Brevet FR3151526A1 — publié le 20250131

Procédé de fabrication d’une pièce par injection de résine dans une préforme fibreuse, comprenant les étapes suivantes : d) formage de la préforme (200) dans un moule (102) d’un outillage (100), le formage comprenant les sous-étapes suivantes : d1) compactage de la préforme (200) d2) séchage de la préforme (200) ; et e) injection de résine dans la préforme (200) et moulage. En outre, la sous-étape d2) de séchage de la préforme (200) est réalisée sous bâche (128), la bâche (128) étant maintenue en position par fixation de la bâche (128) sur l’outillage (100) par au moins un aimant (130), l’outillage (100) et/ou la bâche (128) comprenant un matériau ferromagnétique pour la fixation dudit au moins un aimant (130). Figure pour l’abrégé : Fig 1 Procédé de fabrication d’une pièce par injection de résine dans une préforme fibreuse La présente invention concerne la fabrication de pièces en matériau composite et, plus particulièrement, la protection de telles pièces contre une contamination par de la pollution provenant de l’environnement extérieur. Plus précisément, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce par injection de résine dans une préforme fibreuse. Techniques antérieures Un procédé existant de fabrication d’un matériau composite est le procédé de moulage par transfert de résine, plus communément nommé « procédé RTM », de l’abréviation anglo-saxonne Resin Transfer Molding. Le procédé RTM permet la fabrication d’un matériau comprenant des fibres de renfort et une résine formant la matrice. Le document FR 3 068 640 décrit un procédé de fabrication d’une pièce par injection de résine dans une préforme en fibres tissées. Le procédé présenté comprend tout d’abord la réalisation d’une préforme par tissage de fibres suivie de son découpage aux dimensions souhaitées. Afin de lui conférer une forme particulière, la préforme est alors soumise à une étape de mise en forme par humidification puis positionnement dans l’empreinte d’un moule d’un outillage. La préforme subit ensuite une étape de formage par mise en pression entre le moule et un contre-moule. Une fois compactée, la préforme est séchée, préférentiellement par chauffage. Le séchage de préforme permet d’éliminer l’eau résiduelle, évitant la formation de porosités et permettant à la préforme de se rigidifier. Après formage, une résine est injectée pour imprégnation de la préforme puis moulée afin d’obtenir la pièce en matériau composite. Lors du procédé RTM, il existe un risque de pollution de la pièce par des contaminants extérieurs. Selon la nature de la contamination, les propriétés finales de la pièce peuvent être modifiées, affectant ses performances et pouvant avoir de lourdes conséquences lors de son utilisation. Dans le secteur de l’aéronautique, le contrôle de la pollution extérieure formée par des corps étrangers ou débris, connue sous les termes anglo-saxons « Foreign Object Debris » ou « Foreign Object Damage » (FOD), est un enjeu majeur. Classiquement, l’étape de séchage de la préforme est donc réalisée sous une bâche de protection afin d’éviter toute contamination extérieure. La bâche est généralement fabriquée en tissu comprenant des fibres de polytétrafluoroéthylène PTFE. Une solution de maintien de la bâche au-dessus de la préforme consiste en l’utilisation de scotch. Néanmoins, cette technique entraîne par elle-même un risque de contamination. Le scotch contribue fortement à effilocher les bords du tissu de la bâche, libérant des filaments de PFTE qui se retrouvent dans les pièces composites et qui engendrent un rebut coûteux. De plus, cette technique est manuelle et un opérateur doit veiller à la fixation correcte de la bâche, ce qui rallonge le processus. Une autre solution consiste à placer une bâche lestée au niveau de ses bords. Le poids disposé en périphérie tend la bâche. La tension appliquée sur la bâche accroît sa vitesse d’usure par la présence d’angle ou d’arêtes vives sur le moule de l’outillage utilisé. De plus, cela ne garantit pas un positionnement répétable. La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités et de fournir un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite permettant de limiter la contamination de la préforme, notamment lors du séchage, par de la pollution provenant de l’environnement extérieur. