FR3081761A1 - Procede de fabrication d'une piece en matiere composite - Google Patents

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Abstract

Ce procédé de fabrication d'une pièce en matière composite comprend des étapes consistant à : - placer (100) à l'intérieur d'un moule une préforme fibreuse incluant des fibres de renfort et étant imprégnée de résine ; - positionner (102) un élément préfabriqué à l'intérieur du moule en contact avec la préforme fibreuse à un emplacement prédéfini de la préforme fibreuse, l'élément préfabriqué ayant une forme prédéfinie et étant réalisé en matière composite comprenant de la résine partiellement polymérisée ; - comprimer (104) l'ensemble formé par la préforme fibreuse et l'élément préfabriqué à l'intérieur du moule ; - chauffer (106) l'ensemble formé par la préforme fibreuse et l'élément préfabriqué à l'intérieur du moule pour polymériser la résine et ainsi lier l'élément préfabriqué avec la préforme fibreuse afin de former la pièce en matière composite.

Description

Procédé de fabrication d’une pièce en matière composite
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce en matière composite.
Il est connu de fabriquer des pièces en matière composite par moulage d’une préforme fibreuse imprégnée de résine. Par exemple, une préforme fibreuse se présentant sous la forme d’un ou de plusieurs plis, c’est-à-dire de couches d’un matériau renforcé de fibres de préférence alignées de façon anisotrope, est placée dans un moule. La préforme fibreuse est imprégnée avec une résine telle qu’un polymère thermodurcissable. Eventuellement, un matériau de remplissage tel qu’un mélange de moulage en vrac (« Bulk molding compound >> en langue anglaise) est ajouté à l’intérieur du moule en contact avec la préforme fibreuse. Le moule est ensuite fermé et la préforme est mise sous pression, par exemple par compression par les parois du moule. Puis un traitement thermique, tel qu’un chauffage, est appliqué pour déclencher une polymérisation et un durcissement de la résine afin d’obtenir la pièce mécanique.
Un inconvénient des procédés de fabrication connus se manifeste lorsque la pièce à fabriquer présente au moins localement une forme complexe, par exemple une forme arrondie, ou des angles prononcés ou des parois ondulées. Dans certains cas, il n’est pas toujours possible de maintenir la préforme en contact avec les parois du moule ou bien d’exercer une contrainte suffisante dans certaines régions de la pièce à fabriquer, notamment dans le cœur de celle-ci. Il en résulte des déformations non souhaitées de la préforme fibreuse préalablement à la polymérisation de la résine.
Cet inconvénient se manifeste aussi lorsqu’un mélange de moulage en vrac est utilisé pour former le cœur d’une pièce monobloc dont le pourtour extérieur est délimité par la préforme fibreuse en plis. La pression exercée sur les préformes fibreuses par les parois du moule pendant le chauffage entraîne souvent un affaissement non souhaité du mélange, ce qui conduit notamment à la formation de vaguelettes sur les préformes fibreuses à l’interface avec le cœur de la pièce. Un autre inconvénient lié à l’utilisation d’un matériau de remplissage est que l’orientation des fibres dans celui-ci est difficilement maîtrisable, car elle dépend de la direction des efforts de compression dans le moule.
Les déformations non souhaitées de la préforme fibreuse sont responsables de la formation de défauts structurels à l’intérieur de la pièce une fois le procédé de fabrication terminé, ce qui compromet la tenue mécanique et l’intégrité structurelle de la pièce.
C’est à ces inconvénients qu’entend plus particulièrement remédier l’invention en proposant un procédé de fabrication d’une pièce en matière composite.
