INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Une telle caractéristique présente l’avantage de simplifier l’opération textile de tissage de l’armure textile évolutive et peut être privilégiée pour des armures relativement complexes dans la portion structurale.
En variante, les premiers fils écartés de ladite au moins une portion d’amortissement sont tissés par tissage tridimensionnel.
Une telle caractéristique permet de s’affranchir d’une réalisation d’une étape d’écartement des premiers fils postérieure au tissage.
Dans un exemple de réalisation, la pièce est en matériau composite à matrice organique.
En particulier, la pièce peut être un carter de soufflante, ou une aube de soufflante. Plus généralement, la pièce peut être une pièce de turbomachine, notamment de turbomachine aéronautique.
L’invention vise également un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite telle que décrite plus haut, comprenant : - la formation d’une préforme fibreuse de la pièce à obtenir présentant l’armure textile évolutive avec, dans ladite au moins une portion d’amortissement, tout ou partie des premiers fils écartés par des écarteurs accessibles depuis l’extérieur de la préforme ou en matériau d’absorption des chocs, et - la densification de la préforme fibreuse par la matrice, le procédé comprenant éventuellement en outre, après la densification, un retrait ou une élimination des écarteurs accessibles depuis l’extérieur de la préforme afin d’obtenir la pièce avec des cavités d’absorption des chocs ayant un manque de matière.
Les angles moyens des portions axialement intérieures 86 d’au moins 15%, de préférence d’au moins 20% et ici 21% des N triplettes des N découpures transversales circonférentiellement adjacentes 80 sont différents deux à deux.
Chaque angle moyen non nul de chaque portion axialement intérieure 86, 96 est inférieur ou égal à 50°. Ici, FA=5°, FB=25° et FC=45°. L’angle moyen FG est strictement inférieur à 25°, de préférence inférieur ou égal à 20° et plus préférentiellement inférieur ou égal à 15° et ici égal à 10° quel que soit le motif A, B, C.
La largeur La de chaque portion axialement intérieure 86 de chacune des N découpures transversales 80 est ici telle que 1 ≤ Lamax/La ≤ 4,0, de préférence 1 ≤ Lamax/La ≤ 3,2 avec Lamax étant la valeur maximale des largeurs des portions axialement intérieures 86 des découpures transversales 80. En l’espèce, Lamax=La=0,4 mm.
Les découpures transversales 80 ménagées dans la première portion axialement latérales P1 comprennent plusieurs couples de dispersion sonore ainsi que plusieurs triplettes de dispersion sonore que l’on va maintenant décrire en détails.
Sur la sur laquelle est illustré l’agencement de motifs AABACBBCCA, on peut déterminer plusieurs couples et triplettes de dispersion sonore. Certains couples et triplettes de dispersion sonore comprennent des découpures transversales 80 non circonférentiellement adjacentes dans le sens de rotation S et d’autres couples et triplettes de dispersion sonore comprennent des découpures transversales 80 circonférentiellement adjacentes dans le sens de rotation S.
En référence à la , on va tout d’abord décrire les couples de dispersion sonores comprenant deux découpures transversales 80 non circonférentiellement adjacentes dans le sens de rotation S et exemplifiées par l’exemple des première et deuxième découpures transversales 801, 802 ainsi que les couples de dispersion sonores comprenant deux découpures transversales 80 circonférentiellement adjacentes dans le sens de rotation S et exemplifiées par l’exemple des première et deuxième découpures transversales 811, 812.
Chaque première et deuxième découpure transversale 801, 802 comprend une portion axialement intérieure 861, 862 s’étendant selon une direction moyenne formant respectivement un premier angle moyen non nul F1 et un deuxième angle moyen non nul F2 avec la direction axiale Y. Le premier angle moyen F1 est différent du deuxième angle moyen F2. De façon analogue, chaque première et deuxième découpure transversale 811, 812 comprend une portion axialement intérieure 871, 872 s’étendant selon une direction moyenne formant respectivement un premier angle moyen non nul F11 et un deuxième angle moyen non nul F12 avec la direction axiale Y. Le premier angle moyen F11 est différent du deuxième angle moyen F12.
