FR3141376A1 - Procédé de drapage géodésique - Google Patents

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Aline PLANCKEEL
Léon Marie DESJOYEAUX Bertrand
Gautier MECUSON
Emilie LESIZZA
Davi Silva De Vasconcellos
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Safran Ceramics SA
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Safran Nacelles SAS
Safran Ceramics SA
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Abstract

Procédé de drapage géodésique L’invention concerne un procédé de drapage de structures fibreuses sur une forme de drapage conique ou tronconique développable, les structures fibreuses comprenant des fibres s’étendant suivant une direction déterminée (t1, t2, t3, t4, t11, t21), le procédé étant caractérisé en ce que les structures fibreuses sont déposées sur la forme de drapage de sorte que les fibres desdites structures fibreuses se superposent à des droites de la surface développée de la forme de drapage. Figure pour l’abrégé : Fig. 6

Description

Procédé de drapage géodésique
L’invention se rapporte au domaine général des procédés de drapage d’une forme par des structures fibreuses, et en particulier aux procédés de drapage par placement automatique de fibres.
Il est connu de réaliser des pièces en matériau composite par drapage sur une forme de strates ou de couches de structures fibreuses sèches ou pré-imprégnées. Dans certaines techniques actuelles, le drapage est effectué manuellement par un opérateur. Ces techniques peuvent engendrer des coûts de production de pièces relativement élevés et des risques d’erreur de positionnement des couches ou des structures fibreuses. Cela conduit à une certaine variabilité dans les performances mécaniques des pièces obtenues, voire à des pièces dont les propriétés mécaniques sont insuffisantes.
Des solutions mécanisées ont ainsi été développées pour réduire le coût de production de ces pièces en matériau composite, comme la technique de placement automatique de fibres, aussi connue sous le nom AFP pour « Automated Fiber Placement ». Une telle technique est notamment décrite dans le document FR 3 066 719. Les fibres sont alors déposées automatiquement sous forme de bandes fibreuses appelées « mèches ».
Dans l’art antérieur, lorsque l’on souhaite draper une forme de drapage conique ou tronconique développable F0comprenant des génératrices g01, g02et s’étendant entre un plus petit contour p01et un plus grand contour p02, les mèches m0déposées sont orientées selon le repère cartésien de la forme de drapage F0, comme illustré sur la . Ainsi, les trajectoires des fibres ou des mèches de fibres déposées coupent les génératrices g01, g02de la forme développable F0avec le même angle. La présente la surface développée F0dde la forme développable F0ouverte au niveau de la génératrice g01. On peut ainsi déposer plusieurs couches fibreuses, chaque couche fibreuse présentant une orientation de fibres différente. Il est ainsi possible de réaliser un drapage quasi-isotrope.
Toutefois, il a été constaté que les mèches déposées avec cette méthode peuvent présenter des déformations et des ondulations importantes. La tenue et les caractéristiques mécaniques de la pièce drapée obtenue par cette méthode peuvent donc être insuffisantes.
Il est également connu de déposer les mèches avec un enroulement en « spirale », comme décrit dans le document US8677622. Toutefois, cette méthode de drapage génère de fortes variations d’épaisseur, certaines zones de la forme de drapage étant recouvertes par beaucoup de fibres et d’autres zones par très peu de fibres. En outre, la pièce ainsi drapée présente une grande hétérogénéité dans les orientations des fibres, toutes les zones ne présentant pas la même proportion de fibres pour chaque orientation. Il est donc extrêmement difficile de réaliser un drapage quasi-isotrope avec cette méthode.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités. Il a notamment été constaté que plus la forme de drapage conique ou tronconique était éloignée de la forme d’un cylindre, c’est-à-dire plus celle-ci présentait une pente importante par rapport à son axe, plus il était difficile d’appliquer les mèches sans ondulations ou déformations. En effet, lorsque la mèche est déposée sur une pente importante avec la ou les méthodes de l’art antérieur, les deux bords longitudinaux de la mèche ne parcourent pas la même distance sur la forme de drapage. Ainsi, la mèche déposée ondule ou se déforme. Ce phénomène est encore plus marqué lorsque la section de la forme de drapage est réduite ou lorsque la largeur de la mèche appliquée est importante.
Ainsi, l’invention propose un procédé de drapage de structures fibreuses sur une forme de drapage développable comprenant au moins une portion de forme conique ou tronconique, les structures fibreuses comprenant des fibres s’étendant suivant au moins une direction déterminée, le procédé étant caractérisé en ce que les structures fibreuses sont déposées sur la forme de drapage de sorte que les fibres desdites structures fibreuses se superposent à des droites de la surface développée de la forme de drapage.
En déposant les fibres des structures fibreuses de sorte à suivre des trajectoires correspondant à des droites de la forme développée de la forme de drapage, on s’assure que le drapage des structures fibreuses s’effectue convenablement, sans ondulation ou déformation.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, les structures fibreuses sont drapées de sorte à former une ou plusieurs couches fibreuses développables sur la forme de drapage, la ou les couches fibreuses s’étendant autour de la forme de drapage entre un premier et un deuxième bord, les structures fibreuses d’une même couche fibreuse étant déposées de sorte que les fibres des structures fibreuses desdites couches fibreuses se superposent à au moins un ensemble de droites parallèles de la surface développée de ladite couche fibreuse.
Ainsi, l’invention permet de réaliser un drapage avec plusieurs couches elles-mêmes développables. On s’assure donc de réaliser un drapage multicouche sans risque d’ondulation ou de déformation, malgré la superposition des couches.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, un ensemble de couches fibreuses est drapé sur la forme de drapage de sorte que dans chaque couche fibreuse de l’ensemble de couches fibreuses les fibres s’étendent selon au moins une direction d’extension qui forme un angle de croisement non nul avec la ou les directions d’extension des fibres des autres couches de l’ensemble de couches fibreuses.
Ainsi, le drapage obtenu présentera des caractéristiques mécaniques intéressantes dans plusieurs directions, et sera donc plus robuste.
Le drapage peut comprendre plusieurs ensembles de couches fibreuses, les ensembles de couches fibreuses pouvant être identiques ou distincts les uns des autres.
De préférence, l’ensemble de couches fibreuses comprend au moins trois couches fibreuses, afin d’obtenir une résistance mécanique satisfaisante dans des directions suffisamment variées.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, l’angle de croisement est compris entre 80% et 120% d’un multiple du rapport de 180° par le nombre total de couches dans l’ensemble de couches fibreuses. De préférence, l’angle de croisement est compris entre 90% et 110% d’un multiple du rapport de 180° par le nombre total de couches dans l’ensemble de couches fibreuses.
Ainsi, on s’assure d’obtenir un drapage le plus isotrope possible, adapté au nombre de couches de l’ensemble. Par exemple, dans le cas où l’ensemble de couches fibreuses est constitué de quatre couches fibreuses, il est intéressant que chaque couche fibreuse présente des fibres avec une direction d’extension décalée d’environ 45°, 90° et 135° par rapport aux directions d’extension des fibres des trois autres couches pour obtenir un drapage le plus isotrope possible.
