des emplacements identiques pour les zones de décadrage, et donc une meilleure anticipation des zones à plus faibles propriétés mécaniques dans le sens trame. Selon un aspect particulier de l’invention, l’ébauche fibreuse comprend une pluralité de fils traceurs de trame répartis entre le bas de l’ébauche de pale et le haut de l’ébauche de pale et dans lequel une pluralité de repères visuels de trame correspondant à un emplacement de référence des fils traceurs de trame sont projetés, l’étape suivante étant répétée pour chaque fil traceur de trame dans l’ordre depuis le bas de l’ébauche de pale jusqu’en haut de l’ébauche de pale : - la déformation de l’ébauche de pale dans la direction Y à partir du fil traceur de chaîne jusqu’au premier bord et jusqu’au deuxième bord de l’ébauche de sorte à faire correspondre le fil traceur de trame avec le repère visuel de trame correspondant, de sorte à faire correspondre tous les fils traceurs de trame avec le repère visuel de trame correspondant. Selon un autre aspect particulier de l’invention, la déformation de l’ébauche de pale dans la direction Y est réalisée à partir du fil traceur de chaîne jusqu’au premier bord de l’ébauche de sorte à faire correspondre le fil traceur de trame avec une partie du repère visuel de trame, puis à partir du fil traceur de chaîne jusqu’au deuxième bord de l’ébauche de sorte à faire correspondre le fil traceur de trame avec le repère visuel de trame correspondant. Selon un autre aspect particulier de l’invention, la projection des repères visuels est effectuée par laser. Selon un autre aspect particulier de l’invention, le repère visuel correspondant à un fil traceur comprend une ligne de même largeur que ledit fil traceur. Selon un autre aspect particulier de l’invention, le repère visuel correspondant à un fil traceur comprend deux lignes délimitant une zone correspondant à l’emplacement de référence dudit fil traceur. Selon un autre aspect particulier de l’invention, l’ébauche fibreuse est humidifiée avant d’être déformée pour faciliter sa déformation. L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’une aube de turbomachine en matériau composite, comprenant : - la réalisation d’une ébauche fibreuse par tissage tridimensionnel de fils comprenant une ébauche de pied destinée à former le pied d’aube et une ébauche de pale destinée à former la pale d’aube, l’ébauche fibreuse comprenant une face de référence s’étendant entre un premier bord et un deuxième bord destinés à former le bord d’attaque et le bord de fuite de l’aube, les fils comprenant un fil traceur de chaîne et au moins un fil traceur de trame disposés au moins sur la surface de référence, - le découpage de l’ébauche fibreuse en laissant intact les fils traceurs situés sur la surface de référence pour obtenir une ébauche fibreuse détourée apte à prendre la forme et les dimensions des parties constitutives de l’aube, - la mise en forme de l’ébauche fibreuse d’après le procédé de mise en forme selon l’invention pour obtenir une préforme fibreuse formée, - l’injection dans la préforme fibreuse d’une résine précurseur de matrice afin d’imprégner la préforme fibreuse, - la transformation de la résine précurseur de matrice dans la préforme fibreuse en matrice de sorte à obtenir une pièce en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice et présentant la forme et les dimensions de l’aube. La est une vue schématique en perspective d’une pré-ébauche fibreuse réalisée par tissage tridimensionnel destinée à la réalisation d’une préforme fibreuse. La est une vue schématique en perspective d’une ébauche fibreuse obtenue après découpe de la pré-ébauche fibreuse de la . La est une vue schématique d’une aube obtenue après mise en forme et densification de l’ébauche fibreuse de la . La est une vue schématique en perspective d’une moule de mise en forme et d’un projecteur laser selon un mode de réalisation de l’invention. La est une vue schématique en perspective de l’ébauche fibreuse de la disposée sans être déformée dans le moule de mise en forme de la . La est une vue schématique en perspective de l’ébauche fibreuse de la déformée de sorte à faire coïncider le fil traceur de chaîne avec son repère visuel. La est une vue schématique en perspective de l’ébauche fibreuse de la déformée de sorte à faire coïncider le premier fil traceur de trame avec son repère visuel. La est une vue schématique en perspective de l’ébauche fibreuse de la déformée de sorte à faire coïncider le deuxième fil traceur de trame avec son repère visuel. La est une vue schématique en perspective de l’ébauche fibreuse de la déformée de sorte à faire coïncider tous les fils traceurs avec leur repère visuel. Procédé de mise en forme d’une ébauche fibreuse (200) s’étendant longitudinalement selon une direction X et transversalement selon une direction Y, obtenue par tissage tridimensionnel entre une pluralité de fils de chaîne (101) et une pluralité de fils de trame (102) et destinée à former une préforme fibreuse d’aube de turbomachine, l’ébauche fibreuse (200) comprenant une ébauche de pied (203) destinée à former le pied d’aube et une ébauche de pale (205) destinée à former la pale d’aube, l’ébauche fibreuse (200) comprenant une face de référence (205c) s’étendant dans la direction Y entre un premier bord (205a) et un deuxième bord (205b) destinés à former le bord d’attaque et le bord de fuite de l’aube, l’ébauche fibreuse (200) comprenant en outre un fil traceur de