A cet effet, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce en matière composite comprenant des étapes consistant à :
- placer à l’intérieur d’un moule une préforme fibreuse incluant des fibres de renfort et étant imprégnée de résine ;
- positionner un élément préfabriqué à l’intérieur du moule en contact avec la préforme fibreuse à un emplacement prédéfini de la préforme fibreuse, l’élément préfabriqué ayant une forme prédéfinie et étant réalisé en matière composite comprenant de la résine partiellement polymérisée ;
- comprimer l’ensemble formé par la préforme fibreuse et l’élément préfabriqué à l’intérieur du moule ;
- chauffer l’ensemble formé par la préforme fibreuse et l’élément préfabriqué à l’intérieur du moule pour polymériser la résine et ainsi lier l’élément préfabriqué avec la préforme fibreuse afin de former la pièce en matière composite.
Grâce à l’invention, l’élément préfabriqué permet de conférer localement une forme spécifique à la pièce en cours de fabrication et de conserver cette forme spécifique lors de la compression par les parois du moule et tout au long de l’étape de polymérisation de la résine. Il sert alors à apporter une tenue géométrique pour transmettre les efforts de compression lors de la phase de moulage de l’ensemble. De plus, comme l’élément préfabriqué est lui-même réalisé au moins partiellement en résine qui n’est que partiellement polymérisée, l’étape de polymérisation permet la création de liaisons chimiques entre la résine de l’élément préfabriqué et la résine imprégnant la préforme fibreuse pour finaliser la consolidation de l’ensemble. Ainsi, l’élément préfabriqué fait partie intégrante de la pièce mécanique une fois le procédé terminé.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, un tel procédé de fabrication peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement admissible :
- La pièce à fabriquer est une ferrure, comportant au moins une portion plane formée à partir de la préforme fibreuse et une portion de forme complexe adjacente à la portion plane et dont les parois sont formées à partir de la préforme fibreuse et dont le cœur est formé, au moins à partir de l’élément préfabriqué.
- La pièce à fabriquer est une ferrure en forme de T comportant un voile et une base s’étendant respectivement selon des plans géométriques essentiellement perpendiculaires, le voile comportant des faces principales opposées formées chacune à partir d’une préforme fibreuse.
- On ajoute également un matériau de remplissage tel qu’un mélange de moulage en vrac, à l’intérieur d’un volume en contact avec la préforme fibreuse et/ou en contact avec l’élément préfabriqué, et lors du chauffage, le matériau précurseur est également chauffé de sorte à être lié avec la préforme fibreuse et/ou avec l’élément préfabriqué lors de la polymérisation de la résine.
- Au moins un élément préfabriqué additionnel en matériau composite partiellement polymérisé est positionné à l’intérieur du moule en contact avec la préforme fibreuse et en contact avec l’autre élément préfabriqué et lors du chauffage, l’élément préfabriqué additionnel est également chauffé de sorte à être lié avec la préforme fibreuse et avec l’autre élément préfabriqué lors de la polymérisation de la résine.
- Entre 20% et 50% du volume de résine de l’élément préfabriqué partiellement polymérisé est dans un état polymérisé.
- Les fibres de renfort sont des fibres de carbone ou des fibres de Kevlar® ou des fibres de verre.
- La résine imprégnant les préformes fibreuses est chimiquement compatible avec la résine de l’élément préfabriqué.
- L’élément préfabriqué est réalisé en matériau composite.
- L’élément préfabriqué est préalablement fabriqué par moulage ou par usinage ou par fabrication additive.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d’un mode de réalisation d’un procédé de fabrication d’une pièce en matière composite donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique, selon une vue en coupe transversale, d’une pièce en matériau composite en cours de fabrication par moulage selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 2 est une représentation schématique, selon une vue en perspective, de la pièce mécanique de la figure 1 à l’issue du procédé de fabrication accompagnée d’un élément préformé utilisé lors du procédé de fabrication ;
- la figure 3 est un ordinogramme d’un procédé de fabrication d’une pièce en matière composite selon des modes de réalisation de l’invention ;
- la figure 4 est une représentation schématique, selon une vue en coupe transversale, d’une pièce en matériau composite en cours de fabrication par moulage selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 5 est une représentation schématique, selon une vue en perspective, de la pièce mécanique de la figure 4 à l’issue du procédé de fabrication accompagnée de plusieurs éléments préformés utilisés lors du procédé de fabrication ;
- la figure 6 est une représentation schématique, selon une vue en coupe, d’une pièce en matériau composite en cours de fabrication par moulage selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
Les figures 1 et 2 illustrent un exemple d’un premier mode de réalisation de fabrication d’une pièce en matière composite.