L’angle de croisement entre les fibres de deux couches fibreuses distinctes peut être différent suivant les portions du drapage. Ainsi, selon un mode particulier de réalisation de l’invention, l’angle de croisement est compris entre 80% et 120% d’un multiple du rapport de 180° par le nombre total de couches dans l’ensemble de couches fibreuses au niveau d’au moins une génératrice de la forme de drapage. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, l’angle de croisement est compris entre 80% et 120% d’un multiple du rapport de 180° par le nombre total de couches dans l’ensemble de couches fibreuses en tout point du drapage.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, les premiers bords des couches fibreuses de l’ensemble de couches fibreuses sont décalés circonférentiellement les uns par rapport aux autres sur la forme de drapage et les deuxièmes bords des couches fibreuses de l’ensemble de couches fibreuses sont décalés circonférentiellement les uns par rapport aux autres sur la forme de drapage.
En effet, les bords des couches fibreuses constituent des faiblesses dans le drapage. Il est par conséquent préférable que les bords des couches fibreuses ne se superposent pas sur la forme de drapage, afin d’améliorer la robustesse du drapage et de la pièce finale obtenue.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, au moins une première partie du deuxième bord d’au moins une couche fibreuse rejoint le premier bord de ladite couche fibreuse, ladite première partie du deuxième bord s’étendant depuis le plus grand contour d’extrémité de ladite couche fibreuse reliant le premier bord au deuxième bord.
En drapant la couche fibreuse de sorte à ce que ses bords se rejoignent au moins en partie à partir du plus grand contour d’extrémité de ladite couche fibreuse, on permet qu’au moins une partie des structures fibreuses débouchant depuis le premier ou le deuxième bord puissent bloquer les structures fibreuses débouchant depuis l’autre bord. La tenue de la couche drapée est ainsi améliorée. En outre, en réalisant des couches fibreuses qui font un tour complet de la forme de drapage, on facilite l’obtention d’une épaisseur globalement uniforme sur toute la circonférence de la forme de drapage.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, les premier et deuxième bords d’au moins une couche fibreuse se rejoignent et correspondent à une génératrice de ladite couche fibreuse.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, le premier bord d’au moins une couche fibreuse s’étend suivant la même direction que les fibres des structures fibreuses de ladite couche présentes du côté du premier bord.
Le premier bord sera alors défini par une seule structure fibreuse, ou du moins par un nombre très limité de structures fibreuses successives. Le premier bord pourra donc facilement bloquer les structures fibreuses débouchant depuis le deuxième bord, par exemple en se superposant légèrement aux extrémités des structures fibreuses formant le deuxième bord.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, le deuxième bord comprend une deuxième partie distincte de la première partie s’étendant suivant la même direction que les fibres des structures fibreuses de ladite couche présentes du côté du deuxième bord.
Ainsi, on limite les extrémités de structures fibreuses débouchant au niveau des premier et deuxième bords, améliorant ainsi fortement la tenue du drapage ainsi obtenu. En outre, ce mode particulier de réalisation permet de limiter le nombre de structures fibreuses courtes drapées, qui ont une plus grande chance de se désolidariser du reste du drapage alors qu’elles n’apportent pas de réelle amélioration des propriétés mécaniques. Les structures fibreuses courtes sont par ailleurs plus délicates à déposer, en particulier avec la méthode du drapage automatique de fibres. Enfin, un tel recouvrement permet d’obtenir une préforme fibreuse « net shape », c’est-à-dire ne nécessitant pas d’opérations de découpe supplémentaires pour couper les fibres qui dépassent.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, le premier bord recouvre au moins la première partie du deuxième bord.
Le premier bord peut ainsi mieux bloquer les structures fibreuses débouchant depuis le deuxième bord, en se superposant aux extrémités des structures fibreuses formant le deuxième bord.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, le procédé comprend en outre le drapage d’une pluralité de structures fibreuses de rigidité sur la forme de drapage, les structures fibreuses de rigidité étant drapées de sorte que les fibres desdites structures fibreuses de rigidité se superposent à des génératrices de la surface développée de la forme de drapage.
En réalisant un drapage « classique » des fibres le long des génératrices, on améliore la rigidité et la tenue du drapage obtenu.
Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, le drapage des structures fibreuses est réalisé par placement automatique de fibres.
En utilisation le drapage par placement automatique de fibres, on améliore la répétabilité et la qualité du procédé tout en limitant les coûts de fabrication.
L’invention concerne également une préforme fibreuse comprenant au moins une partie développable comprenant au moins une portion de forme conique ou tronconique, ladite préforme comprenant une pluralité de couches fibreuses formées par des structures fibreuses, caractérisée en ce que les fibres des structures fibreuses d’au moins une couche fibreuse correspondent à des droites de la surface développée de la partie développable de la préforme fibreuse.
La est une vue schématique en perspective d’une forme de drapage développable sur laquelle sont drapées des mèches fibreuses selon l’art antérieur.
La est une représentation schématique de la surface développée de la forme de la .
La est une vue schématique en perspective d’une forme de drapage développable.
La est une vue schématique en coupe d’une tête de dépose AFP.
La est une vue schématique en perspective de face d’une première couche fibreuse géodésique selon l’invention présentant une orientation de 90°.
La est une vue schématique en perspective de derrière de la première couche fibreuse géodésique de la .
La est une vue schématique de la surface développée de la première couche fibreuse géodésique des figures 5 et 6.
La est une vue schématique en perspective de face d’une deuxième couche fibreuse géodésique selon l’invention présentant une orientation de 0°.
La est une vue schématique en perspective de derrière de la deuxième couche fibreuse géodésique de la .
La est une vue schématique de la surface développée de la deuxième couche fibreuse géodésique des figures 8 et 9.
La est une vue schématique en perspective de face d’une troisième couche fibreuse géodésique selon l’invention présentant une orientation de 45°.
La est une vue schématique en perspective de derrière de la troisième couche fibreuse géodésique de la .
La est une vue schématique de la surface développée de la troisième couche fibreuse géodésique des figures 11 et 12.
La est une vue schématique en perspective de face d’une quatrième couche fibreuse géodésique selon l’invention présentant une orientation de 135°.
La est une vue schématique en perspective de derrière de la quatrième couche fibreuse géodésique de la .
La est une vue schématique de la surface développée de la quatrième couche fibreuse géodésique des figures 14 et 15.
La est une vue schématique en perspective d’une couche fibreuse géodésique selon une première variante de l’invention.
La est une vue schématique de la surface développée de la couche fibreuse géodésique de la .
La est une vue schématique en perspective d’une couche fibreuse géodésique selon une deuxième variante de l’invention.
La est une vue schématique de la surface développée de la couche fibreuse géodésique de la .
La est une vue schématique en perspective de face d’un premier drapage comprenant les première, deuxième, troisième et quatrième couches géodésiques des figures 5 à 16.
La est une vue schématique en perspective de derrière du premier drapage de la .
La est une vue schématique de la surface développée du premier drapage des figures 21 et 22.
La est une vue schématique en perspective de face d’un deuxième drapage comprenant deux fois la troisième couche des figures 11 à 13.
La est une vue schématique en perspective de derrière du deuxième drapage de la .
La est une vue schématique de la surface développée du deuxième drapage des figures 24 et 25.
