FR3142118A1

FR3142118A1 - Procédé pour l’intégration d’une ferrure entre des ailes d’un profilé

Info

Publication number: FR3142118A1
Application number: FR2212240A
Authority: FR
Inventors: Quentin Barbier
Original assignee: Daher Aerospace SAS
Current assignee: Daher Aerospace SAS
Priority date: 2022-11-23
Filing date: 2022-11-23
Publication date: 2024-05-24
Also published as: EP4378671A1; US20240165904A1; CA3219078A1; CN118061560A

Abstract

L’invention concerne un procédé pour intégrer une ferrure (110) ajustée entre deux ailes d’un profilé composite (100) comprenant les étapes de : i) obtenir une préforme d’une ferrure imprégnée d’une résine thermodurcissable, comprenant deux semelles (111) et une nervure (114) ; ii) précuire la préforme de la ferrure pour obtenir une polymérisation partielle de la préforme ; iii) draper une préforme du profilé (1010) de sorte que deux des ailes de la préforme du profilé sont drapées sur les deux semelles de la ferrure partiellement polymérisée ; et iv) polymériser complètement un ensemble comprenant la préforme du profilé et la préforme de la ferrure partiellement polymérisée en maintenant un contact entre les semelles de la préforme de la ferrure et les ailes de la préforme du profilé. L’invention concerne également un outillage pour la mise en œuvre du procédé et un longeron de voilure obtenu par le procédé

Description

Procédé pour l’intégration d’une ferrure entre des ailes d’un profilé

L’invention appartient au domaine de la mise en œuvre des matériaux composites. Plus particulièrement l’invention concerne un ensemble structural comprenant une pièce composite sous la forme d’un profilé intégrant un raidisseur comprenant une ferrure d’interface, par exemple sous la forme d’une chappe. Une telle ferrure a un rôle structurel de raidisseur et/ou est utilisée pour la connexion à un dispositif de manœuvre, notamment un vérin. L’invention est notamment, mais non exclusivement, destinée au domaine aéronautique pour la constitution d’un longeron de voilure d’aéronef.

Un longeron de voilure, ou «spar» en anglais, est le principal élément structurel d’une voilure d’aéronef, s’étendant selon l’envergure, sensiblement perpendiculairement au fuselage dans le cas d’une aile d’avion. Une aile d’avion comprend un ou plusieurs longerons conçus pour supporter toutes les charges subies le long de l’envergure, ils intègrent également des fonctions relatives au contrôle de la forme aérodynamique de la voilure notamment pour le déplacement des éléments mobiles de voilure. À cette fin ils comprennent des ferrures d’interface telles que des chappes, qui constituent des articulations ou des connexions à des effecteurs tels que des vérins hydrauliques ou électriques permettant la réalisation de ces déplacements.

Ces moyens mécaniques, qui peuvent également assurer un rôle structurel de raidissement, sont, selon l’art antérieur, rapportés sur le longeron par rivetage.

La réalisation d’une structure caisson de voilure d’aéronef en matériau composite et limitant le nombre d’opérations de rivetage est notamment décrite dans le document EP 3 041 664 / US 10 350 830. Toutefois cette solution de l’art antérieur concerne la réalisation de la structure caisson intégrant les raidisseurs, longerons et nervures, et n’adresse pas l’intégration de pièces techniques notamment les ferrures d’interface.

Aussi, rapporter ces pièces techniques, qui le plus souvent restent métalliques même si le longeron lui-même est constitué d’un matériau composite à matrice organique, requiert des opérations chronophages de rivetage, rivetage qui augmente également la masse de l’ensemble ainsi réalisé.

De plus, le contact d’une pièce métallique avec une pièce composite renforcée par des fibres électriquement conductrices comme des fibres de carbone, conduit à un couplage galvanique entraînant des problèmes de corrosion de la pièce métallique, ce qui impose, par exemple, l’interposition d’un pli de fibres de verre entre la pièce métallique et la pièce composite, soit encore une opération supplémentaire.