Dans cet exemple, la figure 1 représente une ébauche 2 de la pièce en cours de fabrication et la figure 2 représente la pièce 20 terminée.
L’ébauche 2 comporte des préformes fibreuses 4, ici au nombre de deux, disposées contre les parois d’un moule 10 de façon à former les faces opposées de la pièce. Les préformes 4 comportent des fibres de renfort. Chaque préforme 4 est imprégnée de résine, de préférence une résine thermodurcissable, par exemple en polymère thermodurcissable.
Le moule 10 est ici représenté de façon simplifiée, dans un état ouvert, et avec les parois écartées pour améliorer la lisibilité de la figure 1. En pratique, les parois du moule 10 sont destinées à entrer en contact avec l’ébauche 2 pour imprimer une forme à la pièce en cours de fabrication et comprimer l’ensemble lors d’une étape de polymérisation de la résine.
Le moule 10 est en outre adapté pour comprimer l’ébauche 2 et la mettre sous pression et également pour permettre l’application d’un traitement thermique, notamment d’un chauffage de l’ébauche 2.
Dans l’exemple illustré, les préformes 4 sont disposées face à face l’une contre l’autre sur une partie de leur surface, ici le long d’une première partie 6 de la pièce, et s’écartent ensuite l’une de l’autre tout en se faisant face au niveau d’une deuxième partie de la pièce, ici en formant un profil en V vu dans un plan de coupe transverse, pour délimiter un volume central intérieur correspondant au cœur de la pièce et recevant ici une pièce préformée 8.
On comprend qu’il ne s’agit que d’un exemple non nécessairement limitatif et que selon d’autres modes de réalisation, le nombre et la disposition des préformes 4 peut être différent. Par exemple, selon la forme de la pièce finale, l’ébauche 2 peut ne comporter qu’une préforme 4 ou bien plus de deux préformes 4.
Les préformes 4 ont ici chacune une forme de plaque souple essentiellement plane. Par exemple chaque préforme 4 comporte un pli (« ply >> en langue anglaise), c’est à-dire que chaque préforme 4 se présente sous la forme d’une ou de plusieurs couches laminées.
Avantageusement, les fibres contenues dans chaque préforme 4 sont de préférence orientées en s’étendant dans le plan de la couche ou des couches. La préforme 4 est alors dite être anisotrope.
Selon d’autres modes de réalisation, chaque préforme 4 est un renfort textile, de préférence un renfort textile tissé, ou un renfort textile tressé, ou un renfort textile sans ondulations (« non-crimp fabric >> en langue anglaise).
Selon des modes de mise en oeuvre, les fibres de renfort des préformes 4 sont des fibres de verre, ou des fibres de carbone, ou des fibres de Kevlar®, ou tout autre matériau approprié.
L’élément préfabriqué 8 a une forme prédéfinie. De préférence, l’élément préfabriqué 8 est solide et rigide.
De façon générale, l’élément préfabriqué 8 a pour but de donner localement une forme particulière à l’ébauche 2 et donc à la pièce pendant les étapes de moulage.
L’élément préfabriqué 8 est ici réalisé en matière composite comprenant des fibres de renfort et de la résine.
La résine est partiellement polymérisée. Par « partiellement polymérisé », on entend ici qu’entre 20% et 50% du volume de résine de l’élément préfabriqué 8 est dans un état polymérisé.
Par exemple, les fibres de l’élément 8 sont des fibres de verre, ou des fibres de carbone, ou des fibres de Kevlar®, ou tout autre matériau approprié. Selon des modes de mise en oeuvre, les fibres contenues dans l’élément 8 sont de même nature que les fibres de chaque préforme 4.
