Brevet FR3144772A1 — publié le 20240712

La présente invention porte essentiellement sur un procédé de fabrication d'une pièce composite (7) comportant: - une étape de tissage d’une préforme fibreuse (9), - une étape de positionnement de la préforme fibreuse (9) à l'intérieur d'un moule (33), - une étape de positionnement d’un élément de marquage (26) sur la préforme fibreuse (9), ledit élément de marquage (26) étant destiné à identifier la pièce composite (7), et - une étape d'injection d'une résine (10), de sorte que la préforme fibreuse (9) et l'élément de marquage (26) sont recouverts par la résine (10). Figure 4c PIÈCE COMPOSITE MUNIE D'UN ÉLÉMENT DE MARQUAGE CO-INJECTÉ La présente invention porte sur une pièce composite munie d'un élément de marquage co-injecté. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les cales d'aube de soufflante. L'invention peut également être mise en œuvre avec un secteur de virole ou un carénage de kit engine ou toute autre pièce d'une turbomachine réalisée dans un matériau composite et plus généralement toute autre pièce réalisée dans un matériau composite dans tout type d'industrie. Dans un turboréacteur, les aubes, composées d'un pied et d'une pale définie par deux flancs appelés respectivement intrados et extrados, sont montées dans des logements en forme de gorge, appelés alvéoles, aménagés à la périphérie d'un disque de rotor. Les aubes sont montées avec un jeu entre leur pied et les parois des alvéoles. Pour le bon fonctionnement du turboréacteur, les pieds d'aubes et les alvéoles du disque doivent être en contact dans l'ensemble du domaine de rotation du moteur. Les surfaces de contact entre les pieds d'aubes et les alvéoles sont appelées portées. Des cales glissées dans les alvéoles, sous chaque pied d'aube, permettent de rattraper le jeu entre le fond des alvéoles et l'extrémité des pieds d'aubes pour garantir le bon positionnement des pieds d'aubes sur les portées du disque. Les cales permettent également d'accompagner les mouvements du pied des aubes dans les cas d’une perte d’aube ou d'ingestion d'un corps étranger. Les cales peuvent être fabriquées dans un matériau composite comportant une structure de renfort fibreuse, dite préforme fibreuse. La préforme fibreuse est obtenue par tissage 3D au moyen d'un métier à tisser du type Jacquard, tel que décrit dans les documents WO2013/088037 et FR3062659. La préforme fibreuse est ensuite placée dans un moule dans lequel est injectée une résine. Après polymérisation de la résine, on obtient une pièce composite brute qui est ensuite usinée pour obtenir une pièce finie. L'usinage peut consister en une étape de découpe des contours de la pièce, notamment par jet d’eau, laser, ou découpe plasma. La cale est une pièce sérialisée qui doit pouvoir être traçable. Ce besoin de traçabilité se traduit par la pose sur la pièce d'une étiquette de marquage comportant notamment un numéro de série. Généralement, la pièce est marquée deux fois lors du cycle de fabrication, à savoir une première fois lors de la réalisation de la pièce brute et une deuxième fois à l’étape finale sur la pièce finie. Ce double marquage réalisé de façon manuelle par un opérateur est couteux en main d’œuvre et en matière nécessaire pour réaliser les étiquettes. En outre, il peut arriver que l’opérateur pose mal l’étiquette de marquage, ce qui engendre des retouches voire le rebut de la pièce. Le double marquage augmente donc les risques de retouche et de rebut. L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un procédé de fabrication d'une pièce composite comportant: - une étape de tissage d’une préforme fibreuse, - une étape de positionnement de la préforme fibreuse à l'intérieur d'un moule, - une étape de positionnement d’un élément de marquage sur la préforme fibreuse, ledit élément de marquage étant destiné à identifier la pièce composite, et - une étape d'injection d'une résine, de sorte que la préforme fibreuse et l'élément de marquage sont recouverts par la résine. L’invention permet ainsi, en noyant la préforme fibreuse et l'étiquette de marquage à l'intérieur de la résine, de supprimer l'étape de pose d'une étiquette de marquage sur la pièce finie. On obtient donc un gain en temps de fabrication, un gain de coût de matière (celle de l'étiquette supplémentaire), ainsi qu'une réduction du risque de rebut de la pièce finale. Selon une mise en œuvre de l'invention, ledit procédé comporte en outre: - une étape de polymérisation de la résine pour obtenir une pièce composite brute, et - une étape d'usinage de la pièce composite brute pour obtenir une pièce composite finie. Selon une mise en œuvre de l'invention, la pièce composite brute comporte une zone non-usinée et au moins une zone usinée destinée à être usinée lors de l'étape d'usinage, l'élément de marquage étant disposé sur la préforme fibreuse de façon à être situé ultérieurement dans une zone non-usinée de la pièce composite brute. Selon une mise en œuvre de l'invention, ledit procédé comporte en outre une étape de placement d'un gabarit sur la préforme fibreuse, ledit gabarit comportant une fenêtre délimitant au moins une partie de la zone non-usinée de la pièce composite brute et une étape de positionnement de l'élément de marquage à l'intérieur de la fenêtre du gabarit. Selon une