La est une vue schématique d’une surface développée d’un troisième drapage.
L’invention permet de réaliser une préforme fibreuse ayant la forme de la pièce à obtenir par drapage d’une pluralité de structures fibreuses sur une forme de drapage. La préforme fibreuse est destinée à former le renfort fibreux de la pièce à obtenir.
La forme de drapage comprend une surface de drapage interne ou externe destinée à être drapée par les structures fibreuses. Le drapage de la forme de drapage est réalisé par l’application de structures fibreuses sur la surface de drapage de ladite forme de drapage. De préférence, on réalise le drapage sur la surface externe de la forme de drapage, qui est plus accessible. On ne sort toutefois pas du cadre de l’invention si le drapage est réalisé sur la surface interne de la forme de drapage.
La surface de drapage est développable. Par extension, on désigne par « forme de drapage développable » une forme de drapage dont la surface de drapage est développable. La surface de drapage présente au moins une portion de forme conique ou tronconique. La forme de drapage peut être une forme conique ou tronconique. La forme de drapage peut également présenter une forme développable complexe, comprenant des portions au moins partiellement de forme conique ou tronconique. Par exemple, la forme de drapage peut présenter une couronne développable formée par une pluralité de lobes répartis sur une circonférence, lesdits lobes ayant par exemple une forme partiellement tronconique. Une telle forme de drapage peut par exemple permettre le drapage d’une préforme fibreuse destinée à former le renfort fibreux d’un mélangeur de flux de turboréacteur, la forme de drapage ayant elle-même globalement la forme d’un mélangeur de flux de turboréacteur. Un exemple de mélangeur de flux de turboréacteur est décrit dans le document FR 3 061 749.
La illustre un exemple de forme de drapage F. La forme de drapage F s’étend autour d’un axe central A. Ainsi, la surface de drapage de la forme de drapage F s’étend autour de l’axe central A. Dans l’exemple illustré sur la , la forme de drapage F et la surface de drapage présentent une section circulaire. L’axe central A correspond alors à l’axe de révolution de la surface de drapage. On ne sort toutefois pas du cadre de l’invention si la section de la surface de drapage est une ellipse, pourvu que ladite surface de drapage reste développable. L’axe central correspond alors à l’axe passant par le centre de toutes les sections elliptiques.
La forme de drapage F, ou la surface de drapage, s’étend le long de l’axe central A entre un plus petit contour p1et un plus grand contour p2. Le plus petit contour p1correspond au contour d’extrémité de la forme de drapage F, ou de la surface de drapage, de plus petite dimension. Le plus grand contour p2correspond au contour d’extrémité de la forme de drapage F, ou de la surface de drapage, de plus grande dimension.
La surface de drapage de la forme de drapage F comprend une infinité de génératrices g, comme illustré sur la .
Les structures fibreuses sont de préférence sous la forme de mèches fibreuses ou de strates de tissu. On entend par « mèche » un ensemble de fibres ou de filaments longs sensiblement parallèles entre eux et réunis en une bande non tissée. Les structures fibreuses peuvent comprendre des fibres continues et longues. Dans le cas où les structures fibreuses sont sous la forme de strates de tissu, elles sont généralement formées par l’entrelacement tissés de fibres suivant deux directions, qui sont habituellement perpendiculaires l’une à l’autre.
Les fibres des structures fibreuses peuvent être des fibres céramiques, en verre ou en carbone. Les fibres céramiques peuvent être des fibres en matériau non-oxyde, comme le carbure de silicium (SiC), ou en matériau oxyde, comme l’alumine, ou en un matériau comprenant majoritairement de l’alumine. Les fibres en verre peuvent comprendre un mélange majoritairement à base de silice.
Les structures fibreuses peuvent être sèches, c’est-à-dire non imprégnées par une résine, pré-imprégnées ou chargées en particules. Les fibres des structures fibreuses sèches peuvent toutefois être enduites d’un liant temporaire, par exemple organique, qui sera éliminé ou non avant la densification desdites structures fibreuses.
Les structures fibreuses peuvent être imprégnées par un matériau thermoplastique ou thermodurcissable, qui peut comporter des charges solides. Les structures fibreuses peuvent également être imprégnées par un matériau thermoplastique ou thermodurcissable ne comprenant pas de charges solides. Les structures fibreuses peuvent être imprégnées uniquement par une phase organique constituée d’un matériau thermoplastique.
Les matériaux thermoplastiques pouvant imprégner les structures fibreuses peuvent être choisis parmi : les polyaryléthercétones (PAEK) tels que le polyétheréthercétone (PEEK) et le polyéthercétonecétone (PEKK), les polyétherimides (PEI), le polysulfure de phénylène (PPS), l’alcool polyvinylique (PVA), les polyéthers aliphatiques et le polysulfone (PSU). Les matériaux thermodurcissables pouvant imprégner les structures fibreuses peuvent être choisis parmi : les époxydes, les phénoliques et les polybismaléimides (BMI).
L’imprégnation préalable des structures fibreuses peut être réalisée par toute technique conventionnelle, par exemple par trempage, par application au rouleau ou encore par pulvérisation.
Les structures fibreuses peuvent être appliquées sur la forme F par drapage manuel. De préférence, afin d’améliorer la répétabilité et la qualité de l’application des structures fibreuses sur la forme F tout en réduisant le temps d’opération, les structures fibreuses sont appliquées sur la forme F par placement automatique de fibres.
La illustre schématiquement la structure d’une tête de dépose 1 d’un dispositif de mise en œuvre d’une technique de placement automatique de fibres. La structure de la tête de dépose 1 est bien connue. La tête de dépose 1 est alimentée par les structures fibreuses 3, de préférence sous la forme d’une bande ou d’une mèche.
La bande ou la mèche 3 peut être acheminée par un élément de convoyage 5 jusqu’à un élément d’application de la pression 7 situé du côté de la forme de drapage F. L’élément de convoyage 5 est ici sous la forme d’un couple de rouleaux contrarotatifs 5a et 5b entre lesquels la bande ou la mèche 3 est présente. L’élément de convoyage 5 permet de faire avance la bande ou la mèche 3 jusqu’à l’élément d’application de la pression 7. L’élément d’application de la pression 7 applique une pression sur la bande ou la mèche 3 afin de réaliser le dépôt sur la forme de drapage F. L’élément d’application de la pression 7 est ici sous la forme d’un rouleau.
La tête de dépose 1 peut, en outre, comporter un élément chauffant 9 situé au voisinage de l’élément d’application de la pression 7. Cet élément chauffant 9 permet, dans le cas d’une bande ou d’une mèche 3 imprégnée par un polymère thermoplastique, de chauffer ladite bande ou mèche 3 imprégnée lors de son dépôt afin de fluidifier le polymère thermoplastique et ainsi de conférer le pouvoir d’adhésion souhaité à la bande ou mèche 3 déposée.
Lors du dépôt, la tête de dépose 1 est mobile afin d’appliquer la bande ou la mèche 3 suivant une première trajectoire déterminée sur la forme de drapage F. Une fois l’application réalisée selon cette première trajectoire, un élément de découpe 8 de la tête de dépose 1 coupe la bande ou la mèche 3. Après cette découpe, on obtient ainsi le dépôt d’une première structure fibreuse, formée par un premier tronçon de la bande ou de la mèche 3, selon une première trajectoire sur la forme de drapage F.