Selon des exemples, la résine de l’élément 8 est une résine thermodurcissable, notamment un polymère thermodurcissable.
De préférence, la résine de l’élément 8 est chimiquement compatible avec la résine imprégnant les préformes 4, c’est-à-dire que les résines de l’élément 8 et des préformes 4 sont aptes à former des liaisons chimiques entre elles lorsqu’elles sont mises en contact pendant une étape ultérieure de polymérisation.
Selon des exemples particuliers, les résines utilisées dans l’élément 8 et dans les préformes 4 sont identiques.
Selon des modes optionnels de mise en oeuvre, l’élément préfabriqué 8 est préalablement fabriqué par moulage, ou par usinage, ou par fabrication additive, aussi connue sous le nom d’impression 3D, ou selon toute autre procédé de fabrication adéquat.
De préférence, l’élément préfabriqué 8 est formé par moulage d’un mélange de moulage en vrac (« Bulk molding compound >> en langue anglaise) comportant des morceaux de fibres de renfort. En variante, l’élément préfabriqué 8 est réalisé en matériau polymère, tel qu’un thermoplastique, et n’est pas nécessairement renforcé par des fibres.
Dans l’exemple particulier de la figure 2, la pièce 20 à fabriquer est une ferrure en forme de T se présentant sous la forme d’une pièce monobloc. Dans ce qui suit, les notations « pièce 20 >> et « ferrure 20 >> sont utilisées de façon interchangeable. On comprend néanmoins que la ferrure 20 n’est qu’un exemple possible de pièce 20 et que d’autres formes ou configurations sont possibles selon des modes de mise en oeuvre non illustrés.
La ferrure 20 comporte une première partie 22, aussi nommée voile 22, et une deuxième partie formant une base 24.
La première partie 22 et la deuxième partie 24 sont attenantes et s’étendent respectivement selon des plans géométriques essentiellement perpendiculaires.
Par « essentiellement perpendiculaire », on entend ici que l’angle aigu formé entre les deux plans géométriques est inclus dans l’intervalle entre 60° et 90°.
A titre d’illustration, le voile 22 est ici essentiellement vertical et la base 24, aussi nommée semelle, est essentiellement horizontale.
Par exemple, un élément est dit être « essentiellement vertical >> lorsqu’il est orienté par rapport à une direction verticale avec un angle compris entre 0° et 30°. De façon analogue un élément est dit être « essentiellement horizontal >> lorsqu’il est orienté par rapport à une direction horizontale avec un angle compris entre 0° et 30°.
Par exemple, la ferrure 20 est destinée à être utilisée pour un assemblage de pièces, notamment dans le domaine aéronautique. L’utilisation d’un matériau composite permet d’obtenir de bonnes performances structurelles tout en limitant la masse de la pièce, ce qui est important pour les applications domaine aéronautique.
Le voile 22 comporte un trou traversant ménagé près d’une extrémité supérieure et destiné à accueillir une liaison rotule. La base 24 comporte des orifices de fixation traversants autorisant le passage d’éléments de fixation pour fixer la ferrure. La base 24 comporte aussi des logements de réception de bagues de serrage et de maintien des éléments de fixation.
Le voile 22 comporte ici des faces principales opposées 28, 29 formées chacune à partir d’une des préformes fibreuses 4. Les faces principales 28, 29 sont essentiellement parallèles dans une partie supérieure du voile 22 et divergent en s’écartant l’une de l’autre dans une partie inférieure du voile 22 jusqu’à arriver en contact avec la base 24, tout en continuant à se faire face l’une avec l’autre.
En d’autres termes, la pièce 20, une fois fabriquée, comporte au moins une portion plane 22 formée à partir de la préforme fibreuse 4 et une portion de forme complexe adjacente à la portion plane, ici correspondant à la jonction avec la base 24. Les parois de la portion de forme complexe sont formées à partir de la préforme fibreuse 4 et le cœur de la portion de forme complexe est formé au moins à partir de l’élément préfabriqué 8.