Finalement, la présence de rivets pose des problèmes d’étanchéité qui doivent être traités, particulièrement en zone carburant,

Quel que soit leur mode d’assemblage, lesdites ferrures sont intégrées au profilé entre deux ailes de sorte qu’elles sont liées à 3 faces du profilé. Cette configuration rend difficile l’intégration de ces pièces à une préforme composite réalisée à partir de plis pré-imprégnées.

En effet, le volume d’une telle préforme, qu’il s’agisse de la préforme du profilé ou de la préforme de la ferrure, n’est pas le même à l’état cru et à l’état polymérisé. Typiquement, l’épaisseur d’une stratification de plis crue est plus importante que l’épaisseur de cette même stratification une fois polymérisée. Ce phénomène est parfois désigné par le terme de foisonnement, la variation d’épaisseur est de l’ordre de 25 %, c’est-à-dire que pour une semelle ou une aile de profilé d’une épaisseur de 10 mm la différence d’épaisseur entre l’état polymérisé et l’état cru atteint 2,5 mm, et que la variation d’une dimension mesurée entre deux ailes ou entre deux semelles dans le sens de leurs épaisseurs atteint le double, soit 5 mm.

La illustre le problème. Du fait de ce foisonnement, en section, la distance (105) entre les stratifications correspondant aux ailes (101, 102) de la préforme non polymérisée du profilé (100) constituant le longeron est inférieure à cette même distance mesurée sur le profilé polymérisé après polymérisation.

Par contre, en ce qui concerne la préforme de la ferrure (110), la distance (115) entre les stratifications correspondant aux semelles (111, 112) devant être assemblées avec les ailes du profilé (101, 102) est supérieure à cette même distance mesurée sur la ferrure polymérisée.

Par suite de ce phénomène, il est très difficile voire impossible d’obtenir un assemblage par co-consolidation ou co-cuisson des deux préformes, même en utilisant un outillage spécifique, de sorte que les profilés composites autoraidis de ce type sont obtenus par des techniques d’injection de résine dans des préformes sèches.

Cependant, ces techniques d’injection sont complexes de mise en œuvre, nécessitent des outillages onéreux et sont difficilement automatisables.

De plus, selon ces techniques d’injection il est difficile d’obtenir un remplissage uniforme et compact de résine sans défaut particulièrement lorsque les pièces sont très longues et que le taux de renfort est élevé, comme c’est le cas pour un longeron de voilure d’aéronef.

L’invention vise à résoudre les inconvénients de l’art antérieur et concerne à cette fin un pour intégrer une ferrure composite stratifiée ajustée entre deux ailes d’un profilé composite stratifié comprenant les étapes de :

i) obtenir une préforme stratifiée d’une ferrure comprenant un renfort fibreux imprégné d’une résine thermodurcissable, la préforme stratifiée de la ferrure comprenant deux semelles destinées à être insérées au contact entre 2 ailes d’un profilé et une nervure s’étendant entre les semelles et venant de matière avec celles-ci ;

ii) précuire la préforme stratifiée de la ferrure pour obtenir une polymérisation partielle de la préforme ;

iii) draper une préforme stratifiée du profilé de sorte que des fibres imprégnées d’une résine thermodurcissable comprises dans deux des ailes de la préforme stratifiée du profilé sont drapées sur les deux semelles de la préforme de la ferrure partiellement polymérisée ; et

iv) polymériser complètement un ensemble comprenant la préforme stratifiée du profilé et la préforme stratifiée de la ferrure partiellement polymérisée en maintenant un contact entre les semelles de la préforme stratifiée de la ferrure et les ailes de la préforme stratifiée du profilé.

Ainsi, après polymérisation partielle la préforme de la ferrure est stable dimensionnellement, et ses dimensions ne varient pas ou seulement très peu lors de la co-polymérisation avec la préforme du profilé. La polymérisation de la préforme de la ferrure n’étant que partielle, ladite ferrure va être intégrée au profilé lors de la cuisson finale aboutissant à la polymérisation complète de l’ensemble, c’est-à-dire que les chaînes moléculaires se développent en traversant les interfaces entre les semelles de la ferrure et les ailes du profilé lors de la polymérisation finale.

