FR2708228A1 - Procédé et appareil pour la consolidation d'un ensemble stratifié préimprégné en résine pour fabriquer un article en matériau composite. - Google Patents

Abstract

Un appareil (10) destiné à contrôler la consolidation d'un ensemble stratifié préimprégné en résine (22) comprend une sonde de température (30) placée en une position prédéterminée dans le préimprégné (22) et un ordinateur de contrôle (34) qui reçoit des signaux de température depuis la sonde (30). L'ordinateur (34) envoie des signaux destinés à ajuster la température appliquée au préimprégné (22) par un chauffage (18). L'ordinateur (34) mesure le temps de réponse du système. L'ordinateur (34) a des modèles mathématiques du comportement des variables critiques du processus en fonction du temps, etc., et des règles de contrôle. L'ordinateur (34) utilise les variables critiques du processus et les mesures de la température pour déterminer toutes les 6 secondes l'état courant du préimprégné. Toutes les minutes, l'ordinateur (34) utilise l'état courant du préimprégné et les règles de contrôle pour prédire le futur état du préimprégné après un temps égal au temps de réponse du système, qui est de 5 à 10 minutes, pour différentes vitesses d'augmentation de la température, et choisit la plus forte vitesse d'augmentation de la température qui ne viole pas les règles, et envoie des signaux au chauffage (18) pour que celui-ci applique cette vitesse d'augmentation de la température au cours de la prochaine période de temps égale à 1 minute.

Description

La présente invention concerne un dispositif et un appareil pour

consolider un

matériau composite à matrice en résine renforcée par des fibres.

Dans la consolidation de matériaux composites en résine consolidés par des fibres, le cycle de consolidation est généralement prédéterminé au moyens de rampes de température fixées à l'avance et de conditions de maintien isotherme fixées à l'avance, particulières au seul matériau en cours de moulage. L'application de température et l'application de pression au cours du cycle de consolidation suivent des trajectoires

prédéterminées expérimentalement.

Toutefois, le transfert thermique à travers un empilage de stratifiés préimprégnés en résine dépend à la fois des matériaux des couches constituantes de l'empilage et du moule sur lequel l'empilage est placé. Le transfert thermique dépend particulièrement du moule et de l'épaisseur des différents stratifiés préimprégnés en résine. L'épaisseur et les propriétés thermiques des stratifiés préimprégnés en résine exercent une influence prépondérante sur la manière selon laquelle la chaleur dégagée par la réaction exothermique est dissipée au cours du cycle de moulage/consolidation. Il est nécessaire

d'en tenir compte pour obtenir un matériau composite exempt de détériorations.

Le contrôle du durcissement et donc de la viscosité de la résine par le contrôle de la température est nécessaire si l'écoulement de la résine en excès hors des stratifiés préimprégnés en résine doit être maintenu pendant une période suffisamment longue pour que les couches fibreuses s'affaissent jusqu'à l'épaisseur finale souhaitée pour le

composite, avec, idéalement, une teneur nulle en vides dans la pièce ou l'objet obtenu.

C'est pour ces raisons que chaque empilage de stratifiés préimprégnés en résine aura son propre cycle de moulage/consolidation associé. Ainsi, en utilisant des cycles de moulage/consolidation standards, ce qui est une pratique courante, on n'est pas assuré 2 5 d'obtenir un matériau composites présentant les meilleures propriétés physiques, de même que le cycle de moulage/consolidation n'est pas nécessairement effectué de la manière la

plus rentable, c'est-à-dire dans le temps le plus court.

La présente invention cherche à proposer un procédé nouveau et un appareil pour

consolider un composite à matrice en résine consolidé par des fibres.

Dans ce but, la présente invention propose un procédé de contrôle de la consolidation d'un ensemble stratifié préimprégné en résine pour fabriquer un article en matériau composite, comprenant de: (a) appliquer de la chaleur, avec une vitesse d'augmentation de la température prédéterminée, sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine et calculer le temps mis par la température pour augmenter en une pluralité de positions de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, choisir le temps calculé le plus long comme temps de réponse du

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système ou calculer le temps mis par la température pour augmenter en une position au centre, ou proche du centre, de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et choisir le temps calculé comme temps de réponse du système, (b) établir des modèles mathématiques du comportement d'au moins certaines des variables critiques du processus en fonction du temps, et/ou en fonction de la température et/ou en fonction d'autres variables critiques du processus, (c) établir des règles permettant de contrôler l'application de chaleur sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine, (d) calculer la distribution de température, la quantité de durcissement de la résine, la viscosité de la résine, le taux de génération de chaleur par suite de la réaction en chacune de la pluralité des positions de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et la quantité de consolidation de l'ensemble stratifié préimprégné en résine due à l'échappement de résine, sur des intervalles successifs d'une première série d'intervalles de temps ayant une première durée prédéterminée, en utilisant les modèles mathématiques de (b), (e) déterminer la vitesse d'augmentation de la température devant être appliquée à l'ensemble stratifié préimprégné en résine au cours d'un futur intervalle de temps ayant une deuxième durée prédéterminée, sur des intervalles successifs d'une deuxième série d'intervalles de temps ayant une troisième durée prédéterminée, en utilisant les données 2 0 collectées à l'étape (d), les modèles mathématiques de l'étape (b) et les règles de l'étape (c), la deuxième durée prédéterminée étant plus longue que la première durée prédéterminée, la troisième durée prédéterminée étant plus longue que la première durée prédéterminée, et le temps de réponse du système étant plus long que le deuxième intervalle de temps prédéterminé ou que le troisième intervalle de temps prédéterminé, 2 5 (f) prédire le déroulement du processus sur un futur intervalle de temps suivant égal au temps de réponse du système, pour une pluralité de vitesses d'augmentation de la température choisies, (g) rejeter toutes les vitesses d'augmentation de la température dont on prédit qu'elles produiront des augmentations de température, distributions de température, 3 0 viscosités et consolidation inacceptables, (h) choisir la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée dont on prédit qu'elle produira des augmentations de température acceptables, des distributions de température acceptables, des viscosités acceptables et une consolidation acceptable, (i) appliquer à l'ensemble stratifié préimprégné en résine, pour un intervalle de 3 5 temps ayant la deuxième durée prédéterminée, la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée choisie dont on prédit qu'elle produira des augmentations de température acceptables, des distributions de température acceptables, des viscosités acceptables et une consolidation acceptable pour un futur intervalle de temps suivant égal au temps de réponse du système, sur des intervalles de temps successifs de la deuxième série

d'intervalles de temps.

De préférence, la première durée prédéterminée est de 6 secondes.

De préférence, la deuxième durée prédéterminée est de 60 secondes.

De préférence, la troisième durée prédéterminée est de 60 secondes.

De préférence, l'ensemble stratifié préimprégné en résine en cours de durcissement

contient une résine époxy.

La température peut être mesurée en au moins une position prédéterminée dans

l'ensemble stratifié préimprégné en résine.

Si l'ensemble stratifié préimprégné en résine est placé sur un moule, la température

peut être mesurée en au moins une position prédéterminée dans le moule.