Avantageusement, la ferrure comporte un renfort 30 essentiellement vertical en forme de bossage formé sur chacune des faces 28 et 29 et s’étendant sous le trou traversant jusqu’à un rebord externe de la base 24. Ce bossage 30 donnant un aspect ondulé aux faces 28 et 29 permet d’améliorer la rigidité de la pièce 20. Ce bossage 30 constitue une portion de forme complexe de la pièce 20.
La référence 32 désigne l’emplacement de l’élément préfabriqué 8 à l’intérieur de la ferrure. L’élément 8 forme ici un noyau de la pièce 20. En pratique, toutefois l’élément préfabriqué 8 n’est ici pas discernable dans la structure de la pièce 20 une fois la fabrication terminée puisqu’il est intégré à la pièce, comme expliqué dans ce qui suit.
Par exemple, l’élément 8 comporte trois structures 34, 36, 38 alignées entre elles, présentant chacune une forme oblongue et essentiellement verticale et dont le profil latéral a une forme triangulaire. L’élément 8 affiche une symétrie planaire par rapport à un plan longitudinal de l’élément 8, ce plan s’étendant selon la direction d’alignement des structures 34, 36, 38. Les structures 34, 36, 38 sont reliées entre elles par des pans de matière 40, 42 au niveau de leur partie inférieure, de sorte que l’élément 8 forme une pièce d’un seul tenant. Les structures 34 et 38 sont disposées aux extrémités latérales de l’élément 8 et correspondent à des faces latérales de la ferrure perpendiculaires aux faces 28 et 29. La structure 36 est située entre les structures 34 et 38 et correspond à la forme du bossage 30.
Un exemple de mise en œuvre du procédé de fabrication est décrit en référence à l’ordinogramme de la figure 3. On comprend néanmoins que ce procédé peut être adapté en fonction de la forme de la pièce à fabriquer, notamment en fonction du nombre et de la nature des préformes 4 et/ou de l’élément 8.
Lors d’une étape 100, les préformes fibreuses 4 imprégnées de résine sont placées à l’intérieur du moule 10, par exemple en étant mises en contact avec les parois du moule 10. Selon des variantes, la préforme 4 peut être imprégnée de résine après avoir été placée dans le moule 10.
Lors d’une étape 102, l’élément préfabriqué 8 est positionné à l’intérieur du moule 10, en contact avec la préforme fibreuse 4, à un emplacement prédéfini de la préforme fibreuse.
Dans l’exemple illustré, l’élément préfabriqué 8 est placé dans le volume intérieur délimité par les deux pans des deux préformes fibreuses 4 et forme ainsi le cœur de l’ébauche 2.
Puis, lors d’une étape 104, l’ensemble formé par les préformes 4 et l’élément 8 est comprimé à l’intérieur du moule 10. Par exemple, le moule 10 est fermé, en mettant en contact toutes les parois du moule 10 avec l’extérieur de l’ébauche 2 et/ou en refermant un couvercle du moule sur l’ébauche 2.
Dans cet exemple, pour fabriquer la pièce 20 illustrée sur la figure 2, les extrémités libres des préformes fibreuses 4 sont avantageusement rabattues sur l’élément 8 afin de fermer le volume intérieur de l’ébauche 2 pour fabriquer la base 24.
Lors d’une étape 106, par exemple concomitante avec l’étape 104, l’ensemble formé à l’intérieur du moule 10 par la préforme fibreuse 4 et l’élément préfabriqué 8 est chauffé.
Ce chauffage permet de polymériser et durcir la résine et ainsi lier l’élément préfabriqué 8 avec la préforme fibreuse 4 afin de former la pièce en matière composite. Plus précisément, du fait de la compatibilité chimique entre les résines de l’élément préfabriqué 8 et de la préforme fibreuse 4, des liaisons chimiques sont créées entre l’élément préfabriqué 8 et la préforme 4. Par exemple, des chaînes moléculaires se créent dans les préformes 4, dans l’élément 8 et aux interfaces entre les préformes 4 et l’élément 8.