L’opération de drapage est ensuite poursuivie par avancée de la bande ou de la mèche 3 dans la tête de dépose 1 jusqu’à l’élément d’application de la pression 7 par actionnement de l’élément de convoyage 5. La tête de dépose 1 peut être déplacée afin de réaliser le dépôt de la mèche ou de la bande 3 selon une deuxième trajectoire sur la forme de drapage F. Le dépôt d’une deuxième structure fibreuse, formée par un deuxième tronçon de la bande ou mèche 3 selon une deuxième trajectoire est alors obtenu d’une manière similaire à celle décrite précédemment.
La forme de drapage F peut évidemment être entraînée en rotation autour de son axe central A lors du drapage pour faciliter le dépôt des structures fibreuses.
Le drapage est ensuite poursuivi par dépôt de plusieurs autres structures fibreuses de la même manière que décrite précédemment.
Indépendamment de la méthode de drapage utilisée, les structures fibreuses peuvent être déposées de sorte à former des couches fibreuses sur la forme de drapage F. Ainsi, chaque couche fibreuse est elle-même développable, s’étend elle-même autour de l’axe central A et présente elle-même une infinité de génératrices. Les couches fibreuses s’étendent autour de la forme de drapage F entre un premier bord et un deuxième bord.
Les couches fibreuses s’étendent le long de l’axe central A entre un plus petit contour et un plus grand contour. Le plus petit contour correspond au contour d’extrémité de la couche fibreuse de plus petite dimension. Le plus grand contour correspond au contour d’extrémité de la couche fibreuse de plus grande dimension. Les contours d’extrémité d’une couche fibreuse correspondent aux extrémités de la couche fibreuse opposées l’une à l’autre suivant l’axe central A. Le plus petit contour et le plus grand contour relient le premier bord et le deuxième bord.
De préférence, au moins une première partie du deuxième bord des couches fibreuses rejoint le premier bord, ladite première partie du deuxième bord s’étendant depuis le plus grand contour d’extrémité de la couche fibreuse. Au moins la première partie du deuxième bord des couches fibreuses et le premier bord peuvent ainsi être confondus.
Dans la présente demande, on considère que deux bords ou parties de bords confondus d’une couche fibreuse sont superposés, immédiatement adjacents ou espacés d’un jeu très faible devant le périmètre de la section de ladite couche fibreuse.
Conformément à l’invention, les trajectoires des structures fibreuses déposées sur la forme de drapage F sont déterminées, c’est-à-dire que les trajectoires des fibres des structures fibreuses drapées sont déterminées. Les trajectoires des structures fibreuses déposées sur la forme de drapage F correspondent de préférence aux trajectoires des fibres déposées sur la forme de drapage F.
Selon l’invention, les structures fibreuses d’au moins une couche fibreuse sont déposées de sorte que les fibres desdites structures fibreuses se superposent à des droites de la surface développée de la forme de drapage F. Ainsi, ladite couche fibreuse est elle-même développable, et les fibres présentes dans ladite couche fibreuse s’étendent selon des trajectoires qui correspondent à des droites sur la surface développée de ladite couche. Ladite couche fibreuse est donc géodésique.
On désigne ici par « géodésique » une couche fibreuse développable dans laquelle les fibres des structures fibreuses s’étendent selon des trajectoires qui correspondent à des droites de la surface développée de ladite couche. Lesdites trajectoires sont également désignées comme « géodésiques ». Par opposition, on désigne ici par « cartésien(ne) » une couche fibreuse développable dans laquelle les fibres des structures fibreuses s’étendent selon des trajectoires qui coupent les génératrices de ladite couche fibreuse avec un angle constant, ou qui sont confondues avec les génératrices de ladite couche fibreuse. Ces trajectoires sont également désignées comme « cartésiennes ». Les figures 1 et 2 illustrent un exemple de couche fibreuse cartésienne, dans laquelle les mèches m0s’étendent selon des trajectoires cartésiennes.
De préférence, au sein d’une couche fibreuse géodésique, les fibres des structures fibreuses s’étendent selon des trajectoires qui correspondent à un ensemble de droites parallèles de la surface développée de ladite couche. On désigne ici par « géodésique uniforme » une couche fibreuse développable dans laquelle les fibres des structures fibreuses s’étendent selon des trajectoires qui correspondent à un ensemble de droites parallèles de la surface développée de ladite couche.
Lorsqu’au moins la première partie du deuxième bord d’une couche fibreuse géodésique uniforme rejoint le premier bord de ladite couche fibreuse, la couche fibreuse est définie par une génératrice de référence et par une orientation.
La génératrice de référence d’une telle couche fibreuse géodésique uniforme est la génératrice de la couche fibreuse la plus éloignée de la génératrice de ladite couche fibreuse s’étendant depuis l’intersection entre le plus petit contour de la couche fibreuse et le prolongement de la première partie du deuxième bord. L’orientation d’une telle couche fibreuse géodésique uniforme est l’angle d’intersection entre les trajectoires des fibres des structures fibreuses de la couche fibreuse et la génératrice de référence. L’orientation d’une couche fibreuse géodésique uniforme correspond à l’orientation des trajectoires géodésiques au sein de ladite couche. Si la génératrice de référence est confondue avec une trajectoire géodésique de ladite couche, c’est-à-dire est confondue avec une trajectoire de structure fibreuse de ladite couche, on considère que l’orientation de la couche est de 0°.
Les figures 5 à 16 illustrent quatre exemples de couches fibreuses géodésiques uniformes C1, C2, C3, C4au sein desquelles les fibres des structures fibreuses sont déposées suivant des trajectoires géodésiques t1, t2, t3, t4, le premier bord et le deuxième bord de chaque couche C1, C2, C3, C4se rejoignant et correspondant à une génératrice singulière g1, g2, g3, g4de ladite couche fibreuse C1, C2, C3, C4.
Les figures 5 à 7 illustrent schématiquement une première couche géodésique uniforme C1au sein de laquelle les fibres des structures fibreuses s’étendent selon des premières trajectoires géodésiques t1qui correspondent à des droites sur la surface développée C1dde ladite couche C1. En particulier, les premières trajectoires géodésiques t1correspondent à un ensemble de droites parallèles de la surface développée C1dde ladite couche C1comme illustré sur la .
La première couche C1s’étend autour de l’axe central A entre un premier bord et un deuxième bord qui se rejoignent et correspondent à une première génératrice singulière g1. La première couche C1s’étend le long de l’axe central A entre un plus petit contour d’extrémité p11et un plus grand contour d’extrémité p12.
La couche fibreuse C1comprend également une première génératrice de référence g1rqui correspond à la génératrice diamétralement opposée au premier et au deuxième bord, c’est-à-dire à la génératrice diamétralement opposée à la première génératrice singulière g1.