Les premier et deuxième angles moyens F1, F2 et F11, F12 sont égaux à des valeurs prises dans une liste d’au moins des première et deuxième valeurs différentes, ici dans une liste de première, deuxième et troisième valeurs différentes deux à deux constituée par les valeurs FA, FB, FC.
Dans les couples illustrés, F1=FA, F2=FC, F11=FC et F12=FB.
La différence en valeur absolue entre le premier angle moyen et le deuxième angle moyen de chacun des couples de dispersion sonore est inférieure ou égale à 40° et est supérieure ou égale à 5°, de préférence à 10°. Ici |F1-F2|=40° et |F11-F12|=20°.
Concernant les couples de dispersion sonore comprenant des première et deuxième découpures transversales circonférentiellement adjacentes dans le sens de rotation S, la différence en valeur absolue entre le premier angle moyen et le deuxième angle moyen d’au moins 25%, de préférence d’au moins 50% et ici de 57% des couples de dispersion sonore de première et deuxième découpures transversales circonférentiellement adjacentes est inférieure ou égale à 20° et supérieure ou égale à 5°, de préférence à 10°. Ces 57% de couples de dispersion sonore comprennent le couple de dispersion sonore comprenant les première et deuxième découpures transversales 811, 812. En effet, |F11-F12|=20°.
Toujours en référence à la , on va maintenant décrire les triplettes de dispersion sonores comprenant trois découpures transversales 80 non circonférentiellement adjacentes dans le sens de rotation S et exemplifiées par l’exemple des première, deuxième et troisième découpures transversale 801, 812, 802 ainsi que les triplettes de dispersion sonores comprenant trois découpures transversales 80 circonférentiellement adjacentes dans le sens de rotation S et exemplifiées par l’exemple des première, deuxième et troisième découpures transversale 801, 811, 812.
Dans le cas de la triplette de dispersion sonore comprenant les première, deuxième et troisième découpures transversale 801, 812, 802 non circonférentiellement adjacentes, les premier, deuxième et troisième angles moyens F1, F12, F2 sont deux à deux différents. De façon analogue, dans le cas de la triplette de dispersion sonore comprenant les première, deuxième et troisième découpures transversale 801, 811, 812 circonférentiellement adjacentes, les premier, deuxième et troisième angles moyens F1, F11, F12 sont deux à deux différents.
Les premier, deuxième et troisièmes angles moyens F1, F12, F2 et F1, F11, F12 sont égaux à des valeurs prises dans une liste d’au moins des première, deuxième et troisième valeurs différentes, ici dans une liste de première, deuxième et troisième valeurs différentes deux à deux constituée par les valeurs FA, FB, FC.
La différence en valeur absolue entre le premier angle moyen et le deuxième angle moyen de chaque triplette de dispersion sonore, le deuxième angle moyen et le troisième angle moyen de chaque triplette de dispersion sonore, le premier angle moyen et le troisième angle moyen de chaque triplette de dispersion sonore est inférieure ou égale à 40° et supérieure ou égale à 5°, de préférence à 10°. Ici, dans le cas de la triplette de dispersion sonore comprenant les première, deuxième et troisième découpures transversale 801, 812, 802 non circonférentiellement adjacentes, |F1-F12|=20°, |F12-F2|=20° et |F1-F2|=40°. Dans le cas de la triplette de dispersion sonore comprenant les première, deuxième et troisième découpures transversale 801, 811, 812 circonférentiellement adjacentes, |F1-F11|=40°, |F11-F12|=20° et |F1-F12|=20°.