L’invention est mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquels sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante.

Avantageusement, un taux de polymérisation partielle obtenu à la fin de l’étape ii) est compris entre 70 % et 80 %. Ainsi partiellement polymérisée, la préforme de la ferrure présente une rigidité suffisante pour être manipulée et positionnée de manière précise dans un outillage. La préforme n’est pas pégueuse, stable dimensionnellement et peut être conservée à température ambiante pendant plusieurs mois.

Toutefois le taux de polymérisation atteint permet au polymère de rester « actif » et de se co-consolider avec une autre pièce.

Selon un mode de réalisation, la préforme stratifiée de la ferrure comprend deux demi-préformes drapées à partir de fibres pré-imprégnées de la résine thermodurcissable, lesdites demi-préformes étant assemblées par la précuisson au cours de l’étape ii) le long d’un plan de contact situé dans la nervure. Ce mode de réalisation permet de conserver le même outillage pour toutes les opérations de fabrication.

Avantageusement, une demi-préforme est drapée sur 4 faces d’un gabarit, des plans moyens d’au moins 3 desdites faces étant sécants. Ce mode de réalisation permet de créer en une seule pièce une ferrure dont la semelle en une seule pièce est intégrée à l’âme et aux ailes du profilé.

Selon un mode de réalisation, le drapage des demi-préformes est un drapage manuel.

Selon un autre mode de réalisation, le drapage des demi-préformes est réalisé par placement automatique de fibres.

Ainsi, le procédé de l’invention offre beaucoup de souplesse en termes de mise en œuvre.

Selon un mode de réalisation particulier, la nervure de la ferrure comprend deux branches formant une chappe et qui comprend avant l’étape ii) une étape de

- obtenir une préforme composite stratifiée de la chappe, et

- insérer la préforme composite stratifiée de la chappe entre les deux demi-préformes de sorte qu’elles soient co-polymérisées partiellement ensembles au cours de l’étape ii).

Ainsi le procédé permet la réalisation de ferrures intégrales comprenant une chappe

Avantageusement, la préforme de la chappe est drapée sur un noyau. Selon ce mode de réalisation, une portion d’une branche de la chappe est inclinée d’un angle α inférieur à 45°.

L’invention concerne également un outillage pour la mise en œuvre de l’étape ii) du procédé, comprenant :

- une embase comprenant des moyens de guidage en translation,

- deux gabarits guidés sur les moyens de guidage en translation, un des deux gabarits étant arrêté en translation relativement à l’embase,

- une bâche étanche apte à créer un volume étanche comprenant les gabarits,

- des moyens pour tirer au vide le volume étanche.

Ainsi, le même outillage est utilisé pour le drapage des ferrures et pour leur polymérisation partielle.

Selon un mode de réalisation de l’outillage la ferrure comprend une chappe et le noyau est guidé en translation sur les moyens de guidage en translation de l’embase.

Selon un mode de réalisation avantageux, l’outillage comprend une pluralité de paires de gabarits guidées en translation sur l’embase.

Cet outillage est avantageusement utilisé pour la mise en œuvre du procédé dans lequel :

- l’outillage est utilisé pour la polymérisation partielle des ferrures de l’étape ii),

- l’outillage est utilisé comme un mandrin, les ferrures partiellement polymérisées étant maintenues dans l’outillage, pour le drapage de l’étape iii),

- l’outillage comprenant la préforme du profilé, drapée sur ledit outillage à l’étape iii) est utilisé pour la polymérisation complète de l’ensemble à l’étape iv).

Le procédé et l’outillage de l’invention sont avantageusement utilisés pour la fabrication d’un longeron de voilure d’aéronef comprenant deux ailes et une âme et une pluralité de ferrures, le longeron et la pluralité de ferrures étant constitués d’un composite à matrice organique thermodurcissable à renfort fibreux continu dans lequel la pluralité de ferrures est intégrée aux ailes et à l’âme.