Si l'ensemble stratifié préimprégné en résine est placé dans un autoclave, on peut

mesurer la température du gaz à l'intérieur de l'autoclave.

Le procédé peut comprendre de comparer la température mesurée à la température calculée en des intervalles de temps successifs de la deuxième série d'intervalles de temps avant de choisir la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée appliquée à l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et de déterminer si une quelconque différence entre la température mesurée et la température calculée se trouve dans un domaine

prédéterminé, pour vérifier que les règles sont précises.

Le procédé peut comprendre d'appliquer une pression suffisante sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine pour maintenir un contact thermique pour un transfert de chaleur efficace jusqu'à ce que la réaction se produise, d'augmenter par étapes la pression appliquée sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine pour forcer la résine à s'écouler vers l'extérieur de l'ensemble stratifié préimprégné en résine lorsque la réaction se produit. Le procédé peut comprendre de mesurer la pression appliquée sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine en au moins une position prédéterminée de l'ensemble

3 0 stratifié préimprégné en résine.

Si l'ensemble stratifié préimprégné en résine est placé dans un autoclave, le procédé

peut comprendre de mesurer la pression du gaz à l'intérieur de l'autoclave.

Le procédé peut comprendre de comparer la pression mesurée à la pression calculée en des intervalles de temps successifs de la deuxième série d'intervalles de temps avant de 3 5 choisir la vitesse d'augmentation de la pression la plus élevée appliquée sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et de déterminer si une quelconque différence entre la

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pression mesurée et la pression calculée se trouve dans un domaine prédéterminé, pour

vérifier que les règles sont précises.

Le présente invention fournit également un appareil destiné à contrôler la consolidation d'un ensemble stratifié préimprégné en résine pour fabriquer un article en matériau composite, comprenant: des moyens de pressage destinés à appliquer une pression sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine des moyens de chauffage pour chauffer l'ensemble stratifié préimprégné en résine, un ordinateur de contrôle ayant des moyens de calcul du temps mis par la température pour augmenter en une pluralité de positions dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine depuis le commencement de l'application de chaleur sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine, ou de calcul du temps mis par la température pour augmenter en une position au centre, ou près du centre, de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, l'ordinateur de contrôle ayant des moyens permettant de choisir le temps le plus long calculé comme temps de réponse du système, ou de choisir le temps calculé comme temps de réponse du système, l'ordinateur de contrôle disposant de modèles mathématiques du comportement d'au moins certaines des variables critiques du processus en fonction du temps, et/ou en 2 0 fonction de la température, et/ou en fonction d'autres variables critiques du processus, l'ordinateur de contrôle ayant des règles de contrôle de l'application de chaleur sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine, l'ordinateur de contrôle ayant des moyens de calcul de la distribution de température, de la quantité de durcissement de la résine, de la viscosité de la résine, du 2 5 taux de génération de chaleur due à la réaction en chacune de la pluralité de positions de l'ensemble stratifié préimprégné en résine et de la quantité de consolidation de l'ensemble stratifié préimprégné en résine due à l'échappement de résine, en des intervalles de temps successifs d'une première série d'intervalles de temps ayant une première durée prédéterminée, en utilisant les modèles mathématiques, l'ordinateur de contrôle ayant des moyens destinés à déterminer la vitesse d'augmentation de la température devant être appliquée à l'ensemble stratifié préimprégné en résine sur un futur intervalle de temps ayant une deuxième durée prédéterminée, à des intervalles de temps successifs d'une deuxième série d'intervalles de temps ayant une troisième durée prédéterminée, en utilisant les valeurs calculées pour la distribution de 3 5 température, la quantité de durcissement de la résine, la viscosité de la résine, le taux de génération de chaleur en chacune des positions de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et la quantité de consolidation, les modèles mathématiques et les règles, la deuxième durée prédéterminée étant plus longue que la première durée prédéterminée, la troisième durée prédéterminée étant plus longue que la première durée prédéterminée, et le temps de réponse du système étant plus long que le deuxième intervalle de temps prédéterminé ou que le troisième intervalle de temps prédéterminé, l'ordinateur de contrôle ayant des moyens destinés à prédire le déroulement du processus sur le futur intervalle de temps suivant égal au temps de réponse du système, pour une pluralité de vitesses d'augmentation de la température choisies, l'ordinateur de contrôle ayant des moyens destinés à rejeter toutes les vitesses d'augmentation de la 1 0 température choisies dont on prédit qu'elles produiront des augmentations de température, distributions de température, viscosités et consolidation inacceptables, l'ordinateur de contrôle ayant des moyens destinés à choisir la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée dont on prédit qu'elle produira des augmentations de température acceptables, des distributions de température acceptables, des viscosités acceptables et une consolidation acceptable de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, l'ordinateur de contrôle ayant des moyens destinés à émettre un signal aux moyens de chauffage pour appliquer la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée choisie à l'ensemble stratifié préimprégné en résine sur le futur intervalle de temps suivant égal à la deuxième durée prédéterminée, sur des intervalles de temps successifs de la

2 0 deuxième série d'intervalles de temps.

Au moins une sonde de température peut être placée en une position prédéterminée dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine, ainsi que des moyens pour fournir des signaux de température issus de la au moins une sonde de température à l'ordinateur de

contrôle au cours du processus de durcissement.

2 5 Si l'ensemble stratifié préimprégné en résine peut être placé sur un moule, au moins une sonde de température peut être placée en une position prédéterminée dans le moule, ainsi que des moyens pour fournir des signaux de température issus de la au moins une

sonde de température à l'ordinateur de contrôle au cours du processus de durcissement.

Si l'ensemble stratifié préimprégné en résine est placé dans un autoclave, au moins 3 0 une sonde de température peut être placée dans l'autoclave pour mesurer la température du gaz dans l'autoclave, ainsi que des moyens pour fournir des signaux de température issus de la au moins une sonde de température à l'ordinateur de contrôle au cours du processus

de durcissement.

L'ordinateur de contrôle peut avoir des moyens destinés à comparer la température 3 5 mesurée à la température calculée toutes les troisièmes durées prédéterminées, avant de choisir la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée appliquée à l'ensemble

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stratifié préimprégné en résine, les moyens de comparaison déterminant si une quelconque différence entre la température mesurée et la température calculée se trouve dans un

domaine prédétermniné, pour vérifier que les règles sont précises.

Une pluralité de sondes de température peut être prévu. La au moins une sonde de température peut être un thermocouple. Les moyens de pressage peuvent appliquer une pression suffisante sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine pour maintenir un contact thermique pour un transfert de chaleur efficace jusqu'à ce que la réaction se produise, et augmenter par étapes la pression appliquée sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine pour forcer la résine à s'écouler 1 0 vers l'extérieur de l'ensemble stratifié préimprégné en résine lorsque la réaction se produit. Il peut y avoir au moins un capteur de pression en une position prédéterminée dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et des moyens pour fournir des signaux de pression issus du au moins un capteur de pression à l'ordinateur de contrôle au cours du

processus de durcissement.