Concernant les triplettes de dispersion sonore comprenant des première, deuxième et troisième découpures transversales circonférentiellement adjacentes dans le sens de rotation S, la différence en valeur absolue entre un des premier, deuxième et troisième angles moyens et au moins un des autres des premier, deuxième et troisième angles moyens d’au moins 25%, de préférence d’au moins 50% et plus préférentiellement d’au moins 75%, et ici 100% des triplettes de dispersion sonore de première, deuxième et troisième découpures transversales circonférentiellement adjacentes est inférieure ou égale à 20° et supérieure ou égale à 5°, de préférence à 10°.
De préférence, la matrice polymère peut comporter au moins 20 % en poids de polymères (méth)acryliques, et au moins 60 % en volume de fibres.
De plus, lesdits polymères (méth)acryliques peuvent être réticulés.
Un composite thermoplastique mis en forme peut présenter différentes sections, par exemple circulaire, elliptique, parabolique ou hyperbolique, triangulaire, ovale, parallélépipédique. De préférence, la section peut être définie par un axe perpendiculaire à l’axe longitudinal du composite thermoplastique mis en forme. Le composite thermoplastique mis en forme n’est pas limité par la géométrie de la section.
Un composite thermoplastique mis en forme peut avoir une dimension variable (épaisseur, diamètre, longueur, largeur, hauteur).
Un composite thermoplastique mis en forme est de préférence utilisé pour produire un élément de renforcement destiné à renforcer une structure. Un élément de renforcement peut par exemple être un panneau, une tige, une barre, une barre d’armature, ou une feuille. Selon un mode de réalisation, le composite thermoplastique mis en forme peut comprendre plusieurs feuilles.
Avantageusement, le composite thermoplastique mis en forme selon l’invention satisfait toutes les exigences de la norme « Spécifications pour barres de polymère renforcé de fibres de verre arrondies pleines pour le renforcement du béton ».
Avantageusement, un composite thermoplastique mis en forme selon l’invention peut présenter une porosité inférieure ou égale à 10 %, de préférence inférieure ou égale à 8 %, mieux inférieure ou égale à 5 % et mieux encore inférieure ou égale à 1 %. La porosité peut être mesurée par une analyse en microscopie optique et/ou par un essai de calcination. Grâce à sa faible porosité, le composite thermoplastique mis en forme selon l’invention possède de meilleures propriétés mécaniques et une meilleure qualité thermique, de meilleures propriétés chimiques et une meilleure résistance chimique, de meilleures propriétés de conductivité électrique, et une moindre absorption d’eau.
Par exemple, le composite thermoplastique mis en forme selon l’invention peut présenter une absorption d’eau comprise entre 5 et 15 % en poids dudit composite thermoplastique mis en forme, alors que le même composite thermoplastique sans mise en forme selon l’invention présente une absorption d’eau comprise entre 20 et 40 %. L’absorption d’eau peut être mesurée par pesage (adapté à la norme ASTM D570). Le composite thermoplastique mis en forme selon l’invention présente une absorption d’eau divisée par 2 par rapport au même composite thermoplastique sans mise en forme selon l’invention. Le composite thermoplastique mis en forme selon l’invention dispose d’une amélioration comprise entre 10 % et 50 %.
Avantageusement, un composite thermoplastique mis en forme selon l’invention peut présenter une rugosité inférieure à celle du même composite thermoplastique sans mise en forme. Par exemple, le composite thermoplastique mis en forme selon l’invention peut être plus lisse ou plus brillant au niveau de sa surface extérieure. L’aspect de la surface peut être important au cas où un traitement serait appliqué à la surface du composite thermoplastique, par exemple un revêtement. En effet, le traitement sera plus facile avec les composites thermoplastiques mis en forme de l’invention, par exemple plus pénétrant et d’une durée plus longue. L’aspect peut être mesuré par n’importe quelle méthode utilisée à ce jour dans la technique, par ex. par une mesure visuelle.