L’invention est mise en œuvre selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, exposés ci-après en référence aux à dans lesquelles :

Fig.1

montre selon une vue en perspective de principe et en éclaté les éléments assemblés au cours la mise en œuvre du procédé de l’invention ;

Fig.2

représente selon une vue en perspective un exemple de réalisation d’un outillage pour le drapage et la consolidation d’une nervure ;

Fig.3

représente l’outillage de la avec une préforme de la nervure selon une coupe AA et selon une coupe BB dans un plan perpendiculaire au plan de coupe AA ;

Fig.4

[Fiq.4] montre, selon la coupe AA un exemple de réalisation de l’outillage de précuisson pour une ferrure ;

Fig.5

illustre selon une vue en perspective en éclaté et une vue en coupe CC définie sur cette même figure un exemple de réalisation d’une portion d’un longeron de voilure d’aéronef ;

Fig.6

montre selon une coupe DD définie un exemple de réalisation d’un gabarit en deux parties ;

Fig.7

montre selon une vue en coupe correspondant à la coupe AA, un exemple de réalisation d’un outillage pour une ferrure comprenant une chappe sur la nervure ;

Fig.8

montre selon un plan de coupe équivalent à la coupe AA un exemple de réalisation d’un outillage comprenant plusieurs gabarits pour la précuisson simultanée de plusieurs ferrures ;

Fig.9

montre l’outillage de la après polymérisation partielle des ferrures ;

Fig.10

est une vue en perspective et en éclaté d’un exemple de réalisation d’un outillage pour la fabrication de la pièce représentée ;

Fig.11

montre selon une vue en perspective et en écorché, l’intégration d’un longeron selon l’invention à un élément de voilure d’un aéronef.

l’invention concerne un procédé pour l’intégration d’une ferrure (110) entre deux ailes (101, 102) d’un profilé en forme de U ou de I.

La ferrure comporte au moins deux semelles (111, 112) et selon un exemple de réalisation trois semelles (111, 112, 113) destinées à s’intégrer avec 2 ailes (101, 102) et selon ce mode de réalisation 2 ailes et une âme (103) du profilé (100).

Intégration signifie qu’à l’issue de la mise en œuvre du procédé de l’invention les semelles de la ferrure, les ailes et l’âme du profilé viennent de matière comme s’ils avaient été moulés ensemble.

La ferrure comprend une nervure (114) s’étendant entre les semelles et venant de matière avec celles-ci sur au moins une partie de son périmètre.

selon un exemple de réalisation, la ferrure est réalisée au moyen d’un outillage comprenant une embase (200) comprenant des moyens de positionnement (201, 202) et de guidage en translation de deux gabarits (211, 212) sur lesquels sont drapées deux demi-préformes de la ferrure.

Au mois l’embase et les moyens de guidage sont réalisés en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique proche de celui du composite constituant la ferrure. À titre d’exemple non limitatif au moins l’embase et les moyens de guidage sont réalisés dans un alliage de nickel et de fer de type INVAR®.

Selon des exemples de réalisation, les gabarits sont réalisés également en INVAR® ou dans un acier à outillage. Dans le cas où les gabarits ne sont pas réalisés en INVAR®, leur dilatation thermique au cours de la cuisson participe à l’établissement d’une pression de compactage et d’assemblage des préformes.

les deux demi-préformes (311, 312) sont drapées séparément sur 4 faces de leurs gabarits (211, 212) respectifs, correspondant aux surfaces résillées . Puis, l’ensemble est assemblé sur l’embase (200) de l’outillage, la partie constituant la nervure (315) se trouvant entre lesdits gabarits après assemblage, de sorte que les deux demi-préformes sont en contact l’une de l’autre selon un plan de contact (300) situé sensiblement à mi- épaisseur de la partie constituant la nervure.