Si l'ensemble stratifié préimprégné en résine est placé dans un autoclave, au moins un capteur de pression peut être placé dans l'autoclave pour mesurer la pression du gaz dans l'autoclave, ainsi que des moyens pour fournir des signaux de pression issus du au moins un capteur de pression à l'ordinateur de contrôle au cours du processus de

2 0 durcissement.

L'ordinateur de contrôle peut avoir des moyens destinés à comparer la pression mesurée à la pression calculée toutes les troisièmes périodes de temps prédéterminées, avant de choisir la vitesse d'augmentation de la pression la plus élevée appliquée sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine, les moyens de comparaison déterminant si une 2 5 quelconque différence entre la pression mesurée et la pression calculée se trouve dans un

domaine prédéterminé, pour vérifier que les règles sont précises.

Les moyens de pressage peuvent comprendre des moyens d'alimentation en gaz

sous pression.

La présente invention va maintenant être décrite plus en détails à l'aide d'exemples 3 0 et à partir des croquis joints, dans lesquels: - la figure 1 est un appareil de contrôle de l'application de chaleur et de pression au cours du durcissement d'un ensemble stratifié préimprégné en résine selon la présente invention, - la figure 2 est une vue longitudinale en coupe d'un ensemble stratifié 3 5 préimprégné en résine, - la figure 3 est un graphe de la température appliquée en fonction du temps à

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l'ensemble stratifié préimprégné en résine, - la figure 4 est un graphe de la pression appliquée en fonction du temps sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine, - la figure 5A est un graphe de la température appliquée en fonction du temps à l'ensemble stratifié préimprégné en résine dans le cas d'un moule en acier, - la figure 5B est un graphe de la viscosité de la résine dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine en fonction du temps, dans le cas d'un moule en acier, - la figure 5C est un graphe du durcissement partiel de l'ensemble stratifié préimprégné en résine en fonction du temps, dans le cas d'un moule en acier, - la figure 5D est un graphe de la vitesse d'écoulement de la résine dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine en fonction du temps, dans le cas d'un moule en acier, - la figure 5E est un graphe de la pression appliquée en fonction du temps sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine dans le cas d'un moule en acier, - la figure 5F est un graphe de la teneur en fibres dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine en fonction du temps, dans le cas d'un moule en acier, - la figure 6A est un graphe de la température appliquée en fonction du temps à l'ensemble stratifié préimprégné en résine dans le cas d'un moule en céramique, - la figure 6B est un graphe de la viscosité de la résine dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine en fonction du temps, dans le cas d'un moule en céramique, - la figure 6C est un graphe du durcissement partiel de l'ensemble stratifié préimprégné en résine en fonction du temps, dans le cas d'un moule en céramique, - la figure 6D est un graphe de la vitesse d'écoulement de la résine dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine en fonction du temps, dans le cas d'un moule en céramique, - la figure 6E est un graphe de la pression appliquée en fonction du temps sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine dans le cas d'un moule en céramique, 3 0 la figure 6F est un graphe de la teneur en fibres dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine en fonction du temps, dans le cas d'un moule en céramique. La figure 1 montre un appareil 10 destiné à contrôler l'application de chaleur et de 3 5 pression à un ensemble stratifié préimprégné en résine 22 pour former un matériau composite. L'appareil 10 comprend un autoclave 12 qui a une tubulure 14 reliée à

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l'intérieur de l'autoclave 12. Une pompe 16 est située dans la tubulure 14 pour contrôler l'alimentation en gaz sous pression vers l'intérieur de l'autoclave 12. Un chauffage électrique 18 est placé à l'intérieur de l'autoclave 12 pour appliquer de la chaleur à l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. L'ensemble stratifié préimprégné en résine 22, représenté plus clairement sur la figure 2, est placé sur un gabarit rigide 20, lequel est placé à l'intérieur de l'autoclave 12. Le gabarit rigide 20 est représenté plat sur les figures 1 et 2, mais, dans la pratique, il présente une forme qui définit la forme requise pour l'article ou la pièce. Le gabarit rigide 20 doit rester rigide pendant le cycle de moulage, la dilatation thermique du gabarit rigide 20 correspond de préférence à la dilatation thermique de la pièce/article en composite en cours de formage, afin de minimiser les distorsions d'origine thermique, et la capacité thermique du gabarit rigide 20 est de préférence minimisée, afin de pouvoir effectuer une augmentation de température contrôlée et rapide pour des cycles de moulage économiques. Le gabarit rigide 20 est construit de préférence à partir d'éléments minces en acier inoxydable ou, en variante, à partir d'éléments en

plastique renforcés par du graphite.

Une couche de détachement 21 est placée entre le gabarit rigide 20 et l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22, afin de faciliter le retrait de la pièce composite moulée après le durcissement de l'ensemble stratifié préimprégné 22, comme le montre la

figure 2.

Une couche de détachement poreuse 23 est placée sur le dessus de l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22, un paquet d'exsudation est placé par dessus la couche de détachement poreuse 23 et une membrane 24 est placée par dessus le paquet

d'exsudation 25 et scellée sur ses bords au gabarit rigide 20, comme le montre la figure 2.

La couche de détachement poreuse 23 permet d'abord à la résine en excès de s'échapper depuis l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 vers le paquet d'exsudation 25, mais permet ensuite au paquet d'exsudation et à la pièce en composite d'être séparés l'un de l'autre après le durcissement de l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. Le paquet d'exsudation comprend plusieurs couches de tissu de verre dont la porosité totale est suffisante pour absorber seulement la résine en excès dont le calcul a montré qu'elle serait 3 0 présente dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. Le paquet d'exsudation est isolé d'une autre couche d'aération en tissu de verre par une membrane imperméable. La membrane 24 comprend de préférence une feuille de caoutchouc silicone. Le gabarit rigide et la membrane 24 forment une chambre étanche dans laquelle est placé l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. Le gabarit rigide 20 possède un orifice 27 relié à une 3 5 pompe à vide 28 par une tubulure 26, pour permettre l'évacuation du gaz, par exemple de

l'air, de la chambre étanche au cours du cycle de moulage.

L'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 est consolidé en amenant un gaz approprié, par exemple de l'azote, dans l'autoclave 12 par l'intermédiaire de la tubulure 14, en chauffant le gaz grâce au chauffage 18 et à mettre le gaz en circulation dans l'autoclave 18 de manière à augmenter la température de l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. Une pression est appliquée sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 en introduisant plus de gaz dans l'autoclave 12 pour augmenter la pression du gaz dans l'autoclave 12. Une augmentation de pression contraint la résine fluide en excès à sortir de l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 en direction du paquet d'exsudation 25, ce qui permet à l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 d'être consolidé jusqu'à la forte

fraction volumique en fibres désirée, et d'être façonné à la forme du gabarit rigide 20.

Afin d'éliminer ou de réduire l'érosion des fibres et la formation de vides et d'atteindre une consolidation uniforme dans toute la pièce en composite, les conditions de pression et

de température doivent être choisies de façon à contrôler la viscosité de la résine.