Selon un autre aspect, l'invention concerne une utilisation d'un composite thermoplastique mis en forme selon l’invention dans des applications dans l’automobile, les transports, le nautisme, les chemins de fer, le sport, l’aéronautique, l’industrie aérospatiale, le photovoltaïque, l'informatique, la construction et le bâtiment, les télécommunications et/ou l’énergie éolienne.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un dispositif de mise en forme 17. Le dispositif de mise en forme est configuré pour réduire une première section d’un composite thermoplastique, de préférence un composite thermoplastique selon l’invention et mieux encore un composite thermoplastique chauffé selon l’invention, jusqu’à une deuxième section pour former un composite thermoplastique mis en forme, de préférence selon l’invention, avec une deuxième section, ladite deuxième section étant plus petite que la première section. La deuxième section est plus petite que la première section dans au moins une dimension, par exemple le diamètre et/ou le périmètre et/ou l’aire. Dans ce contexte, le composite thermoplastique mis en forme a au moins une dimension plus petite que celle du composite thermoplastique chauffé, la dimension pouvant être le volume, le périmètre et/ou le diamètre, par exemple.
Avantageusement, un dispositif de mise en forme selon l’invention comprend au moins une entrée et au moins une sortie. Au moins une entrée fait de préférence face à la filière de pultrusion. Au moins une sortie fait de préférence face à la filière de refroidissement. De plus, la sortie est plus petite que l’entrée, dans au moins une dimension ; de préférence, la section de la sortie est plus petite que la section de l’entrée.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de mise en forme peut comprendre un dispositif de chauffage et/ou un dispositif de refroidissement. En effet, en fonction de la section du composite thermoplastique ou en fonction de la forme finale du composite thermoplastique mis en forme, le dispositif de mise en forme peut être configuré pour chauffer et/ou refroidir le composite thermoplastique mis en forme pour cintrer ou pour manipuler le composite thermoplastique mis en forme.
Le dispositif de mise en forme peut comprendre un moule, un canal de mise en forme et/ou un moule réglable en température.
Un dispositif de mise en forme selon l’invention n’est pas limité à une forme particulière ou à une géométrie ou dimension particulière. Un dispositif de mise en forme peut avoir une forme ou géométrie ou dimension adaptable en fonction de la réduction de section du composite thermoplastique.
Par exemple, un dispositif de mise en forme peut être conique, pyramidal, ou en forme de coin tronqué.
Comme évoqué plus haut, l’outillage 1 est remarquable en ce qu’il présente un taux d’ouverture pour le passage de gaz qui varie selon la zone considérée. Plus particulièrement, l’outillage 1 comprend une première zone 11 de conformation venant en appui sur la texture 2, ici sur la partie 21 destinée à former le pied d’aube, et permet de conformer cette partie 21 à une première épaisseur e1. La première zone 11 comprend un premier élément 111 de conformation, appartenant au premier bloc 101, et un deuxième élément 112 de conformation, appartenant au deuxième bloc 102. La partie 21 est prise entre les éléments 111 et 112 de sorte à être conformée à la première épaisseur e1. La première zone 11 présente une pluralité de premiers orifices 13 d’alimentation en gaz au travers desquels la phase gazeuse comprenant le ou les précurseurs de la phase consolidation est destinée à s’écouler pour atteindre la texture 2 mise en forme et déposer la phase de consolidation dans sa porosité. Les premiers orifices 13 sont présents dans une zone de l’outillage 1 en appui sur la texture 2 pour permettre sa mise en forme, notamment son compactage à la première épaisseur e1. Dans l’exemple considéré, les éléments 111 et 112 présentent chacun les premiers orifices 13 mais l’on ne sort pas du cadre de l’invention lorsque la texture 2 n’est alimentée que par le premier bloc 101 ou par le deuxième bloc 102. Les premiers orifices 13 sont présents dans une zone délimitée entre un premier P1 et un deuxième P2 plan transversal à un axe X longitudinal de la texture 2. D’une manière générale, la première épaisseur e1 peut être supérieure ou égale à 10 mm, par exemple comprise entre 10 mm et 20 mm, et le premier taux d’ouverture pour le passage de gaz supérieur ou égal à 18%, par exemple compris entre 18% et 50%. Sauf mention contraire, le taux d’ouverture pour le passage de gaz d’une zone de conformation s’entend comme la section totale de passage de gaz de la zone de conformation considérée divisée par la surface de cette zone de conformation. Les premiers orifices 13 peuvent avoir sensiblement la même taille ou avoir des tailles différentes. Les premiers orifices 13 peuvent avoir sensiblement la même forme ou avoir des formes différentes.