mise en œuvre de l'invention, l'élément de marquage est une étiquette de marquage. Selon une mise en œuvre de l'invention, la pièce composite est une cale d'aube de soufflante. L'invention a également pour objet une pièce composite comportant une préforme fibreuse, une résine, et un élément de marquage destiné à identifier la pièce composite, dans laquelle la résine recouvre la préforme fibreuse et l'élément de marquage. Selon une réalisation de l'invention, l'élément de de marquage est disposé dans une zone non usinée de la pièce composite. Selon une réalisation de l'invention, la pièce composite est une cale d'aube de soufflante. Selon une réalisation de l'invention, l'élément de marquage est disposé entre deux lignes s'étendant suivant une direction longitudinale de la cale, chaque ligne passant par le fond d'au moins un creux réalisé dans un bord longitudinal de la cale d'aube de soufflante. La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentées à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles: Les figures 1a et 1b sont des vues en perspective d'une cale selon l'invention disposée dans une alvéole de disque sous un pied d'aube respectivement avec et sans verrou d'aube; La est une vue en perspective d'une cale d'aube de soufflante selon la présente invention; La est une vue en perspective d'une cale d'aube brute obtenue en sortie d'un moule de fabrication de pièce composite superposée avec une cale d'aube finie obtenue après usinage de la cale d'aube brute; Les figures 4a à 4d illustrent de façon schématique les différentes étapes d'un procédé de fabrication d'une cale d'aube de soufflante selon la présente invention. Sur les figures, il est à noter que les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. La montre un disque 1 d'un rotor, par exemple un rotor de soufflante, à la périphérie duquel sont aménagées des alvéoles 2. Ces alvéoles 2 peuvent être droites, curvilignes, ou de toute autre forme. Dans l'exemple donné ici, les alvéoles sont droites et ont une section en queue d'aronde. Dans chaque alvéole 2 vient se loger une aube 3, comportant un pied 4 et une pale aérodynamique 5. Le pied d'aube 4, ici en forme de queue d'aronde, est introduit axialement dans l'alvéole 2 correspondante. Entre le pied 4 de l'aube 3 et le fond 6 de l'alvéole 2 est glissée une cale 7, représentée plus en détails sur la . La cale 7 glissée dans l'alvéole 2, sous le pied d'aube 4, permet de rattraper le jeu entre le fond de l'alvéole 2 et l'extrémité du pied d'aube 4 pour garantir le bon positionnement du pied d'aube 4 sur la portée du disque 1. La cale 7 montrée sur la est réalisée dans un matériau composite. La cale 7 comporte une préforme fibreuse 9 recouverte par une résine 10. La cale 7 comporte un axe X s'étendant suivant une direction d'extension longitudinale de la cale 7. La cale 7 présente une forme incurvée. La cale 7 comporte une face concave 11 et une face convexe 12. La cale 7 comporte également deux bords longitudinaux 13 et deux bords d’extrémité 14. Les bords d’extrémité 14 relient entre eux les bords longitudinaux 13. Les bords longitudinaux 13 comportent des portions saillantes 17 et des creux 18. Un creux 18 se situe entre deux portions saillantes 17 consécutives. La cale 7 peut également comporter des trous d'allègement 20. Les creux 18 ainsi que les trous d'allègement 20 sont réalisés pour obtenir un bon compromis entre la tenue mécanique et la masse de la cale 7. Une languette 21, dite tête de cale, est issue d’un bord d’extrémité 14 de la cale 7. La tête de cale 21 est destinée à venir en appui contre un verrou 22 d’aube pour assurer un maintien radial du verrou 22, tel que cela est montré sur la . Le verrou 22 est disposé à l'intérieur de rainures 23 réalisées dans le disque 1 de façon à assurer un maintien axial de l'aube 3. La cale 7 comporte un élément de marquage 26 noyé dans la résine 10. L’élément de marquage 26 contient des informations relatives à l’identification de la cale 7, tel qu’un numéro de série unique associé à la pièce composite (ici la cale 7) et un numéro relatif au modèle de la pièce composite (ici la cale 7). L’élément de marquage 26 prend avantageusement la forme d’une étiquette de marquage, par exemple réalisée dans un matériau textile compatible avec la résine utilisée, de préférence en coton. Alternativement, l’élément de marquage 26 peut prendre la forme d’une puce radiofréquence, telle qu’une puce RFID ou de tout autre élément de marquage 26 adapté à l’application. L'élément de marquage 26 est disposé sur la face concave 11 de la cale 7. Comme cela est décrit plus en détails ci-après, l'élément de marquage 26 est disposé dans une zone non-usinée 27 de la cale 7. On décrit ci-après, en référence avec les figures 4a à 4c, un procédé de fabrication d'une pièce composite, tel que la cale 7. Ce procédé comporte une étape de tissage d’une préforme fibreuse 9 suivant une technique de tissage standard connue de l’homme du métier. La préforme fibreuse 9 peut comporter des fibres de carbone, des fibres de verre, des fibres de kevlar ou un mélange de ces fibres ou tout autre type de fibres adapté à l'application. La préforme fibreuse 9 est ensuite disposée à l'intérieur d'un moule 33, tel que cela est illustré sur la . Un élément de marquage 26 est positionné