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d’une pièce par injection de résine dans une préforme fibreuse, comprenant les étapes suivantes : d) formage de la préforme dans un moule d’un outillage, le formage comprenant les sous-étapes suivantes : d1) compactage de la préforme ; d2) séchage de la préforme ; et e) injection de résine dans la préforme et moulage. En outre, la sous-étape d2) de séchage de la préforme est réalisée sous bâche, la bâche étant maintenue en position par fixation de la bâche sur l’outillage par au moins un aimant, l’outillage et/ou la bâche comprenant un matériau ferromagnétique pour la fixation dudit au moins un aimant. Selon une caractéristique, la bâche peut être maintenue en position par l’au moins un aimant par fixation de la bâche sur l’outillage, seul l’outillage comprenant un matériau ferromagnétique pour la fixation de l’au moins un aimant. En alternative, la bâche peut être maintenue en position par l’au moins un aimant par fixation de la bâche sur l’outillage, seule la bâche comprenant un matériau ferromagnétique pour la fixation de l’au moins un aimant. En alternative, la bâche peut être maintenue en position par l’au moins un aimant par fixation de la bâche sur l’outillage, l’outillage et la bâche comprenant un matériau ferromagnétique pour la fixation de l’au moins un aimant. Selon un mode de réalisation, l’au moins un aimant peut être intégré dans la bâche, l’outillage comprenant un matériau ferromagnétique pour la fixation de l’au moins un aimant. Selon une alternative, l’au moins un aimant peut être pourvu sur un élément indépendant de la bâche et de l’outillage, l’outillage comprenant un matériau ferromagnétique pour la fixation de l’au moins un aimant, et la bâche étant maintenue entre l’aimant de l’élément indépendant et l’outillage. Avantageusement, l’élément indépendant formé par l’aimant peut comprendre un moyen de préhension tel qu’une poignée. Selon une autre alternative, l’au moins un aimant peut être attaché sur la bâche par des moyens de fixation non magnétiques, par exemple par vissage ou collage, l’outillage comprenant un matériau ferromagnétique pour la fixation de l’au moins un aimant. Selon une autre alternative, bâche peut comprendre un matériau ferromagnétique pour la fixation dudit au moins un aimant, ledit au moins un aimant étant intégré dans l’outillage. Selon une autre alternative, la bâche peut comprendre un matériau ferromagnétique pour la fixation de l’au moins un aimant, l’au moins un aimant étant attaché sur l’outillage par des moyens de fixation non magnétiques, tel que par vissage ou collage. Avantageusement, la bâche peut être maintenue en position par fixation du pourtour de la bâche sur le moule de l’outillage par l’au moins un aimant sans contact avec la préforme. De préférence, l’étape e) est réalisée dans le moule de l’outillage de l’étape d). De préférence, la sous-étape de séchage de la préforme est réalisée sous une bâche en polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou en polyéthersulfone (PES), tel que du polysulfone, de préférence encore sous une bâche tissée en polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou une bâche tissée en polyéthersulfone (PES), tel que du polysulfone. De préférence, le procédé de fabrication comprend, préalablement aux étapes d) et e), les étapes suivantes : a) la réalisation de la préforme par tissage des fibres ; b) la mise aux dimensions de la préforme ; c) la mise en forme de la préforme par : - humidification de la préforme ; et - positionnement de la préforme dans l’empreinte d’un moule d’un outillage identique ou différent du moule de l’outillage de l’étape d). De préférence, l’étape e) comprend les étapes suivantes : - ouverture partielle de l'outillage, en éloignant le moule d’un contre-moule de l’outillage ou inversement ; - injection de résine dans l'outillage ; - fermeture de l'outillage, en rapprochant le moule du contre-moule ou inversement ; et - mise sous pression et chauffage de la préforme imprégnée entre le moule et le contre-moule. La présente invention sera mieux comprise et d’autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description détaillée qui va suivre, comprenant des modes de réalisation donnés à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés, présentés en tant qu’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de l’invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquels : est une vue schématique d’un outillage pour la fabrication d’un matériau composite selon un mode de réalisation de l’invention. est une vue schématique en perspective d’un moule de l’outillage illustré à la . est un schéma bloc illustrant les différentes étapes d’un procédé de fabrication d’une pièce par injection de résine dans une préforme fibreuse. représente le moule de l’outillage illustré à la sur lequel est disposée une préforme fibreuse bâchée selon un mode de réalisation de l’invention. lequel est disposée une préforme fibreuse bâchée selon un mode de réalisation de l’invention. Il est à noter que, sur les figures, 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. Dans la description de l’invention qui va être faite, l’expression « au moins un » utilisée doit être considérée comme équivalente à l’expression « un ou plusieurs ». Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation La illustre un outillage 100 pour la fabrication d’une pièce en matériau composite par injection de résine dans une préforme fibreuse selon un mode de réalisation de l’invention. Par préforme fibreuse, on entend une structure de renfort d’un matériau composite avant injection d’une matrice, ici la résine. La structure de renfort est obtenue à partir de fibres tissées. L’outillage 100 comprend un moule 102 solidaire d'un plateau inférieur 104, et un contre-moule 106 solidaire d'un plateau supérieur 108. Dans l'exemple représenté, le plateau inférieur 104 forme une embase de support de l'outillage, qui peut par exemple reposer sur le sol d'un atelier de fabrication. Le moule 102 est situé sur une face supérieure du plateau 104 et comprend une empreinte 110, mieux visible à la . Dans l'exemple représenté, l'empreinte 110 est celle d'une face d'une aube de soufflante, telle que son extrados par exemple. L'empreinte 110 est ici orientée vers le haut et fait face à une empreinte 112 du contre-moule 106 situé au-dessus du moule 102 et en regard de ce dernier. L'empreinte 112 est ici celle d'une autre face d'une aube de soufflante, telle que son intrados par exemple. Le moule 102 et le contre-moule 106 peuvent être en matériau composite incorporant des fibres de carbone, en aluminium ou encore en acier inoxydable afin d’éviter l’oxydation de la préforme 200. Le plateau 108 et le contre-moule 106 sont mobiles depuis une position supérieure, représentée à la , dans laquelle l'outillage est ouvert et le moule 102 et le contre-moule 106 sont à distance l'un de l'autre, et une position emboîtée ou rapprochée dans laquelle l'outillage est fermé et le moule 102 et le contre-moule 106 sont engagés l'un dans l'autre. On va maintenant décrire les différentes étapes d'un mode de réalisation d’un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite par injection de résine dans une préforme fibreuse, à partir de la . Dans l’exemple illustré, le procédé de fabrication comprend une première étape a) de réalisation d’une préforme 200 par tissage de fibres. Le tissage est réalisé en trois dimensions au moyen d'un métier à tisser, par exemple du type Jacquard. À la sortie du métier à tisser, la préforme 200 est brute et a une forme générale plate et est foisonnée. Une étape b) suivante du procédé consiste à mettre aux dimensions la préforme 200, par exemple en découpant ses flottés au jet d’eau sur préforme plane. Lorsque la préforme 200 est réalisée, celle-ci peut être mise en forme afin de lui conférer une forme, dans cet exemple d’aube de soufflante. Dans l’exemple illustré, le procédé de fabrication comprend une étape c) de mise en forme de la préforme 200 par positionnement de la préforme 200 dans l’empreinte d’un moule. Dans l’exemple illustré, l’étape c) est ici mise en œuvre au moyen de l'outillage 100 représenté aux figures 1 et 2. La préforme 200 est donc placée dans l'empreinte 110 du moule 102, de préférence à l'aide des moyens de projection laser 126. Dans l’étape c) la préforme 200 est, de préférence, humidifiée préalablement à sa mise en place dans l’empreinte 110 pour la rendre plus malléable. Selon une alternative, la préforme 200 peut être humidifiée après positionnement dans le moule 102 de l’outillage 100. Une étape d) consiste à soumettre la préforme 200 à un formage. Dans une première sous-étape d1) de l’étape d) de formage, la préforme 200 est compactée à la géométrie finale souhaitée. Pour cela, l'outillage 100 est fermé et mis en pression, par exemple entre 5 et 10 bars. Avantageusement, la mise en pression est réalisée en pressant localement les zones les plus épaisses de la préforme 200. Le reste de la préforme 200 est laissé à l’état libre. Dans une deuxième sous-étape d2) suivant le compactage, la préforme 200 est séchée sous bâche. Une bâche 128 est positionnée au-dessus de la préforme 200 