L’outillage 1 comprend également une deuxième zone 12 de conformation venant en appui sur la texture 2, ici sur la partie 22 destinée à former la pale de l’aube, et permet de conformer cette partie 22 à une deuxième épaisseur e2. La deuxième zone 12 comprend un premier élément 121 de conformation, appartenant au premier bloc 101, et un deuxième élément 122 de conformation, appartenant au deuxième bloc 102. La partie 22 est prise entre les éléments 121 et 122 de sorte à être conformée à la deuxième épaisseur e2. La deuxième zone 12 présente une pluralité de deuxièmes orifices 14 d’alimentation en gaz au travers desquels la phase gazeuse comprenant le ou les précurseurs de la phase consolidation est destinée à s’écouler pour atteindre la texture 2 mise en forme et déposer la phase de consolidation dans sa porosité. Les deuxièmes orifices 14 sont présents dans une zone de l’outillage 1 en appui sur la texture 2 pour permettre sa mise en forme, notamment son compactage à la deuxième épaisseur e2. Dans l’exemple considéré, les éléments 121 et 122 présentent chacun les deuxièmes orifices 14 mais l’on ne sort pas du cadre de l’invention lorsqu’il en est autrement comme indiqué plus haut. Les deuxièmes orifices 14 sont présents dans une zone délimitée entre le deuxième P2 et un troisième P3 plan transversal à l’axe X. D’une manière générale, la deuxième épaisseur peut être inférieure ou égale à 10 mm ou inférieure ou égale à 3 mm, par exemple comprise entre 1 mm et 10 mm ou entre 1 mm et 3 mm, et le deuxième taux d’ouverture pour le passage de gaz inférieur ou égal à 10%, par exemple compris entre 6% et 10%. Les deuxièmes orifices 14 peuvent avoir sensiblement la même taille ou avoir des tailles différentes. Les deuxièmes orifices 14 peuvent avoir sensiblement la même forme ou avoir des formes différentes. Les premiers 13 et deuxièmes 14 orifices peuvent ou non avoir la même taille. Les premiers 13 et deuxièmes 14 orifices peuvent ou non avoir la même forme.
Divers matériaux peuvent être utilisés pour former l’outillage 1 et en particulier ses zones de conformation 11 et 12. On peut utiliser à ce titre le graphite, ou un matériau céramique oxyde s’il est recherché d’avoir une grande latitude dans les taux d’ouverture. D’une manière générale, le choix du matériau formant l’outillage 1 est également fonction des conditions rencontrées lors de la consolidation. Les orifices 13 et 14 peuvent être formés par usinage, ou par focalisation d’un faisceau énergétique. Une formation des zones de conformation par fabrication additive peut également être envisagée pour la réalisation de motifs d’ouverture complexes.
L’exemple qui vient d’être décrit concerne un outillage 1 ayant deux zones de conformation 11 et 12 mais l’on ne sort pas du cadre de l’invention lorsqu’il comprend davantage de zones de conformation et en particulier une troisième zone de conformation configurée pour venir en appui sur la texture et la conformer localement à une troisième épaisseur différente des première et deuxième épaisseurs, la troisième zone de conformation présentant une pluralité de troisièmes orifices d’alimentation en gaz définissant un troisième taux d’ouverture différent des premier et deuxième taux d’ouverture.