L’orientation θ1des trajectoires géodésiques t1au sein de la couche fibreuse géodésique uniforme C1est définie par l’angle formé entre les premières trajectoires géodésiques t1et la première génératrice de référence g1r. Dans l’exemple de la première couche fibreuse C1, les premières trajectoires géodésiques t1coupent la première génératrice de référence g1ravec un angle de 90°. La première couche géodésique uniforme C1présente par conséquent une orientation θ1de 90°.
Les figures 8 à 10 illustrent schématiquement une deuxième couche géodésique uniforme C2au sein de laquelle les fibres des structures fibreuses s’étendent selon des deuxièmes trajectoires géodésiques t2qui correspondent à des droites sur la surface développée C2dde ladite couche C2. En particulier, les deuxièmes trajectoires géodésiques t2correspondent à un ensemble de droites parallèles de la surface développée C2dde ladite couche C2, comme illustré sur la .
La deuxième couche C2s’étend autour de l’axe central A entre un premier bord et un deuxième bord qui se rejoignent et correspondent à une deuxième génératrice singulière g2. La deuxième couche C2s’étend le long de l’axe central A entre un plus petit contour d’extrémité p21et un plus grand contour d’extrémité p22.
La couche fibreuse C2comprend également une deuxième génératrice de référence g2rqui correspond à la génératrice diamétralement opposée au premier et au deuxième bord, c’est-à-dire à la génératrice diamétralement opposée à la deuxième génératrice singulière g2.
L’orientation θ2des trajectoires géodésiques t2au sein de la couche fibreuse géodésique uniforme C2est définie par l’angle formé entre les trajectoires géodésiques t2et la deuxième génératrice de référence g2r. Dans l’exemple de la deuxième couche fibreuse C2, les deuxièmes trajectoires géodésiques t2ne coupent pas la deuxième génératrice de référence g2r, sauf une deuxième trajectoire géodésique t2qui est confondue avec la deuxième génératrice de référence g2r. La deuxième couche géodésique uniforme C2présente par conséquent une orientation θ2de 0°.
Les figures 11 à 13 illustrent schématiquement une troisième couche géodésique uniforme C3au sein de laquelle les fibres des structures fibreuses s’étendent selon des troisièmes trajectoires géodésiques t3qui correspondent à des droites sur la surface développée C3dde ladite couche C3. En particulier, les troisièmes trajectoires géodésiques t3correspondent à un ensemble de droites parallèles de la surface développée C3dde ladite couche C3, comme illustré sur la .
La troisième couche C3s’étend autour de l’axe central A entre un premier bord et un deuxième bord qui se rejoignent et correspondent à une troisième génératrice singulière g3. La troisième couche C3s’étend le long de l’axe central A entre un plus petit contour d’extrémité p31et un plus grand contour d’extrémité p32.
La couche fibreuse C3comprend également une troisième génératrice de référence g3rqui correspond à la génératrice diamétralement opposée au premier et au deuxième bord, c’est-à-dire à la génératrice diamétralement opposée à la troisième génératrice singulière g3.
L’orientation θ3des trajectoires géodésiques t3au sein de la couche fibreuse géodésique uniforme C3est définie par l’angle formé entre les trajectoires géodésiques t3et la génératrice de référence g3r. Dans l’exemple de la troisième couche fibreuse C3, les troisièmes trajectoires géodésiques t3coupent la troisième génératrice de référence g3ravec un angle de 45°. La troisième couche géodésique uniforme C3présente par conséquent une orientation θ3de 45°.
Les figures 14 à 16 illustrent schématiquement une quatrième couche géodésique uniforme C4au sein de laquelle les fibres des structures fibreuses s’étendent selon des quatrièmes trajectoires géodésiques t4qui correspondent à des droites sur la surface développée C4dde ladite couche C4. En particulier, les quatrièmes trajectoires géodésiques t4correspondent à un ensemble de droites parallèles de la surface développée C4dde ladite couche C4, comme illustré sur la .
La quatrième couche C4s’étend autour de l’axe central A entre un premier bord et un deuxième bord qui se rejoignent et correspondent à une quatrième génératrice singulière g4. La quatrième couche C4s’étend le long de l’axe central A entre un plus petit contour d’extrémité p41et un plus grand contour d’extrémité p42.
La couche fibreuse C4comprend également une quatrième génératrice de référence g4rqui correspond à la génératrice diamétralement opposée au premier et au deuxième bord, c’est-à-dire à la génératrice diamétralement opposée à la quatrième génératrice singulière g4.
L’orientation θ4des trajectoires géodésiques t4au sein de la couche fibreuse géodésique uniforme C4est définie par l’angle formé entre les trajectoires géodésiques t4et la génératrice de référence g4r. Dans l’exemple de la quatrième couche fibreuse C4, les quatrièmes trajectoires géodésiques t4coupent la quatrième génératrice de référence g4ravec un angle de 135°. La quatrième couche géodésique uniforme C4présente par conséquent une orientation θ4de 135°.
Selon une première variante, une ou plusieurs couches uniformes géodésiques peuvent présenter un premier bord et un deuxième bord se rejoignant, le premier bord s’étendant suivant la même direction que les trajectoires géodésiques présentes du côté dudit premier bord. Cette variante est particulièrement intéressante dans le cas où aucune des fibres des structures fibreuses de ladite couche ne s’étend suivant une génératrice de ladite couche. En effet, si dans un tel cas on choisit de réaliser des bords s’étendant suivant une génératrice comme c’est le cas sur les figures 6 à 10, il y a un risque que les extrémités des structures fibreuses ne soient pas suffisamment bloquées au niveau des premier et deuxième bords, car les premier et deuxième bords sont chacun formés par une pluralité d’extrémités de structures fibreuses. En choisissant un premier bord s’étendant suivant la trajectoire des structures fibreuses présentes du côté dudit premier bord, ledit premier bord est alors formé par le bord d’une seule structure fibreuse, ou du moins par le bord d’un nombre très restreint de structures fibreuses. Ainsi, le premier bord peut bloquer plus facilement les extrémités des structures fibreuses débouchant au niveau du deuxième bord, par exemple en recouvrant sur une petite distance les extrémités des structures fibreuses débouchant au niveau du deuxième bord.
On entend par « côté du premier bord » le côté de la couche fibreuse s’étendant depuis le premier bord et à l’opposé du deuxième bord. Ainsi, le côté du premier bord ne comprend pas le deuxième bord. Similairement, on entend par « côté du deuxième bord » le côté de la couche fibreuse s’étendant depuis le deuxième bord et à l’opposé du premier bord. Ainsi, le côté du deuxième bord ne comprend pas le premier bord.
Les figures 17 et 18 illustrent un exemple de la première variante de couche fibreuse géodésique uniforme C11au sein de laquelle les fibres des structures fibreuses sont déposées suivant des trajectoires géodésiques t11, le premier bord b11et le deuxième bord b12de la couche C11se rejoignant et le premier bord b11s’étendant suivant la même direction que les trajectoires géodésiques t11présentes du côté du premier bord b11.
Les trajectoires géodésiques t11correspondent à des droites sur la surface développée C11dde ladite couche C11. En particulier, les trajectoires géodésiques t11correspondent à un ensemble de droites parallèles de la surface développée C11dde ladite couche C11comme illustré sur la .