Une sonde de température, par exemple un thermocouple, est placée en une position prédéterminée dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. Dans cet exemple, la sonde de température 30 est située au milieu de l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. Si on le désire, plusieurs sondes de température peuvent être placées en plusieurs positions prédéterminées de l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. Il est possible d'utiliser trois sondes de température en des positions différentes, une au milieu et une sur 2 0 chacune des faces de part et d'autre de l'épaisseur de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, de façon à déterminer le gradient de température. De préférence, la sonde de température est placée dans le gabarit 20. Il est possible d'utiliser trois sondes de température en des positions différentes, une au milieu et une sur chacune des faces de part et d'autre de l'épaisseur du moule pour déterminer le gradient de température. Un 2 5 capteur de pression 32 est placé en une position prédéterminée dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. Si on le désire, plusieurs capteurs de pression peuvent être placés en plusieurs positions prédéterminées dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. De préférence, le capteur de pression est placé dans l'autoclave 12 pour mesurer la pression du gaz dans l'autoclave 12. La sonde de température 30 et le capteur 3 0 de pression 32 envoient des signaux de température et de pression à un ordinateur de

contrôle 34 par l'intermédiaire de câbles 44 et 46, respectivement.

L'ordinateur de contrôle 34 a un calculateur 36 permettant de calculer le temps écoulé entre l'instant auquel un signal indique que le chauffage 18 a changé la température du gaz et l'instant auquel chaque position de l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 3 5 est affectée par la modification de température. L'ordinateur de contrôle 34 choisit le plus grand temps calculé comme étant le temps de réponse du système. Un point au centre, ou

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près du centre, de l'ensemble stratifié préimprégné en résine sera le dernier affecté par la modification de température. Le temps calculé que met la température pour changer en ce point est appelé temps de réponse du système. Dans un autre mode de réalisation, il est possible de ne calculer que le temps mis par la température pour changer au centre, ou près du centre, de l'ensemble stratifié préimprégné en résine et de l'utiliser comme temps de réponse du système. Le temps de réponse du système est une mesure de la réponse naturelle de l'ensemble stratifié préimprégné en résine particulier vis-à-vis de la température. Un gradient de température s'établit dans l'ensemble stratifié préimprégné en

résine lorsqu'on lui applique de la chaleur.

L'ordinateur de contrôle dispose dans une mémoire 38 de modèles mathématiques du comportement de toutes les variables critiques du processus en fonction du temps, en fonction de la température ou en fonction d'autres variables critiques du processus. Les variables critiques du processus sont le durcissement de la résine, la viscosité de la résine, l'écoulement de la résine et le taux d'extraction de la génération de chaleur. Toutes les variables critiques du processus sont interdépendantes, par exemple la viscosité de la résine dépend de la quantité de durcissement et ces deux variables dépendent du temps et

de la température.

L'ordinateur de contrôle 34 a également en mémoire 38 des règles de contrôle de l'application de chaleur et de pression sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine. Ces règles sont: une augmentationexcessive de la température ou des conditions d'emballement thermique, provoquées par la chaleur apparaissant dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 par suite d'une accélération de la réaction exothermique de durcissement, doivent être évitées, car il peut se produire sinon une dégradation de la résine et le matériau composite en résultant peut présenter des propriétés défectueuses. La 2 5 viscosité de la résine doit être minimisée pour faciliter l'écoulement de la résine depuis l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 vers le paquet d'exsudation 25, et la condition de viscosité minimale doit être maintenue pendant une période de temps suffisamment longue pour permettre à toute la résine en excès de sortir de l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. Il ne doit pas se produire de gradients thermiques 3 0 excessifs dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 car, dans le cas contraire, de néfastes gradients de durcissement et de viscosité s'établiront, conduisant à un arrêt prématuré de l'écoulement de la résine hors de l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22. La pression de consolidation doit être appliquée de manière à obtenir une composition

uniforme en résine et à minimiser les variations locales de la fraction volumique en fibres.

3 5 L'ensemble du procédé de moulage doit être terminé en une période de temps la plus courte possible, sous réserve des règles précédentes, pour produire le matériau composite

de la manière la plus rentable possible.

L'ordinateur de contrôle 34 a un calculateur 40 qui, en liaison avec les modèles mathématiques sur les variables critiques du processus, déterminent à des périodes de temps prédéterminées la distribution de température en des emplacements discrets répartis dans tout l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et déterminent la quantité de durcissement de la résine et la viscosité de la résine en ces mêmes emplacements. Ces propriétés du matériau dépendent de l'histoire thermique du processus jusqu'à l'instant considéré. Le calculateur 40 détermine le taux de génération de chaleur dû à la réaction en chacun des emplacements et détermine la quantité de consolidation de l'ensemble stratifié préimprégné en résine due à la sortie de résine dans le paquet d'exsudation. Le calculateur détermine ces paramètres, à de petits premiers intervalles prédéterminés, par exemple

toutes les 6 secondes.

L'ordinateur de contrôle 34 a un deuxième calculateur 42 qui utilise les valeurs les plus à jour de la distribution de température, du durcissement de la résine, de la viscosité de la résine et du taux de génération de chaleur en chacun des emplacements, valeurs déterminées par le premier calculateur 40 en liaison avec les modèles mathématiques et les règles, à d'autres périodes de temps prédéterminées, pour choisir la température devant être appliquée à l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 pendant la prochaine

deuxième période de temps prédéterminée, par exemple pour une période de 60 secondes.

La calculateur 42 prédit l'évolution future du processus si la vitesse maximale d'augmentation de la température était appliquée à l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 pendant un intervalle de temps futur de durée égale au temps de réponse du système. Le calculateur 42 détermine s'il se produira une augmentation excessive de la température par suite de la génération de chaleur dans l'ensemble stratifié préimprégné en 2 5 résine due à l'accélération de la réaction exothermique de durcissement, si la viscosité sera trop élevée pour permettre à la résine de s'écouler hors de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, s'il y aura des gradients thermiques excessifs dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine et s'il y aura une composition non uniforme en résine ou une variation trop importante de la fraction volumiques en fibres. Si le calculateur prédit que la 3 0 vitesse maximale d'augmentation de la température ne violera pas les règles, l'ordinateur de contrôle 34 envoie un signal de commande au chauffage 18 par l'intermédiaire du câble pour qu'il applique la vitesse maximale d'augmentation de la température à l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22 pendant la prochaine deuxième période de temps de 60 secondes. Si le calculateur 42 prédit que la vitesse maximale d'augmentation de la température violera les règles, le calculateur répète la prédiction avec la vitesse d'augmentation de la température immédiatement inférieure. Finalement, le calculateur 42

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trouve la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée qui ne violera pas les règles, et l'ordinateur de contrôle 34 envoie un signal de commande au chauffage 18 pour qu'il applique cette vitesse d'augmentation de la température pendant la prochaine deuxième période de temps de 60 secondes. La plus forte vitesse d'augmentation de la température peut être nulle. Le calculateur utilise la même procédure pour prédire et choisir la pression à appliquer lors de la prochaine deuxième période de temps prédéterminée. Le calculateur 42 choisit toutes les 60 secondes la température et la pression appropriées à appliquer à l'ensemble stratifié préimprégné en résine 22, jusqu'au moment

o les règles décident que la résine est complètement durcie.