Grâce à l’invention, l’élément préfabriqué 8 permet de conférer localement une forme spécifique à la pièce en cours de fabrication et de conserver cette forme spécifique lors de la compression par les parois du moule et tout au long de l’étape de polymérisation de la résine. Il sert alors à apporter une tenue géométrique pour transmettre les efforts de compression lors de la phase de moulage de l’ensemble. De plus, comme l’élément préfabriqué 8 est lui-même réalisé au moins partiellement en résine qui n’est que partiellement polymérisée, l’étape de polymérisation appliquée à la pièce entière permet la création de liaisons chimiques entre la résine de l’élément préfabriqué 8 et la résine imprégnant la préforme fibreuse 4.
Ainsi, l’élément préfabriqué 8 fait partie intégrante de la pièce mécanique 20 une fois le procédé terminé.
En d’autres termes, l’élément préfabriqué 8 agit ici comme un « contre-moule » qui, notamment du fait de sa rigidité et du maintien de sa forme pendant les étapes 104 et 106, vient compléter localement l’action du moule 10 en des emplacements de la pièce 2 sur lesquels l’action du moule 10 est imparfaite, tout en étant intégré à la pièce 20 une fois le procédé de fabrication terminé.
Ainsi, le procédé de fabrication peut être mis en oeuvre avec des structures de moule 10 déjà existants sans nécessiter de modification structurelle de ces derniers.
Un autre avantage est que, grâce à l’utilisation de l’élément 8, l’orientation des fibres de renfort dans le cœur de la pièce est mieux maîtrisée, puisque l’élément 8 est fabriqué séparément. En effet, dans les cas typiquement connus, lorsque le cœur de la pièce est réalisé à partir d’un matériau de remplissage, l’orientation privilégiée des fibres est difficilement maîtrisable car elle dépend des efforts de compression exercés par le moule 10 et du fluage de la matière lors du moulage.
L’application de la compression et du traitement thermique sont connues en ellesmêmes et ne sont pas décrites plus en détail.
En pratique, les paramètres de chauffage (notamment la température, la durée de chauffage, la courbe de montée en température...) et les paramètres de compression (notamment la pression appliquée, la durée d’application...) utilisés lors des étapes 104 et 106 dépendent de la nature des résines et des préformes fibreuses 4. Ces paramètres sont par exemple calculés au cas par cas de façon connue à partir des spécifications fournies par les fournisseurs de résine et par les fournisseurs des préformes 4.
Selon des modes de mise en œuvre, l’étape 106 peut être suivie d’étapes optionnelles et connues en elles-mêmes de mise en forme et de finalisation de la pièce 20, par exemple des étapes d’usinage et/ou de polissage et/ou de traitement de surface et/ou d’application d’un revêtement.
Les figures 4 et 5 représentent un deuxième mode de réalisation de l’invention. Les éléments du procédé de fabrication et de la pièce mécanique selon ce mode de réalisation qui sont analogues au premier mode de réalisation portent les mêmes références et ne sont pas décrits en détail, dans la mesure où la description ci-dessus peut leur être transposée.
Dans cet exemple, la figure 4 représente une ébauche 2’ de la pièce en cours de fabrication et la figure 5 représente la pièce 20’ terminée.
La pièce 20’ diffère de la pièce 20 en ce que la base 24 de la ferrure est formée en utilisant un élément préfabriqué additionnel 50.
Lors du procédé de fabrication, par exemple pendant ou après l’étape 102, l’élément préfabriqué additionnel 50 est ajoutée à l’intérieur du moule 10, ici en étant placée en contact avec la pièce préfabriquée 8 et en contact avec des extrémités des préformes 4.
Ainsi, l’ébauche 2’ diffère ici de l’ébauche 2 par la présence de l’élément préfabriqué additionnel 50 et le reste de l’ébauche 2’ est analogue à l’ébauche 2 précédemment décrite.