La couche C11selon cette première variante s’étend autour de l’axe central A entre le premier bord b11et le deuxième bord b12qui se rejoignent, et ne correspondent pas à une génératrice de ladite couche C11. Le premier bord b11s’étend en intégralité suivant la même direction que les trajectoires géodésiques t11présentes du côté du premier bord b11. La couche C11s’étend le long de l’axe central A entre un plus petit contour d’extrémité p111et un plus grand contour d’extrémité p112.
La couche fibreuse C11comprend également une génératrice de référence gr11, qui est la génératrice de la couche fibreuse C11la plus éloignée de la génératrice g11de ladite couche fibreuse C11s’étendant depuis l’intersection entre le plus petit contour p111de la couche fibreuse C11et le prolongement du deuxième bord b12.
L’orientation θ11des trajectoires géodésiques t11au sein de la couche fibreuse géodésique uniforme C11est définie par l’angle formé entre les trajectoires géodésiques t11et la génératrice de référence gr11. Dans l’exemple de la couche fibreuse C11, les trajectoires géodésiques t11coupent la génératrice de référence gr11avec un angle de 90°. La couche géodésique uniforme C11présente par conséquent une orientation θ11de 90°. La couche géodésique uniforme C11illustrée sur les figures 17 et 18 présente par conséquent la même orientation que la première couche géodésique uniforme C1illustrée sur les figures 5 à 7.
Selon une deuxième variante, une ou plusieurs couches uniformes géodésiques peuvent présenter un premier bord et une première partie d’un deuxième bord se rejoignant et s’étendant suivant la même direction que les trajectoires des fibres des structures fibreuses de la couche présentes du côté du premier bord, la première partie du deuxième bord s’étendant depuis le plus grand contour de la couche fibreuse et une deuxième partie du deuxième bord s’étendant suivant la même direction que les trajectoires des structures fibreuses de la couche présentes du côté dudit deuxième bord.
Cette variante est particulièrement intéressante dans le cas où aucune des fibres des structures fibreuses de ladite couche ne s’étend suivant une génératrice de ladite couche. En effet, si dans un tel cas on choisit de réaliser des bords s’étendant suivant une génératrice comme c’est le cas sur les figures 6 à 10, il y a un risque que les extrémités des structures fibreuses ne soient pas suffisamment bloquées au niveau des premier et deuxième bords, car les premier et deuxième bords sont chacun formés par une pluralité d’extrémités de structures fibreuses. En choisissant un premier bord s’étendant suivant la trajectoire des structures fibreuses présentes du côté dudit premier bord, ledit premier bord est alors formé par le bord d’une seule structure fibreuse, ou du moins par le bord d’un nombre très restreint de structures fibreuses. Ainsi, le premier bord peut bloquer plus facilement les extrémités des structures fibreuses débouchant au niveau du deuxième bord, par exemple en recouvrant sur une petite distance les extrémités des structures fibreuses débouchant au niveau du deuxième bord.
En outre, en réalisant une deuxième partie du deuxième bord s’étendant suivant les trajectoires géodésiques des fibres des structures fibreuses présentes du côté du deuxième bord, on réduit le nombre de fibres ou de structures fibreuses courtes en créant en contrepartie une zone non recouverte par la couche entre la deuxième partie du deuxième bord et le premier bord. Le drapage de la couche fibreuse est ainsi amélioré, car il est difficile de draper des structures fibreuses courtes. En outre, dans cette deuxième variante, on évite que des structures fibreuses débouchent sur le plus petit contour sous la forme d’extrémités libres apparentes, ce qui nécessiterait des opérations de découpe supplémentaires.
Les figures 19 et 20 illustrent un exemple de la deuxième variante de couche fibreuse géodésique uniforme C21au sein de laquelle les fibres des structures fibreuses sont déposées suivant des trajectoires géodésiques t21. La couche C21selon cette deuxième variante s’étend autour de l’axe central A entre un premier bord b21et un deuxième bord b22. Dans cette variante, le deuxième bord b22de la couche C21comprend une première partie b22aconfondue avec le premier bord b21de ladite couche C21et s’étendant suivant la même direction que les trajectoires t21des fibres des structures fibreuses de la couche C21présentes du côté du premier bord b21. Le deuxième bord b22de la couche C21comprend en outre une deuxième partie b22bs’étendant suivant la même direction que les trajectoires t21des fibres des structures fibreuses de la couche C21présentes du côté dudit deuxième bord b22.
Les trajectoires géodésiques t21correspondent à des droites sur la surface développée C21dde ladite couche C21. En particulier, les trajectoires géodésiques t21correspondent à un ensemble de droites parallèles de la surface développée C21dde ladite couche C21comme illustré sur la .
La couche C21s’étend le long de l’axe central A entre un plus petit contour d’extrémité p211et un plus grand contour d’extrémité p212.
La couche fibreuse C21comprend également une génératrice de référence gr21, qui est la génératrice de la couche fibreuse C21la plus éloignée de la génératrice g21de ladite couche fibreuse C21s’étendant depuis l’intersection entre le plus petit contour p211de la couche fibreuse C11et le prolongement de la première partie b22adeuxième bord b22.
L’orientation θ21des trajectoires géodésiques t21au sein de la couche fibreuse géodésique uniforme C21est définie par l’angle formé entre les trajectoires géodésiques t21et la génératrice de référence gr21. Dans l’exemple de la couche fibreuse C21, les trajectoires géodésiques t21coupent la génératrice de référence gr21avec un angle de 90°. La couche géodésique uniforme C21présente par conséquent une orientation θ21de 90°. La couche géodésique uniforme C21illustrée sur les figures 19 et 20 présente par conséquent la même orientation que la première couche géodésique uniforme C1illustrée sur les figures 5 à 7 et que la couche géodésique uniforme C11illustrée sur les figures 17 et 18.
Le drapage de la forme F peut comprendre la réalisation de plusieurs couches fibreuses géodésiques uniformes sur la forme de drapage F. L’orientation de chaque couche fibreuse géodésique uniforme appliquée est choisie selon les caractéristiques mécaniques souhaitées pour la pièce à obtenir. Lorsque l’on souhaite obtenir un drapage quasi-isotrope, on réalise des empilements de couches fibreuses géodésiques uniformes permettant une répartition quasi-isotrope des fibres en tout point de la préforme fibreuse drapée.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, le drapage de la forme F comprend la réalisation de plusieurs couches fibreuses géodésiques uniformes sur la forme de drapage F, les premiers et deuxièmes bords des couches fibreuses étant superposés sur la forme de drapage F. Dans ce premier mode de réalisation, les génératrices de référence desdites couches fibreuses sont superposées sur la forme F.
Un exemple de drapage D1et de développée D1dselon ce premier mode de réalisation de l’invention est représenté sur les figures 21 à 23, dans lequel un ensemble de couches fibreuses constitué par les première, deuxième, troisième et quatrième couches fibreuses géodésiques uniformes C1, C2, C3et C4illustrées sur les figures 5 à 16 a été appliqué sur la forme de drapage F de sorte que les génératrices de référence g1r, g2r, g3ret g4rse superposent sur la forme F. En superposant ainsi des couches fibreuses géodésiques uniformes présentant des orientations θ1, θ2, θ3et θ4de 90°, 0°, 45° et 135°, on obtient ainsi un drapage quasi-isotrope en tout point de la préforme fibreuse drapée.