Pour la réalisation d’une ferrure dont les semelles sont en contact avec chacune des ailes ainsi qu’avec l’âme du profilé, et comprenant une nervure s’étendant entre et perpendiculairement aux semelles, chaque gabarit comprend au moins 4 faces avec des formes et orientées selon des directions correspondant à celles des semelles et de la nervure.

Ainsi, selon l’exemple de la chaque gabarit comprend 4 faces orientées selon 3 plans perpendiculaires entre eux. D’une manière générale chaque gabarit comprend 4 faces orientées selon au moins 3 plans moyens sécants.

Selon un exemple de réalisation particulier le gabarit comprend une ou plusieurs faces non planes. Dans le cas où une face est plane, le plan moyen est tangent à la face. Dans le cas où une face est non plane, le plan moyen est défini par une position relativement à la face de sorte que le volume compris entre le plan moyen et la partie de la face se trouvant d’un côté de ce plan (par exemple au-dessus) est égal au volume compris entre le plan moyen et la partie de la face se trouvant de l’autre côté de ce plan moyen (par exemple en dessous).

Lorsque les faces du gabarit ne sont pas planes celui-ci peut être réalisé en plusieurs parties comme présenté de sorte à permettre le démoulage des ferrures.

Avantageusement, un élément de remplissage (316), couramment désigné par les termes de « tête de clou » est placé à la jonction entre les demi-préformes à la jonction entre les futures semelles de la ferrure.

le même outillage est utilisé pour la précuisson de la ferrure. À cette fin, l’ensemble comprenant l’outillage et les deux demi-préformes est ensaché dans une bâche étanche (400) comprenant des moyens d’étanchéité (410) avec l’outillage de sorte à délimiter un volume étanche autour des deux demi-préformes.

Des plaques de compactage (420), ou «caul plates» sont placées entre les semelles des demi-préformes et la bâche (400) dans les différents plans dans lesquels lesdites semelles s’étendent.

Le volume délimité par la bâche (400) est tiré au vide par des moyens appropriés (450), l’ensemble est alors placé en étuve ou en autoclave de sorte à appliquer le cycle de précuisson de sorte à atteindre le taux de polymérisation partielle visé, typiquement entre 70 % et 80 %.

La polymérisation partielle est obtenue en portant les deux demi-préformes montées dans l’outillage à une température comprise entre 50 °C et 180 °C durant un temps de maintien compatible avec le taux de polymérisation partielle visé.

Pour une résine thermodurcissable donnée, la température de précuisson et le temps de maintien permettant d’obtenir la polymérisation partielle visée sont déterminés par des essais sur des échantillons, par exemple en utilisant la méthode des plans d’expériences, en utilisant une méthode telle que la calorimétrie différentielle pour déterminer le taux de polymérisation atteint et correspondant aux différentes combinaisons (température, temps, pression) de conditions essayées.

Le taux de polymérisation est ainsi, par exemple, mesuré par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme ISO 11357-5. Le taux de polymérisation est calculé à partir de l’enthalpie de réaction du matériau testé partiellement polymérisé et de l’enthalpie de réaction du même matériau non polymérisé et servant de référence.

À titre d’exemple non limitatif, la précuisson d’une ferrure dont la préforme est réalisée en pré-imprégné d’une résine époxy disponible commercialement sous la marque Hexcel ® et la désignation OOA M56, est réalisée à 135 °C pendant 350 min sous une pression de 950 mbars, qui correspond à un vide primaire dans le volume délimité par la bâche, soit un processus hors autoclave, pour obtenir un taux de polymérisation compris entre 70 % et 80 %.

Le procédé est plus particulièrement mais non exclusivement adapté à la mise en œuvre de résines optimisées pour une cuisson hors autoclave. Ainsi, d’autres résines époxy de type OOA (optimisées pour des cuissons hors autoclave) de ce fournisseur sont également adaptées au procédé, de même que la référence 8552.

Pour assurer une santé matière acceptable, une pression comprise en 850 mbar et 1000 mbar est nécessaire et suffisante.