Ainsi, l'ordinateur de contrôle prédit la plus forte vitesse d'augmentation de la température, à concurrence du temps de réponse du système, à des périodes de temps appropriées du processus, et cela génère, pour l'ensemble stratifié préimprégné en résine et en autoclave, un profil de température qui conduit à la voie la plus sûre et la plus rapide

pour mouler cet ensemble stratifié préimprégné en résine particulier.

Le contrôle de la température au cours du cycle de moulage est représenté sur la figure 3, qui montre un schéma d'un profil idéalisé de la température en fonction du temps. Aux températures inférieures à T2, qui vaut approximativement 90 C pour un ensemble stratifié préimprégné en résine époxy, aucune progression significative du 2 0 durcissement ou changements de la viscosité, qui affectent l'aptitude au formage, ne se produisent, et la vitesse d'augmentation de la température est fixée à la vitesse maximale d'augmentation de la température admise par l'autoclave. Pendant la phase initiale du cycle, dans la région A, jusqu'au moment o la température TI est atteinte, on mesure le temps de réponse du système. Le temps de réponse du système est de l'ordre de plusieurs 2 5 minutes, par exemple de 5 à 10 minutes. Le calculateur 42 prédit le déroulement de la réaction pour de futures périodes de temps égales au temps de réponse du système à des intervalles de 1 minute. Cette fréquence de prédiction assure qu'il ne se produira à aucun moment une catastrophe qui ne puisse être corrigée par des ajustements de la température

régnant dans l'autoclave.

3 0 A la température T2, la vitesse d'augmentation de la température est diminuée, de sorte que les gradients de température dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine sont minimisés au moment o la température atteint T3, environ 115 C pour un ensemble stratifié préimprégné en résine époxy. A la température T3, la viscosité de la résine approche de valeurs inférieures à 1000 Poise, auxquelles un écoulement significatif de la 3 5 résine peut se produire. La vitesse d'augmentation de la température entre T3 et T4 est gouvernée par des règles contradictoires qui visent à maximiser le temps disponible pour l'écoulement de la résine. La température T4 est d'environ 130 C pour un ensemble stratifié préimprégné en résine époxy. Certaines règles tentent de minimiser la viscosité de la résine en accélérant la vitesse d'augmentation de la température. D'autres règles tentent de prolonger la période au cours de laquelle le système reste dans les conditions de viscosité minimale. Ces règles restent actives jusqu'à ce que la viscosité dépasse 1000 Poise. Entre les températures T3 et T6, la réaction exothermique due à la progression du durcissement de la résine s'accélère et des règles limitant les tolérances de contrôle de la température et de sévérité croissante, proportionnelle à l'accélération exotherme, sont en

vigueur. La température T6 est d'environ 160 C.

Entre les températures T6 et T7, l'effet exotherme se ralentit et le contrôle se relâche, mais les règles restent actives pour assurer la limitation de tout effet exotherme résiduel qui pourrait se produire. La température T7 est la température de recuit complet,

qui est de 190 C pour un ensemble stratifié préimprégné en résine époxy.

Le contrôle de la pression au cours du cycle de moulage est représenté sur la figure 4, qui montre un schéma d'un profil idéalisé de la pression en fonction du temps. Aux températures inférieures à 120 C, il ne doit se produire aucun écoulement significatif de résine depuis l'ensemble stratifié préimprégné en résine, car, au-dessous de cette température, le durcisseur latent en particules dans la résine n'est pas complètement en 2 0 solution. Une filtration des particules de durcisseur se produirait si un écoulement était présent, et cela conduirait à un durcissement non homogène. La pression P1 jusqu'à cette température est maintenue à un niveau suffisant pour avoir un compactage modeste de

l'ensemble stratifié préimprégné en résine, de manière à optimiser le transfert de chaleur.

La pression P1 vaut 30 psi.

Entre les pressions P1 et P2, la pression est contrôlée de sorte à optimiser la profondeur, dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine, depuis laquelle l'écoulement de résine se produit, et à assurer qu'il se produit un écoulement adéquat. La pression est augmentée par étapes lorsque la réaction se produit, pour assurer que la résine sort en

veillant à ce que l'ensemble stratifié préimprégné en résine ne soit pas surcomprimé.

3 0 La pression P2 est atteinte soit lorsque la viscosité de la résine dépasse 1000 Poise, valeur à laquelle l'écoulement est considéré comme minimal, soit lorsque le paquet d'exsudation est rempli. La pression est ensuite augmentée à la vitesse maximale jusqu'à la pression de consolidation maximale P3 pour éliminer les vides résiduels. La pression

P3 est de 200 psi.

3 5 Le système de contrôle de la présente invention à des instants discrets au cours du processus utilise des modèles mathématiques pour poursuivre deux objectifs fondamentaux. Premièrement, le système de contrôle détermine l'état courant de la distribution de température dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et les propriétés physiques comme l'épaisseur du stratifié, la distribution de Vf et le remplissage du paquet d'exsudation. Deuxièmement, le système de contrôle utilise les informations sur l'état courant de la distribution de température dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine pour prédire les conséquences que cela aurait si le processus venait à avancer à plusieurs vitesses d'augmentation de la température pendant une période dépassant le temps de réponse du système. Le système de contrôle choisit alors la plus forte vitesse d'augmentation de la température qui n'affecte pas de façon néfaste les propriétés de l'article en matériau composite en résultant, pour la prochaine période de temps de 60 secondes, et applique cette vitesse d'augmentation de la température pendant 60 secondes

à l'ensemble stratifié préimprégné en résine.

Si un thermocouple ou une autre sonde de température est placé dans le moule, dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine ou dans le gaz à l'intérieur de l'autoclave, il est possible de mesurer la température réelle. Ces valeurs de température mesurées peuvent être comparées aux valeurs prédites par le calcul pour la température en cet, ou ces, emplacement(s) particulier(s) pour s'assurer qu'il n'existe pas de différence, ou que la différence se trouve dans un domaine prédéterminé, et vérifier que les règles sont correctes. La comparaison est réalisée à chaque intervalle de 60 secondes avant de choisir

2 0 la vitesse maximale possible d'augmentation de la température.

L'opérateur entre d'abord les détails dans l'ordinateur de contrôle 34 pour permettre à l'ordinateur de contrôle 34 de procéder aux calculs, c'est-à-dire que l'opérateur entre le nombre de couches du matériau dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine, l'épaisseur des couches, le type d'ensemble stratifié préimprégné en résine, le matériau 2 5 dans lequel le moule est fabriqué, c'est-à-dire sa conductibilité, le nombre de couches de tissu de verre dans le paquet d'exsudation, etc. Un autre paramètre entré dans l'ordinateur de contrôle 34 est le type de résine. Pour l'ensemble stratifié préimprégné en résine, les détails concernant la densité de la fibre, la densité de la résine, le poids de préimprégné par unité de surface, le poids de fibres par 3 0 unité de surface et la perméabilité sont donc entrés. Pour le paquet d'exsudation, le type

de tissu de verre, le poids de tissu de verre par unité de surface et sa perméabilité.