chaîne (101a) s’étendant sur la face de référence (205c) selon la direction X depuis l’ébauche de pied (203) et au moins un fil traceur de trame (102a, 102b, 102c) s’étendant sur la face de référence (205c) selon la direction Y entre le premier bord (205a) et le deuxième bord (205b), le procédé comprenant au moins : - le placement de l’ébauche fibreuse (200) dans un moule de mise en forme (6) de sorte à ce que la face de référence (205c) soit visible, - le maintien de l’ébauche de pied (203) dans le moule de mise en forme (6), - la projection d’au moins un repère visuel de chaîne (501a) sur la face de référence (205c) de l’ébauche fibreuse (200) correspondant à un emplacement de référence du fil traceur de chaîne (101a), - la déformation de l’ébauche de pale (205) à partir du bas de l’ébauche de pale jusqu’au haut de l’ébauche de pale dans la direction X de sorte à faire correspondre le fil traceur de chaîne (101a) avec le repère visuel de chaîne (501a), - la projection d’au moins un repère visuel de trame (502a, 502b, 502c) sur la face de référence (205c) de l’ébauche fibreuse (200) correspondant à un emplacement de référence du fil traceur de trame (102a, 102b, 102c), - la déformation de l’ébauche de pale (205) dans la direction Y à partir du fil traceur de chaîne (101a) jusqu’au premier bord (205a) et jusqu’au deuxième bord (205b) de l’ébauche (200) de sorte à faire correspondre le fil traceur de trame (102a, 102b, 102c) avec le repère visuel de trame (502a, 502b, 502c). Procédé de mise en forme selon la revendication 1, dans lequel l’ébauche fibreuse (200) comprend une pluralité de fils traceurs de trame (102a, 102b, 102c) répartis entre le bas de l’ébauche de pale (205) et le haut de l’ébauche de pale (205) et dans lequel une pluralité de repères visuels de trame (502a, 502b, 502c) correspondant à un emplacement de référence des fils traceurs de trame (102a, 102b, 102c) sont projetés, l’étape suivante étant répétée pour chaque fil traceur de trame dans l’ordre depuis le bas de l’ébauche de pale jusqu’en haut de l’ébauche de pale : - la déformation de l’ébauche de pale (205) dans la direction Y à partir du fil traceur de chaîne (101a) jusqu’au premier bord (205a) et jusqu’au deuxième bord (205b) de l’ébauche (200) de sorte à faire correspondre le fil traceur de trame (102a, 102b, 102c) avec le repère visuel de trame (502a, 502b, 502c) correspondant, de sorte à faire correspondre tous les fils traceurs de trame (102a, 102b, 102c) avec le repère visuel de trame (502a, 502b, 502c) correspondant. Procédé de mise en forme selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la déformation de l’ébauche de pale (205) dans la direction Y est réalisée à partir du fil traceur de chaîne (101a) jusqu’au premier bord (205a) de l’ébauche (200) de sorte à faire correspondre le fil traceur de trame (102a, 102b, 102c) avec une partie du repère visuel de trame (502a, 502b, 502c), puis à partir du fil traceur de chaîne (101a) jusqu’au deuxième bord (205b) de l’ébauche (200) de sorte à faire correspondre le fil traceur de trame (102a, 102b, 102c) avec le repère visuel de trame (502a, 502b, 502c) correspondant. Procédé de mise en forme selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la projection des repères visuels (501a, 502a, 502b, 502c) est effectuée par laser. Procédé de mise en forme selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le repère visuel (501a, 502a, 502b, 502c) correspondant à un fil traceur (101a, 102a, 102b, 102c) comprend une ligne de même largeur que ledit fil traceur. Procédé de mise en forme selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le repère visuel (501a, 502a, 502b, 502c) correspondant à un fil traceur (101a, 102a, 102b, 102c) comprend deux lignes délimitant une zone correspondant à l’emplacement de référence dudit fil traceur. Procédé de mise en forme selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’ébauche fibreuse (200) est humidifiée avant d’être déformée pour faciliter sa déformation. Procédé de fabrication d’une aube de turbomachine en matériau composite, comprenant : - la réalisation d’une ébauche fibreuse (200) par tissage tridimensionnel de fils comprenant une ébauche de pied (203) destinée à former le pied d’aube et une ébauche de pale (205) destinée à former la pale d’aube, l’ébauche fibreuse (200) comprenant une face de référence (205c) s’étendant entre un premier bord (205a) et un deuxième bord (205b) destinés à former le bord d’attaque et le bord de fuite de l’aube, les fils comprenant un fil traceur de chaîne (101a) et au moins un fil traceur de trame (102a, 102b, 102c) disposés au moins sur la surface de référence (205c), - le découpage de l’ébauche fibreuse (200) en laissant intact les fils traceurs (101a, 102a, 102b, 102c) situés sur la surface de référence (205c) pour obtenir une ébauche fibreuse détourée apte à prendre la forme et les dimensions des parties constitutives de l’aube, - la mise en forme de l’ébauche fibreuse (200) d’après le procédé de mise en forme selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 pour obtenir une préforme fibreuse formée, - l’injection dans la préforme fibreuse (200) d’une résine précurseur de matrice afin d’imprégner la préforme fibreuse, - la transformation de la résine précurseur de matrice dans la préforme fibreuse en matrice de sorte à obtenir une pièce en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice et présentant la forme et les dimensions de l’aube.