Dans le cas de pièces massives, le caractère exothermique de la polymérisation peut entraîner, au moins localement, des taux de polymérisation supérieurs, de l’ordre de 90 %, pour un taux maxi initialement visé de 80 %. L’important est de conserver la résine « active » au niveau des interfaces, de sorte que la co-polymérisation puisse se produire, c’est pourquoi des essais restent nécessaires à partir des principes énoncés ci-dessus.

Au moins un des gabarits (212) est bloqué en translation selon une direction imposée par les moyens de guidage (201, 202 [Fig, 2]), par exemple par un piétage (412) dans l’embase (200). L’autre gabarit (211) peut être conservé libre en translation selon au moins un sens dans cette même direction, ou également pointé par un piétage sur l’embase.

Ainsi, le tirage au vide du volume délimité par la bâche (400) et éventuellement la pression appliquée dans le cas de l’utilisation d’un autoclave, imposent une pression sur la partie de la préforme constituant la nervure, le gabarit libre en translation (211) se déplaçant vers le gabarit (212) arrêté en translation par le piétage (412), compactant ainsi la nervure lorsque celle-ci varie en épaisseur du fait de la polymérisation.

La pression exercée par la bâche (400) participe au compactage des semelles par l’intermédiaires des plaques de compactage (420).

Les gabarits (211, 212) comprennent avantageusement des épaulements sur leurs différentes faces permettant de calibrer les épaisseurs des semelles et de la nervure au cours de la précuisson.

selon un exemple de réalisation, une portion de longeron de voilure comprend un profilé (500) dont la section, sensiblement en forme de U, comporte un pincement des ailes (501, 502) en contre-dépouille relativement à une direction perpendiculaire à l’âme (503).

Dans ce cas, , les gabarits de l’outillage sont réalisés en deux parties (611₁, 611₂) assemblées par un système de tenon et mortaise de sorte à permettre le démoulage de la ferrure après la précuisson.

En revenant à la le tronçon de longeron comprend une pluralité de ferrures (510₁, 510₂, 510₃, 510₄, 510₅) entre ses ailes. Selon cet exemple de réalisation, un type de ferrure (510₁, 510₃ _,510₅) comprend une nervure simple entre ses semelles, un autre type de ferrure (510₂, 510₄) comprend une portion au moins de la nervure sensiblement en forme de Y, cette portion formant une chappe.

l’outillage pour le drapage et la précuisson de ce type de nervure reprend les mêmes principes qu’exposés ci-avant mais comprend un gabarit supplémentaire sous la forme d’un noyau (713), correspond aux branches du Y formant la chappe et qui est inséré entre les deux autres gabarits (711, 712).

Les gabarits (711, 712) et le noyau (713) sont guidés en translation par rapport à l’embase (200) sur les moyens de guidage (201, 202) comme exposé précédemment.

La préforme de la pièce comprend 3 préformes, 2 demi-préformes (751, 753) drapées sur les gabarits (711, 712) et une préforme de la chappe (753) drapée sur le noyau (713).

Les deux demi-préformes (751, 752) comportant les semelles de la ferrure sont en contact selon un plan de contact (300). Elles sont de plus en contact selon une pluralité d’interfaces (701, 702, 704, 704) avec la préforme de la chappe.

L’espace entre la préforme de la chappe (753) et les deux demi-préformes (751, 752) est comblé par une tête de clou (716).

Les plans de contact qui ne sont pas verticaux (703, 704) ou plus précisément qui ne sont pas perpendiculaire à la direction de guidage en translation procurée par les moyens de guidage en translation, sont inclinés d’un angle α par rapport à cette perpendiculaire (verticale sur la figure).

Au cours de la précuisson, au moins l’un des gabarits (711, 712) ou du noyau (713) est immobilisé par un piétage dans l’embase. La pression exercée par la bâche à vide sur les plaques de compactage et sur les gabarits permet l’assemblage, selon les interfaces, par co-polymérisation partielle des 3 préformes (751, 752, 753).