Ainsi, dans chaque couche fibreuse C1, C2, C3, C4de l’ensemble de couches fibreuses présenté, les fibres s’étendent selon une direction d’extension t1, t2, t3, t4, appelée également trajectoire, qui forme un angle de croisement non nul avec les directions d’extension ou trajectoires t1, t2, t3, t4des fibres des autres couches C1, C2, C3, C4.
Dans l’exemple présenté sur les figures 21 à 23, l’ensemble de couches fibreuses comprend quatre couches, et l’angle de croisement entre les différentes couches de l’ensemble est un multiple de 45°, ce qui correspond à un multiple du rapport de 180° par 4. L’ensemble de couches fibreuses illustré permet donc une répartition quasi-isotrope des fibres du drapage. Cet angle de croisement est identique en tout point du drapage D1présenté sur les figures 21 à 23, c’est-à-dire identique au niveau de toutes les génératrices de la forme de drapage F.
De manière évidente, plusieurs ensembles de couches fibreuses géodésiques uniformes sont possibles pour obtenir un drapage quasi-isotrope en tout point de la préforme fibreuse drapée selon ce premier mode de réalisation de l’invention. On peut par exemple superposer des couches fibreuses géodésiques uniformes présentant des orientations de :
- 0°+α, 60°+α, et 120°+α, où α est compris entre 0° et 60° ; ou de
- 0°+α, 45°+α, 90°+α et 135°+α, où α est compris entre 0° et 45° ; ou de
- 0°+α, 36°+α, 72°+α, 108°+α et 144°+α, où α est compris entre 0° et 36° ; ou de
- 0°+α, 30°+α, 60°+α, 90°+α, 120°+α et 150°+α, où α est compris entre 0° et 30°.
Les combinaisons précédentes peuvent évidemment être répétées plusieurs fois dans l’épaisseur de la préforme drapée, c’est-à-dire qu’un ensemble de couches fibreuses peut être répété plusieurs fois.
Dans l’exemple illustré sur les figures 21 à 23, les bords des couches fibreuses drapées sont confondus avec des génératrices. On ne sort bien entendu pas du cadre de l’invention si tout ou partie des couches fibreuses drapées sont des couches fibreuses selon la première variante et/ou la deuxième variante décrites précédemment, leurs génératrices de référence se superposant sur la forme de drapage.
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, le drapage de la forme F comprend la réalisation de plusieurs couches fibreuses géodésiques uniformes sur la forme de drapage F, les premiers et deuxièmes bords des couches fibreuses drapées étant décalés les uns par rapport aux autres circonférentiellement sur la forme de drapage F. Ainsi, dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, les génératrices de référence de tout ou partie desdites couches fibreuses sont décalées les unes par rapport aux autres sur la forme F.
Dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, le drapage de la forme F peut ainsi comprendre des couches fibreuses géodésiques uniformes identiques, ou au moins de même orientation, mais dont les premiers et deuxièmes bords sont décalés les uns par rapport aux autres sur la forme F. Le décalage angulaire entre les premiers et deuxièmes bords de chacune des couches fibreuses géodésiques uniformes peut être déterminé de sorte à obtenir un drapage quasi-isotrope en tout point de la préforme fibreuse. Cela revient à déterminer le décalage angulaire entre les génératrices de référence de chacune des couches fibreuses géodésiques uniformes de sorte à obtenir un drapage quasi-isotrope en tout point de la préforme fibreuse.
Un exemple de drapage D2et de développée D2dselon ce deuxième mode de réalisation de l’invention est représenté sur les figures 24 à 26, dans lequel deux troisièmes couches fibreuses géodésiques uniformes C3telles que la troisième couche fibreuse géodésique illustrée sur les figures 11 à 13 ont été appliquées sur la forme de drapage F de sorte que les génératrices de référence g3ret g3r’ de ces deux troisièmes couches soient décalées l’une par rapport à l’autre sur la forme F. Par conséquent, les génératrices de référence g3ret g3r’ de ces deux couches fibreuses identiques C3sont superposées à des génératrices distinctes de la forme de drapage F.
Les premier et deuxième bords de l’une des couches fibreuses sont confondus avec une génératrice g3et les premier et deuxième bords de l’autre couche fibreuse sont confondus avec une génératrice g3’. Les orientations θ3des deux troisièmes couches fibreuses géodésiques uniformes C3sont identiques. Les trajectoires t3de l’une des couches fibreuses et les trajectoires t3’ de l’autre couche fibreuse ne sont pas confondues, et s’entrecroisent.
On constate sur les figures 25 et 26 que l’angle de croisement entre les directions d’extension des fibres des deux couches C3est différent selon les zones du drapage D2. Dans la plus grande portion du drapage D2s’étendant entre les génératrices g3et g3’ l’angle de croisement entre les directions d’extension t3et t3’ des deux couches fibreuses sera d’environ 30°, alors que dans la plus petite portion du drapage D2s’étendant entre les génératrices g3et g3’ l’angle de croisement entre les directions d’extension t3et t3’ des deux couches fibreuses sera d’environ 60°.
La illustre un exemple de drapage et de développée D3dselon ce deuxième mode de réalisation de l’invention, qui comprend un ensemble de couches fibreuses comprenant quatre troisièmes couches fibreuses géodésiques uniformes C3telles que la troisième couche fibreuse géodésique illustrée sur les figures 11 à 13 et 24 à 26 ont été appliquées sur la forme de drapage F de sorte que les génératrices de référence g3r, g3r’, g3r’’ et g3r’’’ de ces quatre troisièmes couches soient décalées l’une par rapport à l’autre sur la forme F. Par conséquent, les génératrices de référence g3r, g3r’, g3r’’ et g3r’’’ de ces quatre couches fibreuses identiques C3sont superposées à des génératrices distinctes de la forme de drapage F. Ainsi, on obtient des directions d’extension de fibres variées dans l’ensemble du drapage, qui se rapproche d’une configuration isotrope.
Les premier et deuxième bords de chaque couche fibreuse C3sont confondus avec une génératrice g3, g3’, g3’’ ou g3’’’. Les orientations θ3des quatre troisièmes couches fibreuses géodésiques uniformes C3sont identiques.
On constate sur la que l’angle de croisement entre les directions d’extension des fibres des différentes couches est différent selon les zones du drapage, lesdites zones étant délimitées par les génératrices g3, g3’, g3’’ ou g3’’’.
Dans l’exemple illustré sur les figures 24 à 26 et sur la , les bords des couches fibreuses drapées sont confondus avec des génératrices. On ne sort bien entendu pas du cadre de l’invention si tout ou partie des couches fibreuses drapées sont des couches fibreuses selon la première variante et/ou la deuxième variante décrites précédemment, leurs génératrices de référence étant décalées autour de la forme de drapage.
Il est également possible de combiner le premier mode et le deuxième mode de réalisation de l’invention. Par exemple, il est possible de réaliser un drapage quasi-isotrope en utilisant une première paire de couches identiques et une deuxième paire de couches identiques différentes de la première paire de couches, les génératrices de référence des couches se superposant à des génératrices distinctes de la forme de drapage.