sur la préforme fibreuse 9 tel que cela est illustré sur la . Le moule 33 est fermé. Une résine 10 est injectée dans le moule 33, de sorte que la préforme fibreuse 9 et l'élément de marquage 26 sont recouverts par la résine 10, tel que cela est illustré sur la . La résine 10 peut être une résine thermoplastique ou une résine thermodurcissable. Le procédé comporte également une étape de polymérisation de la résine 10 pour obtenir une pièce composite brute 7'. A cet effet, l'ensemble peut être mis dans un autoclave pour y subir un cycle de polymérisation. La pièce composite brute 7' est ensuite usinée pour obtenir une pièce composite finie 7. L'usinage peut consister en une étape de découpe des contours de la pièce pour réaliser notamment les creux 18 et les portions saillantes 17 ménagés dans les bords longitudinaux 13. L'étape de découpe permet également de réaliser les trous d'allègement 20. L'étape de découpe peut être effectuée notamment par jet d’eau, laser, ou découpe plasma. Comme on peut le voir sur la , la pièce composite brute 7' comporte au moins une zone non-usinée 27 et au moins une zone usinée 28 destinée à être usinée lors de l'étape d'usinage pour obtenir la pièce finie 7 représentée en superposition de la pièce brute 7'. L'élément de marquage 26 est disposé sur la préforme fibreuse 9 de façon à être situé ultérieurement dans la zone non-usinée 27 de la pièce composite brute 7'. Afin de faciliter le repérage de la zone non-usinée 27 à l'opérateur, il est possible de disposer un gabarit 30 sur la préforme fibreuse 9, tel que montré sur la . Le gabarit 30 comporte une fenêtre 31 délimitant au moins une partie de la zone non-usinée 27 de la pièce composite brute 7'. A cet effet, le gabarit 30 comporte des moyens d'indexage 32 de façon à positionner correctement le gabarit 30 par rapport à la préforme fibreuse 9. Les moyens d'indexage 32 peuvent par exemple consister en des rebords coopérant avec des bords correspondant de la préforme fibreuse 9. L'opérateur ou un robot peut alors positionner l'élément de marquage 26 à l'intérieur de la fenêtre 31 du gabarit 30. Une fois que l'élément de marquage 26 est disposé sur la préforme fibreuse 9 dans la zone non-usinée 27 souhaitée, le gabarit 30 est retiré de la préforme fibreuse 9 avant la phase d'injection de résine 10. Comme cela est illustré sur la , sur la cale 7 finie, on observe que l'élément de marquage 26 est disposé entre deux lignes L1, L2 s'étendant suivant une direction longitudinale de la cale 7 d'aube finie. Chaque ligne passe par le fond d'au moins un creux 18 réalisé dans un bord longitudinal de la cale 7. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association. Procédé de fabrication d'une pièce composite (7) caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de tissage d’une préforme fibreuse (9), - une étape de positionnement de la préforme fibreuse (9) à l'intérieur d'un moule (33), - une étape de positionnement d’un élément de marquage (26) sur la préforme fibreuse (9), ledit élément de marquage (26) étant destiné à identifier la pièce composite (7), et - une étape d'injection d'une résine (10), de sorte que la préforme fibreuse (9) et l'élément de marquage (26) sont recouverts par la résine (10). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - une étape de polymérisation de la résine (10) pour obtenir une pièce composite brute (7'), et - une étape d'usinage de la pièce composite brute (7') pour obtenir une pièce composite finie 7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce composite brute (7') comporte au moins une zone non-usinée (27) et au moins une zone usinée (28) destinée à être usinée lors de l'étape d'usinage, l'élément de marquage (26) étant disposé sur la préforme fibreuse (9) de façon à être situé ultérieurement dans une zone non-usinée 27 de la pièce composite brute 7'. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de placement d'un gabarit (30) sur la préforme fibreuse (9), ledit gabarit (30) comportant une fenêtre (31) délimitant au moins une partie de la zone non-usinée (27) de la pièce composite brute (7') et une étape de positionnement de l'élément de marquage (26) à l'intérieur de la fenêtre (31) du gabarit (30). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de marquage (26) est une étiquette de marquage. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pièce composite (7) est une cale d'aube de soufflante. Pièce composite (7) comportant une préforme fibreuse (9), une résine (10), et un élément de marquage (26) destiné à identifier la pièce composite (7), caractérisé en ce que la résine (10) recouvre la préforme fibreuse (9) et l'élément de marquage (26). Pièce composite selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de de marquage (26) est disposé dans une zone non usinée (27) de la pièce composite (7). Pièce composite selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la pièce composite (7) est une cale d'aube de soufflante. Pièce composite selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément de marquage (26) est disposé entre deux lignes (L1, L2) s'étendant suivant une direction longitudinale de la cale (7), chaque ligne (L1, L2) passant par le fond d'au moins un creux (18) réalisé dans un bord longitudinal de la cale d'aube de soufflante (7).