Durant cette phase de précuisson pour que le foisonnement soit maîtrisé et que la co-polymérisation partielle ait lieu entre les interfaces non verticales (703, 704), l’angle α doit être inférieur à 45° et préférentiellement inférieur à 20°.

pour la réalisation d’un tronçon de longeron tel que représenté , ou d’un longeron complet, et comprenant une pluralité de ferrures, selon un mode de réalisation avantageux, l’outillage comprend une pluralité de paires de gabarits (810₁, 810₂, 810₃) avec ou sans noyau intermédiaire de sorte que toutes les ferrures soient précuites au cours de la même opération.

Ainsi, selon un exemple de réalisation, de manière similaire à l’outillage pour la précuisson d’une ferrure unique, l’outillage comprend une embase (800) comprenant des moyens (802) de guidage en translation relativement à l’embase (800). Plusieurs paires de gabarits (810₁, 810₂, 810₃), comprenant ou non une préforme en chappe, sont guidées sur les moyens de guidage en translation de l’embase.

Les paires de gabarits (810₁, 810₂, 810₃) sont réparties selon un axe longitudinal de l’outillage selon les mêmes distances que dans le longeron. Ainsi, selon un exemple de réalisation, une ou plusieurs entretoises (830) sont insérées entre les paires de gabarits de sorte à respecter ces distances. Lesdites entretoises sont également guidées en translation sur l’embase et selon des variantes de réalisation peuvent être ou non, toutes ou en partie, pointées sur l’embase.

Au minimum, au moins un des gabarits est immobilisé en translation par rapport à l’embase, les paires de gabarits (810₁, 810₂, 810₃) et les entretoises étant juxtaposées de manière jointive de sorte que la pression de compactage exercée par la bâche lors du tirage au vide pour la précuisson permette le compactage des nervures et la gestion du foisonnement.

après la précuisson, les semelles des ferrures partiellement polymérisées et compactées sont affleurantes avec la surface extérieure de l’outillage. Les dimensions des ferrures partiellement polymérisées sont stables et égales aux dimensions finales de ces ferrures.

Selon un exemple de mise en œuvre, si seul un des gabarits est pointé sur l’embase, des crapauds (950) de serrage sont installés et serrés sur l’embase (800) et les moyens de guidage en translation (802). L’outillage comprenant les ferrures partiellement polymérisées est alors utilisé dans son ensemble comme mandrin pour le drapage du profilé directement sur celui-ci. Le drapage est réalisé manuellement ou par placement automatique de fibres.

montre un exemple de réalisation d’un tel outillage (1000) correspondant au tronçon de longeron représenté , comprenant les ferrures (510₁, 510₂, 510₃, 510₄, 510₅) partiellement polymérisées installées dans ledit outillage (1000) avant le drapage du profilé sur cet outillage utilisé comme mandrin.

La préforme du profilé (1010) est drapée manuellement ou par placement automatique de fibre sur l’outillage comprenant les préforme partiellement polymérisée.

L’ensemble est ensuite ensaché dans une bâche étanche, tiré au vide et polymérisé par cuisson en étuve ou en autoclave.

le procédé de l’invention, mis en œuvre avec l’outillage décrit ci-avant, permet la réalisation de profilés autoraidis par drapage de plis pré-imprégnés, autorisant ainsi la réalisation de profilés intégraux de grande longueur, droits ou courbes, dans lesquels les raidisseurs ou ferrures viennent de matière avec le profilé,

L’invention est ainsi plus particulièrement adaptée à la réalisation d’un longeron composite (1100) pour une voilure d’aéronef. Outre le gain de masse et la simplification de l’étanchéité apportés par l’absence de fixation, en conservant le même outillage durant tout le processus de fabrication, sans démontage et repositionnement des éléments au cours de ce processus, les ferrures sont parfaitement positionnées vis-à-vis du longeron ce qui simplifie également l’assemblage de la voilure.