L’élément préfabriqué additionnel 50 est similaire à l’élément préfabriqué 8. En fait, mis à part d’éventuelles différences de forme, l’élément préfabriqué additionnel 50 présente des propriétés analogues à celles de l’élément 8, de sorte que la description de l’élément 8 s’applique à l’élément 50, notamment en ce qui concerne le choix des matériaux et/ou du procédé d’obtention.
L’élément préfabriqué additionnel 50 a donc pour but de donner localement une forme particulière à la pièce fabriquée. En particulier, l’élément préfabriqué additionnel 50 est ici réalisé en matériau composite comportant des fibres de renfort et de la résine partiellement polymérisée. De préférence, la résine de l’élément 50 est chimiquement compatible avec la résine imprégnant les préformes 4 et/ou avec la résine de l’élément 8.
Ainsi, lors de l’étape 106 de chauffage, l’élément préfabriqué additionnel 50 est également chauffé de sorte à être lié avec la préforme 4 et/ou avec l’élément 8 lors de la polymérisation de la résine, de la même façon que pour l’élément 8.
De façon plus générale, selon d’autres variantes non illustrées, plusieurs pièces préfabriquées analogues à l’élément 8 précédemment décrit peuvent être utilisées lors du procédé de fabrication, conjointement ou indépendamment les unes des autres, avec pour but de donner localement une forme particulière à la pièce fabriquée en divers endroits de la pièce fabriquée, de la même façon que pour l’élément 8. Ces éléments 8 peuvent présenter des formes différentes.
La figure 6 représente un troisième mode de réalisation de l’invention. Les éléments du procédé de fabrication et de la pièce mécanique selon ce mode de réalisation qui sont analogues au premier mode de réalisation portent les mêmes références et ne sont pas décrits en détail, dans la mesure où la description ci-dessus peut leur être transposée.
Dans cet exemple, la figure 6 représente une ébauche 2” de la pièce en cours de fabrication.
L’ébauche 2” diffère de l’ébauche 2 du premier mode de réalisation en ce qu’elle comporte un matériau de remplissage 60 composite, ou mélange, destiné à former en partie le cœur de la pièce.
L’élément préfabriqué 8 est ici remplacé par un élément préfabriqué 8’ de forme différente, mais par ailleurs semblable à l’élément 8, de sorte que la description précédemment faite de l’élément 8 s’applique à l’élément 8’. Ainsi, le cœur de la pièce est ici destiné à être formé par le matériau de remplissage 60 et l’élément préfabriqué 8’. Mais en variante le même élément 8 peut être utilisé.
Par exemple, le matériau de remplissage 60 est un mélange de moulage en vrac comportant des morceaux de fibres de renfort, par exemple des fibres de verre, ou des fibres de carbone, ou des fibres de Kevlar®, ou tout autre matériau approprié. Selon des modes de mise en œuvre, les fibres contenues dans le mélange 60 sont de même nature que les fibres de chaque préforme 4.
Le matériau de remplissage 60 est ajouté dans le moule 10 et à l’intérieur d’un volume de réception en contact avec la préforme fibreuse 4 et/ou avec l’élément préfabriqué 8’, ici pour contribuer à remplir le volume interne délimité par les pans de préforme 4.
L’ajout du matériau de remplissage 60 est ici réalisé avant l’étape 104 et postérieurement à l’étape 100. Lors du chauffage 106, le matériau précurseur 60 est également chauffé de sorte à être lié avec la préforme 4 et/ou avec l’élément 8’ lors de la polymérisation de la résine. Ainsi, le matériau 60 est intégré avec la pièce finale.
Selon une variante non illustrée, applicable à l’un quelconque des modes de réalisation présentés ci-dessus, la pièce à fabriquer est une ferrure présentant une forme différente, par exemple une ferrure en forme de « L >> telle que décrite dans EP2 379 313-B1. Dans cet exemple, la préforme fibreuse définissant au moins une portion plane de la ferrure. L’élément préformé définit une portion de forme complexe de la ferrure adjacente à la portion plane, telle que les déformations en forme de calotte sphérique situées à la jonction entre les parties principales disposées à angle droit de la ferrure décrite dans EP-2 379 313-B1.