afin d’éviter tout risque de contamination de la préforme 200. La préforme 200 est séchée sous bâche sur le moule 102 de l’outillage 100. De préférence, le séchage de la préforme 200 sous bâche est réalisé dans un four ventilé. L’ensemble formé par le moule 102, la préforme 200 et la bâche 128 est placé dans le four ventilé. De préférence, le four ventilé est chauffé à une température de 100°C. L’humidité de la préforme 200 est évacuée par l’air soufflant dans le four ventilé. Le séchage de la préforme 200 permet d’éliminer l’eau restante de manière à éviter les porosités et rigidifier la préforme 200. La bâche 128 est maintenue en position au-dessus de la préforme 200 par fixation de la bâche 128 sur l’outillage 100 par au moins un aimant 130. Dans l’exemple illustré à la , la bâche 128 est maintenue par une pluralité d’aimants. La protection de la préforme 200 par la bâche permet d’éviter la pollution de la préforme 200 et permet d’éviter l’oxydation de la préforme 20 avec l’eau. La fixation de la bâche à l’aide d’un ou plusieurs aimants facilite le positionnement de la bâche sur l’outillage, qui est facilement répétable, et contribue à réduire les risques de contamination par des FOD et donc le nombre de pièces rebutées en production. L’usure de la bâche est également limitée, ce qui permet de limiter le nombre de bâche utilisée. La bâche 128 est, de préférence, en polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou en polyéthersulfone (PES), par exemple en polysulfone. Plus préférentiellement, la bâche 128 est une bâche tissée en polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou en polyéthersulfone (PES), par exemple en polysulfone. La bâche 128 peut être maintenue en position par fixation du pourtour 132 de la bâche 128 sur l’outillage 100 par les aimants 130. Le positionnement des aimants 130 est avantageusement réalisé dans des zones non utiles de l’outillage 100, avantageusement sur le moule 102, de manière à ce que les aimants 130 ne soient pas en contact avec la préforme 200 afin de ne pas risquer de contaminer la préforme 200, comme cela est illustré, autour de l’empreinte 110, sur des flancs verticaux du moule 102. Dans l’exemple illustré à la , la pluralité d’aimants 130 est intégrée dans la bâche 128. Avantageusement, un ourlet est formé sur le pourtour 132 la bâche 128 afin de maintenir les aimants 130 dans la bâche 128. De plus, l’outillage 100 comprend un matériau ferromagnétique pour la fixation des aimants 130. Par matériau ferromagnétique, on entend un matériau sur lequel adhère un aimant. Le matériau ferromagnétique est, par exemple, un matériau métallique, un matériau céramique ou un mélange de ceux-ci. Selon une alternative, les aimants 130 peuvent être intégrés dans l’outillage 100, notamment dans le moule 102, et la bâche peut incorporer un matériau ferromagnétique. L’intégration des aimants 130 dans la bâche ou dans l’outillage permet de ne pas avoir à les manipuler séparément, ce qui rend la pose de la bâche plus facile et évite la génération de pollution FOD par les aimants eux-mêmes. Selon une autre mode de réalisation alternatif, les aimants 130 peuvent être attachés sur la bâche, avantageusement sur sa face intérieure destinée à faire face à la préforme 200, par des moyens de fixation non magnétiques. L’outillage 100 comprend alors un matériau ferromagnétique pour permettre la fixation des aimants 130. Inversement, les aimants 130 peuvent être attachés sur l’outillage 100 par des moyens de fixation non magnétiques, et la bâche 128 peut comprendre un matériau ferromagnétique. Par exemple, les aimants 130 sont attachés sur la bâche 128 par vissage ou collage. En référence à la , et selon un autre mode de réalisation alternatif, les aimants 130 peuvent être disposés sur un élément indépendant 134 séparé de la bâche 128 et de l’outillage 100. L’outillage 100 comprend alors un matériau ferromagnétique. La bâche 128 est maintenue entre l’aimant 130 de l’élément indépendant 134 et l’outillage 100 par fixation des aimants 130 sur le matériau ferromagnétique. Chaque élément indépendant 134 comportant au moins un aimant 130 peut comprendre un moyen de préhension tel qu’une poignée afin de faciliter la manipulation, la pose et le retrait des aimants. La géométrie de la bâche et la position des aimants peuvent être modulées de façon à limiter la tension de la bâche, limiter les frottements avec l’outillage 100 et ainsi augmenter sa durée de vie. Après le séchage de l’étape d), la préforme 200 est alors prête