Dans tous les modes de réalisation présentés précédemment, les couches fibreuses drapées sur la forme F peuvent être uniquement des couches fibreuses géodésiques. Les couches fibreuses drapées sur la forme F peuvent être uniquement des couches fibreuses géodésiques uniformes. Le drapage de la forme F peut également être une combinaison de couches fibreuses géodésiques et de couches fibreuses cartésiennes. Il est particulièrement intéressant de combiner des couches fibreuses géodésiques uniformes présentant des orientations différentes, comme présenté précédemment, avec une ou plusieurs couches fibreuses cartésiennes dans lesquelles les structures fibreuses sont déposées de sorte que les fibres desdites structures fibreuses se superposent aux génératrices g de la forme de drapage F. On augmente ainsi sensiblement la rigidité et la tenue de la préforme fibreuse obtenue par drapage.
Le procédé de drapage peut comprendre le drapage sur la forme de drapage F, mais peut aussi comprendre un drapage sur une forme de drapage supplémentaire prolongeant la forme de drapage F. Cette forme de drapage supplémentaire n’est pas nécessairement développable. Le drapage réalisé sur cette forme de drapage supplémentaire peut être différent de celui décrit dans la présente invention.
Les couches fibreuses drapées sur la forme de drapage forment une préforme fibreuse, qui présente au moins une partie développable comprenant au moins une portion de forme conique ou tronconique. Selon l’invention, les fibres des structures fibreuses d’au moins une couche fibreuse de la préforme fibreuse s’étendent suivant des trajectoires qui correspondent à des droites de la surface développée de la préforme fibreuse. De préférence, les fibres des structures fibreuses d’au moins une autre couche fibreuse de la préforme fibreuse s’étendent suivant des trajectoires qui se superposent à des génératrices de la préforme fibreuse.
La préforme fibreuse ainsi obtenue pourra être densifiée de manière bien connue par une matrice pour obtenir une pièce en matériau composite, par exemple un cône d’échappement de moteur ou un corps arrière d’inverseur.

Claims (13)

  1. Procédé de drapage de structures fibreuses sur une forme de drapage (F) développable comprenant au moins une portion de forme conique ou tronconique, les structures fibreuses comprenant des fibres s’étendant suivant au moins une direction déterminée (t1, t2, t3, t4, t11, t21), le procédé étant caractérisé en ce que les structures fibreuses sont déposées sur la forme de drapage (F) de sorte que les fibres desdites structures fibreuses se superposent à des droites de la surface développée de la forme de drapage (F).
  2. Procédé de drapage selon la revendication 1, dans lequel les structures fibreuses sont drapées de sorte à former une ou plusieurs couches fibreuses (C1, C2, C3, C4, C11, C21) développables sur la forme de drapage (F), la ou les couches fibreuses (C1, C2, C3, C4, C11, C21) s’étendant autour de la forme de drapage (F) entre un premier et un deuxième bord (b11, b12; b21, b22), les structures fibreuses d’une même couche fibreuse (C1, C2, C3, C4, C11, C21) étant déposées de sorte que les fibres des structures fibreuses desdites couches fibreuses (C1, C2, C3, C4, C11, C21) se superposent à au moins un ensemble de droites parallèles de la surface développée (C1 d, C2 d, C3 d, C4 d, C11 d, C21 d) de ladite couche fibreuse (C1, C2, C3, C4, C11, C21).
  3. Procédé de drapage selon la revendication 2, dans lequel un ensemble de couches fibreuses (C1, C2, C3, C4) est drapé sur la forme de drapage (F) de sorte que dans chaque couche fibreuse (C1, C2, C3, C4) de l’ensemble de couches fibreuses les fibres s’étendent selon au moins une direction d’extension (t1, t2, t3, t4, t11, t21) qui forme un angle de croisement non nul avec la ou les directions d’extension (t1, t2, t3, t4, t11, t21) des fibres des autres couches (C1, C2, C3, C4) de l’ensemble de couches fibreuses.
  4. Procédé de drapage selon la revendication 3, dans lequel l’angle de croisement est compris entre 80% et 120% d’un multiple du rapport de 180° par le nombre total de couches (C1, C2, C3, C4) dans l’ensemble de couches fibreuses.
  5. Procédé de drapage selon la revendication 3 ou 4, dans lequel les premiers bords (b11, b21) des couches fibreuses (C1, C2, C3, C4) de l’ensemble de couches fibreuses sont décalés circonférentiellement les uns par rapport aux autres sur la forme de drapage (F) et dans lequel les deuxièmes bords (b12; b22) des couches fibreuses (C1, C2, C3, C4) de l’ensemble de couches fibreuses sont décalés circonférentiellement les uns par rapport aux autres sur la forme de drapage (F).
  6. Procédé de drapage selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel au moins une première partie (b22a) du deuxième bord (b12; b22) d’au moins une couche fibreuse (C1, C2, C3, C4, C11, C21) rejoint le premier bord (b11, b21) de ladite couche fibreuse (C1, C2, C3, C4, C11, C21), ladite première partie (b22a) du deuxième bord (b12; b22) s’étendant depuis le plus grand contour d’extrémité (p12, p22, p32, p42, p112, p212) de ladite couche fibreuse (C1, C2, C3, C4, C11, C21) reliant le premier bord (b11, b21) au deuxième bord (b12; b22).
  7. Procédé de drapage selon la revendication 6, dans lequel les premier et deuxième bords d’au moins une couche fibreuse (C1, C2, C3, C4) se rejoignent et correspondent à une génératrice (g1, g2, g3, g4) de ladite couche fibreuse (C1, C2, C3, C4).
  8. Procédé de drapage selon la revendication 6, dans lequel le premier bord (b11, b21) d’au moins une couche fibreuse (C11, C21) s’étend suivant la même direction (t11, t21) que les fibres des structures fibreuses de ladite couche (C11, C21) présentes du côté du premier bord (b11, b21).
  9. Procédé de drapage selon la revendication 6 ou 8, dans lequel le deuxième bord (b22) comprend une deuxième partie (b22b) distincte de la première partie (b22a) s’étendant suivant la même direction (t21) que les fibres des structures fibreuses de ladite couche (C21) présentes du côté du deuxième bord (b22).
  10. Procédé de drapage selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel le premier bord (b11, b21) recouvre au moins la première partie (b22a) du deuxième bord (b12; b22).
  11. Procédé de drapage selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, le procédé comprenant en outre le drapage d’une pluralité de structures fibreuses de rigidité sur la forme de drapage (F), les structures fibreuses de rigidité étant drapées de sorte que les fibres desdites structures fibreuses de rigidité se superposent à des génératrices (g) de la surface développée de la forme de drapage (F).
  12. Procédé de drapage selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le drapage des structures fibreuses est réalisé par placement automatique de fibres.
  13. Préforme fibreuse comprenant au moins une partie développable comprenant au moins une portion de forme conique ou tronconique, ladite préforme comprenant une pluralité de couches fibreuses formées par des structures fibreuses, caractérisée en ce que les fibres des structures fibreuses d’au moins une couche fibreuse correspondent à des droites de la surface développée de la partie développable de la préforme fibreuse.
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