Les figures 5A à 5F indiquent les températures et pressions appliquées à l'ensemble stratifié préimprégné en résine et les effets sur la vitesse d'écoulement de la résine, la teneur en fibres, le durcissement partiel et la viscosité, pour un moule en acier de 15 mm 3 5 d'épaisseur, un ensemble stratifié préimprégné en résine ayant 50 couches de tissu de fibres de carbone/résine époxy, et un paquet d'exsudation avec 32 couches de tissu de

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verre pour absorber la résine. La courbe Cl sur la figure 5A montre le profil température/temps pour le gaz de l'autoclave, et la courbe C2 montre le profil température/temps du stratifié médian dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine. La courbe C1 illustre l'effet des règles de contrôle sur le cycle du processus, et la courbe C2 indique que la température du stratifié médian de l'ensemble stratifié préimprégné en résine n'a jamais dépassé de manière significative la température du gaz dans l'autoclave à un quelconque instant au cours du processus, et que la chaleur exothermique était dissipée avec succès à tout moment. La viscosité de la résine, représentée sur la courbe C3 de la figure 5B, est restée au-dessous d'un niveau de 200 Poise sur une période d'environ 50 minutes, et a atteint une limite inférieure d'environ 120 Poise au cours de cet intervalle, laissant ainsi un temps adéquat pour que l'écoulement de la résine se produise. La vitesse maximale d'écoulement de la résine, illustrée par la courbe C5 de la figure 5D, s'est produite dans l'intervalle au cours duquel la viscosité de la résine était inférieure à 200 Poise. La courbe C6 de la figure 5E montre la pression appliquée. L'augmentation de la fraction volumique moyenne des fibres, représentée par la courbe C7 sur la figure 5F, dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine par suite du compactage, se manifeste par une variation de 0,53 à 0,57. La courbe C4 sur la figure 5C montre le durcissement

partiel. L'ensemble du processus de consolidation prend environ 270 minutes.

Les figures 6A à 6F indiquent les températures et pressions appliquées à l'ensemble 2 0 stratifié préimprégné en résine et les effets sur la vitesse d'écoulement de la résine, la teneur en fibres, le durcissement partiel et la viscosité, pour un moule en céramique de 15 mm d'épaisseur, un ensemble stratifié préimprégné en résine ayant 50 couches de tissu de fibres de carbone/résine époxy, et un paquet d'exsudation avec 32 couches de tissu de verre pour absorber la résine. La courbe Dl sur la figure 6A montre le profil température/temps pour le gaz de l'autoclave, et la courbe D2 montre le profil température/temps du stratifié médian dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine. La courbe D1 illustre l'effet des règles de contr1ôle sur la température appliquée et la courbe D6 montre l'effet des règles de contrôl61e sur la pression appliquée. La courbe D2 montre que la température du stratifié médian de l'ensemble stratifié préimprégné en résine n'a 3 0 jamais dépassé de manière significative la température du gaz dans l'autoclave à un quelconque instant au cours du processus, et que la chaleur exothermique était dissipée

avec succès à toult moment.

Lorsqu'on compare la figure 6A à la figure SA, on observe que la réponse du moule aux modifications de la température du gaz est plus lent pour le moule en céramique que 3 5 pour le moule en acier, car la conductibilité thermique du moule en céramique est plus faible que celle du moule en acier. La dissipation de chaleur depuis l'ensemble stratifié

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préimprégné en résine est également plus faible, pour la même raison, ce qui a pour résultat que l'augmentation de température due à l'effet exothermique de la réaction est

légèrement plus forte lorsque le processus progresse.

La plus forte augmentation de la température conduit d'abord à ce que la vitesse d'écoulement de la résine atteint son maximum plus tôt avec le moule en céramique, à savoir au bout de 103,8 minutes avec le moule en céramique contre 139,4 minutes avec le moule en acier, et également à un remplissage plus rapide du paquet d'exsudation pour

l'achèvement du cycle de consolidation.

Il est clair que le système de contrôle de la présente invention produit des conditions exceptionnelles de contrôle de la température et de la pression, générées automatiquement

en fonction des caractéristiques physiques, du matériau et de l'épaisseur de l'empilage.

Bien que les mêmes règles de contrôle soient appliquées, on voit que, grâce à leur application au contrôle de la température et de la pression, l'ensemble stratifié préimprégné en résine sera moulé de manière satisfaisante dans des limites de tolérance

acceptables pour la fraction volumique des fibres dans les deux exemples.

L'ordinateur de contrôle a une durée de prédiction qui est inférieure au temps de traitement réel de l'ensemble stratifié préimprégné en résine. Il est possible de concevoir que l'ordinateur de contrôle applique directement à l'autoclave, à chaque minute du processus de consolidation, les vitesses d'augmentation de la température et de la pression 2 0 calculées. Il est également possible à l'ordinateur de contrôle d'imprimer, d'afficher ou d'indiquer d'une autre manière les vitesses d'augmentation de la température et de la pression à chaque minute de la consolidation, et un opérateur pourrait alors appliquer

manuellement ces réglages à l'autoclave.

L'invention a été décrite par référence au procédé de fabrication en autoclave, mais l'invention peut tout autant s'appliquer au procédé par pressage et au procédé de compression, ou à matrice ajustée. Dans le procédé de compression, le paquet d'exsudation, la membrane d'aération et la membrane de caoutchouc sont remplacés par un second gabarit. L'ensemble stratifié préimprégné en résine est placé entre les deux gabarits. Les gabarits peuvent être en acier, en céramique, etc. Il est nécessaire d'ajuster le 3 0 modèle d'écoulement de la résine pour tenir compte de l'échappement de la résine entre les matrices et non plus vers le paquet d'exsudation. Il est également nécessaire de changer les propriétés thermiques du paquet d'exsudation, de la couche d'aération et de la feuille de caoutchouc pour qu'elles soient équivalentes à celles du deuxième gabarit. Cependant,

les mêmes règles s'appliquent au procédé de compression.

3 5 La présente invention a été décrite par référence à la fabrication de composites à matrice en résine renforcée par des fibres, en particulier à des composites à matrice en résine époxy renforcée par des fibres de carbone. L'invention peut également être appliquée à la fabrication de composites utilisant d'autres fibres de renforcement appropriées et d'autres types de résine. L'invention peut également être appliquée à la

fabrication de résines renforcées par du papier, le papier étant un matériau fibreux.

L'ordinateur de contrôle est muni d'un enregistreur 54 et d'un dispositif 56 d'affichage ou d'impression des détails du cycle de consolidation utilisés pour chaque article individuel fabriqué, par exemple cela peut se faire de manière graphique, comme sur les figures SA à 5F ou 6A à 6F. L'ordinateur de contrôle est également conçu pour indiquer à un opérateur si un article qui n'a subi qu'une partie du cycle de consolidation, par suite d'une coupure du processus de consolidation, par exemple par suite d'une coupure du chauffage ou des pompes ou par suite d'une chute de pression dans l'autoclave, est inutilisable ou peut être récupéré. Par "récupérer", on entend ici qu'il

pourrait être re-consolidé.