Selon encore d’autres variantes non illustrées, le procédé est utilisé pour former une pièce mécanique autre qu’une ferrure et présentant au moins localement une forme complexe, par exemple une forme arrondie, et/ou un ou plusieurs angles prononcés et/ou des parois ondulées.
Les modes de réalisation et les variantes envisagés ci-dessus peuvent être combinés entre eux pour générer de nouveaux modes de réalisation.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1 · Procédé de fabrication d’une pièce en matière composite comprenant des étapes consistant à :
    - placer (100) à l’intérieur d’un moule (10) une préforme fibreuse (4) incluant des fibres de renfort et étant imprégnée de résine ;
    - positionner (102) un élément préfabriqué (8 ; 8’) à l’intérieur du moule (10) en contact avec la préforme fibreuse (4) à un emplacement prédéfini de la préforme fibreuse, I élément préfabriqué ayant une forme prédéfinie et étant réalisé en matière composite comprenant de la résine partiellement polymérisée ;
    - comprimer (104) l’ensemble formé par la préforme fibreuse et l’élément préfabriqué à l’intérieur du moule ;
    - chauffer (106) l’ensemble formé par la préforme fibreuse et l’élément préfabriqué à I intérieur du moule pour polymériser la résine et ainsi lier l’élément préfabriqué avec la préforme fibreuse afin de former la pièce en matière composite.
  2. 2. -Procédé selon la revendication 1, dans lequel la pièce à fabriquer est une ferrure (20 ; 20’), comportant au moins une portion plane (22) formée à partir de la préforme fibreuse et une portion de forme complexe (24 ; 30) adjacente à la portion plane et dont les parois sont formées à partir de la préforme fibreuse et dont le cœur est formé, au moins à partir de l’élément préfabriqué.
  3. 3. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la pièce à fabriquer est une ferrure (20 ; 20’) en forme de T comportant un voile (22) et une base (24) s’étendant respectivement selon des plans géométriques essentiellement perpendiculaires, le voile (22) comportant des faces principales opposées (28, 29) formées chacune à partir d’une préforme fibreuse.
  4. 4. - Procédé selon I une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on ajoute également un matériau de remplissage (60) tel qu’un mélange de moulage en vrac, à l’intérieur d’un volume en contact avec la préforme fibreuse (4) et/ou en contact avec l’élément préfabriqué (8’), et en ce que lors du chauffage (106), le matériau précurseur (60) est également chauffé de sorte à être lié avec la préforme fibreuse et/ou avec l’élément préfabriqué lors de la polymérisation de la résine.
  5. 5.- Procédé selon I une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins un élément préfabriqué additionnel (50) en matériau composite partiellement polymérisé est positionné à l’intérieur du moule (10) en contact avec la préforme fibreuse (4) et en contact avec l’autre élément préfabriqué (8), et en ce que lors du chauffage (106), l’élément préfabriqué additionnel (50) est également chauffé de sorte à être lié avec la préforme fibreuse et avec l’autre élément préfabriqué lors de la polymérisation de la résine.
    θ· Procédé selon I une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’entre 20% et 50% du volume de résine de l’élément préfabriqué (8 ; 8’) partiellement polymérisé est dans un état polymérisé.
  6. 7·- Procédé selon I une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres de renfort sont des fibres de carbone ou des fibres de Kevlar® ou des fibres de verre.
    θ·- Procédé selon I une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résine imprégnant les préformes fibreuses (4) est chimiquement compatible avec la résine de l’élément préfabriqué (
  7. 8 ; 8’ ; 50).
  8. 9·· Procédé selon I une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément préfabriqué (8 ; 8’ ; 50) est préalablement fabriqué par moulage ou par usinage ou par fabrication additive.
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