Le procédé peut ensuite se poursuivre par densification de la préforme consolidée en formant une phase de matrice dans sa porosité résiduelle par mise en œuvre de techniques connues en soi. On peut ainsi obtenir une pièce en matériau composite à matrice céramique, par exemple à matrice de carbure de silicium. A titre d’exemple, la densification peut être réalisée par infiltration de silicium à l’état fondu (procédé de « Melt-Infiltration »). Dans ce dernier cas, une poudre est introduite dans la porosité résiduelle de la préforme consolidée, cette poudre pouvant être une poudre de carbone, de céramique par exemple de carbure de silicium, ou un mélange de telles poudres, et une composition métallique à base de silicium à l’état fondu est ensuite infiltrée pour former une matrice SiC ou SiC-Si. L’homme du métier reconnaîtra que d’autres techniques peuvent être mises en œuvre pour la densification, comme par exemple l’infiltration chimique en phase vapeur ou l’infiltration et la pyrolyse de polymère (« Polymer Infiltration and Pyrolysis » ; « PIP »).
Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite L’invention concerne le domaine de la fabrication de pièces en matériau composite, et plus précisément celles formées par un procédé d’infiltration d’une composition à l’état fondu.
Les matériaux composites à matrice céramique (CMC), connus pour leurs bonnes propriétés mécaniques qui les rendent aptes à constituer des éléments de structures et pour conserver ces propriétés à températures élevées, constituent une alternative viable aux traditionnelles pièces métalliques. Leur masse réduite par rapport à leur équivalent métallique en fait des pièces de choix pour répondre aux problématiques d’augmentation du rendement et de réduction des émissions polluantes des moteurs dans le domaine aéronautique.
Les pièces en matériau CMC peuvent comprendre un renfort fibreux continu sous la forme d’un textile tissé, qui est densifié par une matrice céramique. Le renfort fibreux comprend ainsi des fibres longues continues, dont l’orientation peut être adaptée aux directions principales de sollicitation de la pièce lors de son utilisation. La préforme destinée à former le renfort fibreux est tissée à partir des fibres continues aux dimensions de la pièce à l’aide d’un métier à tisser adapté.
En outre, il est connu d’obtenir la matrice de ces pièces en matériau CMC par la technique d’infiltration à l’état fondu. Selon cette technique, on peut introduire une composition fondue, par exemple à base de silicium à l’état fondu, dans la porosité d’une structure fibreuse comprenant des particules de carbure de silicium afin de former une matrice céramique densifiant la structure fibreuse. Il est souhaitable dans cette technique que la composition fondue pénètre de manière homogène et complète au sein de la porosité de la structure fibreuse, afin que la pièce obtenue présente une porosité résiduelle minimale et donc des propriétés mécaniques optimisées. Généralement, l’infiltration de la préforme fibreuse par le silicium fondu est réalisé par capillarité, en trempant une faible partie de la préforme fibreuse dans un bain de silicium liquide.
Toutefois, certaines des techniques d’infiltration à l’état fondu ne donnent pas des résultats entièrement satisfaisants dans la mesure où la zone de la préforme mise au contact du bain de silicium fondu peut présenter un état de surface qui ne lui permet pas de respecter les tolérances de forme admissibles pour la pièce. En outre, un état de surface dégradé rend plus difficile toute étape de traitement ultérieur de la pièce infiltrée, par exemple le dépôt d’une barrière environnementale dont sont généralement revêtues de telles pièces.
Pour répondre à ce problème, plusieurs solutions ont été proposées. Par exemple, des surlongueurs sacrificielles peuvent être prévues, et retirées après l’infiltration pour parvenir à une pièce ayant un état de surface acceptable. Cette première solution complexifie le procédé de fabrication en imposant des étapes supplémentaires, et induit des pertes matières qui, multipliées par le nombre de pièces, peuvent représenter un coût important.