Claims

Procédé pour intégrer une ferrure composite stratifiée (110, 510₁, 510₂, 510₃, 510₄, 510₅) ajustée entre deux ailes d’un profilé composite stratifié (100, 500) comprenant les étapes de :
i) obtenir une préforme stratifiée d’une ferrure comprenant un renfort fibreux imprégné d’une résine thermodurcissable, la préforme stratifiée de la ferrure comprenant deux semelles (111, 112) destinées à être insérées au contact entre 2 ailes (101, 102) d’un profilé et une nervure (114) s’étendant entre les semelles et venant de matière avec celles-ci ;
ii) précuire la préforme stratifiée de la ferrure pour obtenir une polymérisation partielle de la préforme ;
iii) draper une préforme stratifiée du profilé (1010) de sorte que des fibres imprégnées d’une résine thermodurcissable comprises dans deux des ailes de la préforme stratifiée du profilé sont drapées sur les deux semelles de la préforme de la ferrure partiellement polymérisée ; et
iv) polymériser complètement un ensemble comprenant la préforme stratifiée du profilé (1010) et la préforme stratifiée de la ferrure (510₁, 510₂, 510₃, 510₄, 510₅) partiellement polymérisée en maintenant un contact entre les semelles de la préforme stratifiée de la ferrure et les ailes de la préforme stratifiée du profilé.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel un taux de polymérisation partielle obtenu à la fin de l’étape ii) est compris entre 70 % et 80 %.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel la préforme stratifiée de la ferrure comprend deux demi-préformes (311, 312, 751, 752) drapées à partir de fibres pré-imprégnées de la résine thermodurcissable, lesdites demi-préformes étant assemblées par la précuisson au cours de l’étape ii) le long d’un plan de contact (300) situé dans la nervure.
Procédé selon la revendication 3, dans lequel une demi-préforme est drapée sur 4 faces d’un gabarit (211, 212), 711, 712), des plans moyens d’au moins 3 desdites faces étant sécants.
Procédé selon la revendication 4, dans lequel le drapage des demi-préformes est un drapage manuel.
Procédé selon la revendication 4, dans lequel le drapage des demi-préformes est réalisé par placement automatique de fibres.
Procédé selon la revendication 3, dans lequel la nervure de la ferrure comprend deux branches formant une chappe et qui comprend avant l’étape ii) une étape de
- obtenir une préforme composite stratifiée de la chappe (753), et
- insérer la préforme composite stratifiée de la chappe entre les deux demi-préformes (751, 752) de sorte qu’elles soient co-polymérisées partiellement ensembles au cours de l’étape ii).
Procédé selon la revendication 7, dans lequel la préforme de la chappe est drapée sur un noyau (713).
Procédé selon la revendication 8, une portion d’une branche de la chappe est inclinée d’un angle α inférieur à 45°.
Outillage pour la mise en œuvre de l’étape ii) du procédé selon la revendication 4, comprenant :
- une embase (200, 800) comprenant des moyens de guidage en translation (201, 202, 802),
- deux gabarits (211, 212, 711, 712) guidés sur les moyens de guidage en translation, au moins un des deux gabarits étant arrêté en translation relativement à l’embase (800, 200),
- une bâche étanche (400) apte à créer un volume étanche comprenant les gabarits, et
- des moyens (450) pour tirer au vide le volume étanche.
Outillage selon la revendication 10 pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 9, dans lequel le noyau (713) est guidé en translation sur les moyens de guidage en translation (201, 202, 802) de l’embase (200, 800).
Outillage (1000) selon la revendication 11, comprenant une pluralité de paires de gabarits guidées en translation sur l’embase (800).
Utilisation de l’outillage selon la revendication 12 pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 9, dans laquelle :
- l’outillage est utilisé pour la polymérisation partielle des ferrures de l’étape ii),
- l’outillage est utilisé comme un mandrin, les ferrures partiellement polymérisées (510₁, 510₂, 510₃, 510₄, 510₅) étant maintenues dans l’outillage, pour le drapage de l’étape iii), et
- l’outillage comprenant la préforme du profilé (1010), drapée sur ledit outillage (1000) à l’étape iii), est utilisé pour la polymérisation complète de l’ensemble à l’étape iv)..