pour l'injection. De préférence, la bâche 128 est maintenue en position au-dessus de la préforme 200 jusqu’à la réalisation de l’étape e) d’injection de résine détaillée ci-après. L’étape e) qui consiste à injecter de la résine dans la cavité de l'outillage 100 pour l’imprégnation de la préforme 200. Pour cela, l'outillage 100 est partiellement ouvert, le contre-moule 106 étant éloigné du moule 102 d'une distance prédéterminée. Ceci permet l'amenée d'un volume de résine strictement nécessaire pour mouiller la préforme 200 et remplir la géométrie finale de la pièce. Pendant cette opération d'injection de résine, le moule 102 et le contre-moule 106 sont de préférence chauffés, et la résine aussi. L'outillage 100 est ensuite fermé et une pression, par exemple de 3 à 10 bars, est appliquée par le vérin 118 à la préforme 200. La température peut être maintenue à 160°C pendant l'injection et élevée à 180°C pour la polymérisation de la résine. La pression est de préférence maintenue constante sur toute l'étendue de la pièce pendant la polymérisation. Après polymérisation, l'outillage 100 est ouvert, la pièce est retirée et l'outillage 100 peut être nettoyé en vue d'une nouvelle opération de fabrication. Dans l’exemple illustré, les étapes c), d) et e) sont toutes réalisées dans le moule 102 de l’outillage 100. Selon une alternative, l’étape c) et/ou l’étape e) peuvent être réalisée dans un moule d’un outillage différent du moule 102 de l’outillage 100 utilisé à l’étape d). 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. Procédé de fabrication d’une pièce par injection de résine dans une préforme fibreuse, comprenant les étapes suivantes : d) formage de la préforme (200) dans un moule (102) d’un outillage (100) comprenant les sous-étapes suivantes : d1) compactage de la préforme (200) ; d2) séchage de la préforme (200) ; et e) injection de résine dans la préforme (200) et moulage, caractérisé en ce que la sous-étape d2) de séchage de la préforme (200) est réalisée sous bâche, la bâche (128) étant maintenue en position par fixation de la bâche (128) sur l’outillage (100) par au moins un aimant (130), l’outillage (100) et/ou la bâche (128) comprenant un matériau ferromagnétique pour la fixation dudit au moins un aimant (130). Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un aimant (130) est intégré dans la bâche (128) et l’outillage (100) comprend un matériau ferromagnétique pour la fixation dudit au moins un aimant (130). Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un aimant (130) est pourvu sur un élément indépendant (134) de la bâche (128) et de l’outillage (100), l’outillage (100) comprenant un matériau ferromagnétique pour la fixation dudit au moins un aimant (130), la bâche (128) étant maintenue entre l’aimant (130) de l’élément indépendant (134) et l’outillage (100), de préférence l’élément indépendant (134) comprenant un moyen de préhension tel qu’une poignée. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un aimant (130) est attaché sur la bâche (128) par des moyens de fixation non magnétiques, tel que par vissage ou collage, l’outillage comprenant un matériau ferromagnétique pour la fixation dudit au moins un aimant (130). Procédé selon la revendication 1, dans lequel la bâche comprend un matériau ferromagnétique pour la fixation dudit au moins un aimant (130), ledit au moins un aimant (130) étant intégré dans l’outillage (100). Procédé selon la revendication 1, dans lequel la bâche (128) comprend un matériau ferromagnétique pour la fixation dudit au moins un aimant (130), ledit au moins un aimant (130) étant attaché sur l’outillage (100) par des moyens de fixation non magnétiques, tel que par vissage ou collage. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bâche (128) est maintenue en position par fixation du pourtour (132) de la bâche (128) sur l’outillage (100), de préférence sur le moule (102) par ledit au moins un aimant (130) sans contact avec la préforme (200). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape e) est réalisée dans le moule (102) de l’outillage (100) de l’étape d). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la sous-étape de séchage de la préforme (200) est réalisée sous une bâche (128) en polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou en polyéthersulfone (PES), tel que du polysulfone, de préférence encore sous une bâche tissée en polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou sous une bâche tissée en polyéthersulfone (PES), tel que du polysulfone.