Un avantage de la présente invention est qu'elle supprime le besoin de recourir à des expérimentations coûteuses, ce qui est habituellement nécessaire pour chaque empilage

stratifié préimprégné de résine devant être consolidé.

Comme l'ordinateur de contrôle dispose de modèles mathématiques pour prédire le déroulement du cycle de consolidation jusqu'au moment, et audelà du moment, auquel le système répond à des modifications imposées, le nombre de règles de contrôle destinées à

2 0 éviter des événements catastrophiques est réduit.

Un autre avantage est qu'on a un contrôle vérifiable du cycle de consolidation qui est nécessaire si une quantité totale doit être maintenue dans la fabrication d'articles en

matériau composite.

L'invention peut être utilisée pour fabriquer des pièces en matériau composite pour des moteurs de turbines à gaz, par exemples des pales de ventilateur, des pales de compresseur, des boîtiers de compresseur ou d'ailettes. L'invention peut également être

utilisée pour fabriquer d'autres articles en matériau composite.

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Claims (22)

Revendications:

1.- Procédé de contrôle de la consolidation d'un ensemble stratifié préimprégné en résine pour fabriquer un article en matériau composite, comprenant de: (a) appliquer de la chaleur, avec une vitesse d'augmentation de la température prédéterminée, sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine et calculer le temps mis par la température pour augmenter en une pluralité de positions de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, choisir le temps calculé le plus long comme temps de réponse du système ou calculer le temps mis par la température pour augmenter en une position au centre, ou proche du centre, de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et choisir le temps calculé comme temps de réponse du système, (b) établir des modèles mathématiques du comportement d'au moins certaines des variables critiques du processus en fonction du temps, et/ou en fonction de la température et/ou en fonction d'autres variables critiques du processus, (c) établir des règles permettant de contrôler l'application de chaleur sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine, (d) calculer la distribution de température, la quantité de durcissement de la résine, la viscosité de la résine, le taux de génération de chaleur par suite de la réaction en chacune de la pluralité des positions de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et la quantité de consolidation de l'ensemble stratifié préimprégné en résine due à l'échappement de résine, sur des intervalles successifs d'une première série d'intervalles de temps ayant une 2 0 première durée prédéterminée, en utilisant les modèles mathématiques de (b), (e) déterminer la vitesse d'augmentation de la température devant être appliquée à l'ensemble stratifié préimprégné en résine au cours d'un futur intervalle de temps ayant une deuxième durée prédéterminée, sur des intervalles successifs d'une deuxième série d'intervalles de temps ayant une troisième durée prédéterminée, en utilisant les données 2 5 collectées à l'étape (d), les modèles mathématiques de l'étape (b) et les règles de l'étape (c), la deuxième durée prédéterminée étant plus longue que la première durée prédéterminée, la troisième durée prédéterminée étant plus longue que la première durée prédéterminée, et le temps de réponse du système étant plus long que le deuxième intervalle de temps prédéterminé ou que le troisième intervalle de temps prédéterminé, 3 0 (f) prédire le déroulement du processus sur un futur intervalle de temps égal au temps de réponse du système, pour une pluralité de vitesses d'augmentation de la température choisies, (g) rejeter toutes les vitesses d'augmentation de la température dont on prédit qu'elles produiront des augmentations de température, distributions de température, viscosités et

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consolidation inacceptables, (h) choisir la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée dont on prédit qu'elle produira des augmentations de température acceptables, des distributions de température acceptables, des viscosités acceptables et une consolidation acceptable, (i) appliquer à l'ensemble stratifié préimprégné en résine, pour un intervalle de temps ayant la deuxième durée prédéterminée, la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée choisie dont on prédit qu'elle produira des augmentations de température acceptables, des distributions de température acceptables, des viscosités acceptables et une consolidation acceptable pour un futur intervalle de temps suivant égal au temps de réponse du système, sur des intervalles de temps successifs de la deuxième série

d'intervalles de temps.

2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la première durée prédéterminée est

de 6 secondes.

3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la deuxième durée

prédéterminée est de 60 secondes.

4.- Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel la troisième durée

prédéterminée est de 6() secondes.

5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'ensemble

stratifié préimprégné en résine en cours de durcissement contient des fibres de carbone.

2 0 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'ensemble

stratifié préimprégné en résine en cours de durcissement contient une résine époxy.

7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant de mesurer

la température en au moins une position prédéterminée dans l'ensemble stratifié

préimprégné en résine.

2 5 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'ensemble

stratifié préimprégné en résine est placé sur un moule, mesurant la température en au

moins une position prédéterminée dans le moule.

9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 6, dans lequel l'ensemble

stratifié préimprégné en résine est placé dans un autoclave, mesurant la température du gaz

3 0 dans l'autoclave.

10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, comprenant de

comparer la température mesurée à la température calculée à des intervalles de temps successifs de la deuxième série d'intervalles de temps avant de choisir la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée appliquée à l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et de déterminer si une quelconque différence entre la température mesurée et la température calculée se trouve dans un domaine prédéterminé, pour vérifier

que les règles sont précises.

1I.- Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 10, comprenant

d'appliquer une pression suffisante sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine pour maintenir un contact thermique pour un transfert de chaleur efficace jusqu'à ce que la réaction se produise, d'augmenter par étapes la pression appliquée sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine pour forcer la résine à s'écouler vers l'extérieur de l'ensemble

stratifié préimprégné en résine lorsque la réaction se produit.

12.- Procédé selon la revendication 11, comprenant de mesurer la pression appliquée sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine en au moins une position prédéterminée de

l'ensemble stratifié préimprégné en résine.

13.- Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'ensemble stratifié préimprégné en résine est placé dans un autoclave, de mesurer la pression du gaz à l'intérieur de l'autoclave. 14.- Procédé selon la revendication 12 ou 13, comprenant de comparer la-pression mesurée à la pression calculée à des intervalles de temps successifs de la deuxième série d'intervalles de temps, avant de choisir la vitesse d'augmentation de la pression la plus élevée appliquée sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine, et de déterminer si une quelconque différence entre la pression mesurée et la pression calculée se trouve dans un

domaine prédéterminé, pour vérifier que les règles sont précises.

2 0 15.- Appareil destiné à contrôler la consolidation d'un ensemble stratifié préimprégné en résine (22) pour fabriquer un article en matériau composite, comprenant: des moyens de pressage (16) destinés à appliquer une pression sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine (22), des moyens de chauffage (18) pour chauffer l'ensemble stratifié préimprégné en 2 5 résine (22), caractérisé en ce qu'un ordinateur de contrôle (34) ayant des moyens (36) de calcul du temps mis par la température pour augmenter en une pluralité de positions dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine depuis le commencement de l'application de chaleur sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine, ou de calcul du temps mis par la 3 0 température pour augmenter en une position au centre, ou près du centre, de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, l'ordinateur de contrôle (34) ayant des moyens permettant de choisir le temps le plus long calculé comme temps de réponse du système, ou de choisir le temps calculé comme temps de réponse du système, l'ordinateur de contrôle (34) disposant de modèles mathématiques (38) du comportement d'au moins certaines des variables critiques du processus en fonction du

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temps, et/ou en fonction de la température, et/ou en fonction d'autres variables critiques du processus, l'ordinateur de contrôle (34) ayant des règles (38) de contrôle de l'application de chaleur sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine, l'ordinateur de contrôle (34) ayant des moyens (40) de calcul de la distribution de température, de la quantité de durcissement de la résine, de la viscosité de la résine, du taux de génération de chaleur due à la réaction en chacune de la pluralité de positions dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine et de la quantité de consolidation de l'ensemble stratifié préimprégné en résine due à l'échappement de résine, à des intervalles de temps successifs d'une première série d'intervalles de temps ayant une première durée prédéterminée, en utilisant les modèles mathématiques, l'ordinateur de contrôle (34) ayant des moyens (42) destinés à déterminer la vitesse d'augmentation de la température devant être appliquée à l'ensemble stratifié préimprégné en résine sur un futur intervalle de temps ayant une deuxième durée prédéterminée, à des intervalles de temps successifs d'une deuxième série d'intervalles de temps ayant une troisième durée prédéterminée, en utilisant les valeurs calculées pour la distribution de température, la quantité de durcissement de la résine, la viscosité de la résine, le taux de génération de chaleur en chacune des positions de l'ensemble stratifié préimprégné en résine et la quantité de consolidation, les modèles mathématiques (38) et les règles (38), la 2 0 deuxième durée prédéterminée étant plus longue que la première durée prédéterminée, la troisième durée prédéterminée étant plus longue que la première durée prédéterminée, et le temps de réponse du système étant plus long que le deuxième intervalle de temps prédéterminé ou que le troisième intervalle de temps prédéterminé, l'ordinateur de contrôle (34) ayant des moyens (42) destinés à prédire le déroulement 2 5 du processus sur le futur intervalle de temps suivant égal au temps de réponse du système pour une pluralité de vitesses d'augmentation de la température choisies, l'ordinateur de contrôle (34) ayant des moyens destinés à rejeter toutes les vitesses d'augmentation de la température choisies dont on prédit qu'elles produiront des augmentations de température, distributions de température, viscosités et consolidation inacceptables, l'ordinateur de contrôle (34) ayant des moyens destinés à choisir la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée dont on prédit qu'elle produira des augmentations de température acceptables, des distributions de température acceptables, des viscosités acceptables et une consolidation acceptable de l'ensemble stratifié préimprégné en résine, l'ordinateur de contrôle (34) ayant des moyens (42) destinés à émettre un signal aux 3 5 moyens de chauffage (18) pour appliquer la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée choisie à l'ensemble stratifié préimprégné en résine (22) sur le futur intervalle

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de temps suivant égal à la deuxième durée prédéterminée, sur des intervalles de temps

successifs de la deuxième série d'intervalles de temps.

16.- Appareil selon la revendication 15, dans lequel au moins une sonde de température (30) est placée en une position prédéterminée dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine (22), ainsi que des moyens (44) pour fournir des signaux de température issus de la au moins une sonde de température (30) à l'ordinateur de contrôle

(34) au cours du processus de durcissement.

17.- Appareil selon la revendication 15, dans lequel l'ensemble stratifié préimprégné en résine (22) est placé sur un moule (20), au moins une sonde de température (30) est placée en une position prédéterminée dans le moule (20), ainsi que des moyens (44) pour fournir des signaux de température issus de la au moins une sonde de température (30) à

l'ordinateur de contrôle (34) au cours du processus de durcissement.

18.- Appareil selon la revendication 15, dans lequel l'ensemble stratifié préimprégné en résine (22) est placé dans un autoclave (12), au moins une sonde de température (30) est placée dans l'autoclave (12) pour mesurer la température du gaz dans l'autoclave (12), ainsi que des moyens (44) pour fournir des signaux de température issus de la au moins une sonde de température (30) à l'ordinateur de contrôle (34) au cours du processus de durcissement.

19.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, dans lequel

2 0 l'ordinateur de contrôle (34) a des moyens destinés à comparer la température mesurée à la température calculée toutes les troisièmes durées prédéterminées avant de choisir la vitesse d'augmentation de la température la plus élevée appliquée à l'ensemble stratifié préimprégné en résine (22), les moyens de comparaison déterminant si une quelconque différence entre la température mesurée et la température calculée se trouve dans un

2 5 domaine prédéterminé, pour vérifier que les règles sont précises.

20.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, dans lequel une

pluralité de sondes de température sont prévues.

21.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 16 à 20, dans lequel la au

moins une sonde de température (30) est un thermocouple.

22.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 15 à 21, dans lequel les

moyens de pressage (16) appliquent une pression suffisante sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine (22) pour maintenir un contact thermique pour un transfert de chaleur efficace jusqu'à ce que la réaction se produise, et augmentent par étapes la pression appliquée sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine (22) pour forcer la 3 5 résine à s'écouler vers l'extérieur de l'ensemble stratifié préimprégné en résine lorsque la

réaction se produit.

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23.- Appareil selon la revendication 22, dans lequel sont prévus au moins un capteur de pression (32) en une position prédéterminée dans l'ensemble stratifié préimprégné en résine (22), et des moyens (46) pour fournir des signaux de pression issus du au moins un capteur de pression (32) à l'ordinateur de contrôle (34) au cours du processus de durcissement. 24.Appareil selon la revendication 22, dans lequel l'ensemble stratifié préimprégné en résine (22) est placé dans un autoclave (12), au moins un capteur de pression (32) est placé dans l'autoclave (12) pour mesurer la pression du gaz dans l'autoclave (12), ainsi que des moyens (46) pour fournir des signaux de pression issus du au moins un capteur

de pression (32) à l'ordinateur de contrôle (34) au cours du processus de durcissement.

25.- Appareil selon la revendication 23 ou 24, dans lequel l'ordinateur de contrôle (34) a des moyens destinés à comparer la pression mesurée à la pression calculée toutes les troisièmes périodes de temps prédéterminées avant de choisir la vitesse d'augmentation de la pression la plus élevée appliquée sur l'ensemble stratifié préimprégné en résine, les moyens de comparaison déterminant si une quelconque différence entre la pression mesurée et la pression calculée se trouve dans un domaine prédéterminé, pour vérifier que

les règles sont précises.

26.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 15 à 25, dans lequel les

moyens de pressage comprennent des moyens (I 8) d'alimentation en gaz sous pression.

27.- Appareil selon la revendication 15 comprenant des moyens (54) d'enregistrement de la température appliquée à l'ensemble stratifié préimprégné en résine

au cours du cycle de consolidation.

28.- Appareil selon la revendication 15 comprenant des moyens (56) d'affichage ou d'impression de la température appliquée à l'ensemble stratifié préimprégné en résine au

2 5 cours du cycle de consolidation.