FR3142382A1 - Device and method for impregnating a fibrous preform by injection or infusion - Google Patents

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Abstract

Dispositif et procédé pour l’imprégnation d’une préforme fibreuse par injection ou infusion Dispositif (1) pour l’imprégnation d’une préforme fibreuse (10) par injection ou infusion, comprenant un moule (12) comprenant une cavité interne configurée pour recevoir une préforme fibreuse (10), au moins un orifice d’entrée et au moins un orifice d’évent disposés sur des côtés opposés du moule, et communiquant avec la cavité interne, un insert (30) longitudinal destiné à être inséré dans un passage entre une paroi (122) de la cavité interne et un rebord (102) de la préforme fibreuse (10), l’insert (30) étant creux et comprenant une base fixe (31) logée dans une rainure axiale (22) formée dans le moule (12) dans une direction axiale (X) s’étendant entre les côtés opposés du moule (12), et une membrane souple (32) configurée pour adopter une position déployée dans laquelle elle est configurée pour être en contact avec le rebord (102) de la préforme fibreuse (10), ou une position rétractée dans laquelle elle est éloignée du rebord (102) de la préforme fibreuse (10). Figure pour l’abrégé : Fig. 8.Device and method for impregnating a fibrous preform by injection or infusion Device (1) for impregnating a fibrous preform (10) by injection or infusion, comprising: a mold (12) comprising an internal cavity configured to receive a fibrous preform (10), at least one inlet port and at least one vent port arranged on opposite sides of the mold, and communicating with the internal cavity, a longitudinal insert (30) intended to be inserted into a passage between a wall (122) of the internal cavity and a rim (102) of the fibrous preform (10), the insert (30) being hollow and comprising a fixed base (31) housed in an axial groove (22) formed in the mold (12) in an axial direction (X) extending between opposite sides of the mold (12), and a flexible membrane (32) configured to assume an expanded position in which it is configured to be in contact with the rim (102) of the fibrous preform (10), or a retracted position in which it is moved away from the rim (102) of the fibrous preform (10). Figure for abstract: Fig. 8.

Description

Dispositif et procédé pour l’imprégnation d’une préforme fibreuse par injection ou infusionDevice and method for impregnating a fibrous preform by injection or infusion

L’invention concerne un dispositif pour l’imprégnation d’une préforme fibreuse par injection ou infusion, ainsi qu’un procédé d’imprégnation d’une préforme fibreuse utilisant un tel dispositif.The invention relates to a device for impregnating a fibrous preform by injection or infusion, as well as a method for impregnating a fibrous preform using such a device.

L’imprégnation d’une préforme fibreuse par infusion ou injection, par exemple par injection de résine, connue sous le terme « injection RTM » où l’acronyme RTM vient de l’anglais «Resin Transfer Molding», consiste généralement à disposer une préforme fibreuse au sein d’un moule, puis de refermer le moule et d’introduire un matériau d’imprégnation au sein du moule contenant la préforme fibreuse. Cette technique permet de fabriquer des pièces avec des géométries complexes avec des performances élevées.The impregnation of a fibrous preform by infusion or injection, for example by resin injection, known under the term "RTM injection" where the acronym RTM comes from the English " Resin Transfer Molding ", generally consists of arranging a preform fibrous material within a mold, then closing the mold and introducing an impregnation material within the mold containing the fibrous preform. This technique makes it possible to manufacture parts with complex geometries with high performance.

Toutefois, il arrive que des fibres de la préforme se coincent entre deux parties de moule, ce qui empêche une fermeture étanche du moule de sorte que le moule fuit pendant de l’imprégnation.However, it happens that fibers of the preform get stuck between two mold parts, which prevents the mold from sealing so that the mold leaks during impregnation.

Pour éviter de tels pincements de fibres, il existe par exemple des moules dont les parties présentent des chanfreins anti pincement formant, lorsque le moule est fermé, des cavités configurées pour recevoir les fibres susceptibles de gêner la bonne fermeture du moule. Une autre solution consiste à utiliser un moule significativement plus grand que la préforme, de sorte que les bords de la préforme, dans le moule, soit suffisamment éloignés des bords du moule pour s’assurer qu’aucune fibre ne puisse se coincer entre deux parties du moule.To avoid such pinching of fibers, there are for example molds whose parts have anti-pinch chamfers forming, when the mold is closed, cavities configured to receive fibers likely to interfere with the correct closing of the mold. Another solution is to use a mold significantly larger than the preform, so that the edges of the preform, in the mold, are sufficiently far from the edges of the mold to ensure that no fibers can get stuck between two parts. of the mold.

Toutefois, ces chanfreins ou cet éloignement de la préforme par rapport aux bords du moule forment passages constituant des canaux de contournement de la préforme pendant l’imprégnation, pouvant conduire à une imprégnation de mauvaise qualité favorisant la formation de porosités impactant négativement les performances mécaniques de la pièce finalement fabriquée, et conduisant à un nombre important de pièces défectueuses. En effet, pour que l’imprégnation soit de bonne qualité, il faut qu’elle soit homogène au sein de la préforme fibreuse et notamment, pendant l’injection ou l’infusion, que la progression du matériau d’imprégnation forme un front plan qui évolue régulièrement depuis le côté du moule présentant l’orifice d’introduction du matériau d’imprégnation vers le côté du moule présentant l’orifice d’évent. Dans ce cas idéal on dit alors que le front d’imprégnation est plan tandis qu’en présence de canaux de contournement on dit que le front d’imprégnation est plutôt en forme de « U ».However, these chamfers or this distance of the preform from the edges of the mold form passages constituting bypass channels of the preform during impregnation, which can lead to poor quality impregnation favoring the formation of porosities negatively impacting the mechanical performance of the the part finally manufactured, and leading to a significant number of defective parts. Indeed, for the impregnation to be of good quality, it must be homogeneous within the fibrous preform and in particular, during injection or infusion, that the progression of the impregnation material forms a flat front. which evolves regularly from the side of the mold presenting the orifice for introducing the impregnation material towards the side of the mold presenting the vent orifice. In this ideal case we then say that the impregnation front is flat whereas in the presence of bypass channels we say that the impregnation front is rather “U” shaped.

Une solution connue consiste à insérer un joint dans l’espace existant entre la préforme et la paroi du moule. Une telle solution est décrite dans le document FR3053911 A1. Toutefois, il peut être également nécessaire de maintenir un espace entre la préforme et la paroi du moule dans certaines phases du procédé, ce que ne permet pas cette solution. En effet, en fin d’injection et pendant la réticulation, le fait de maintenir une pression hydrostatique le plus longtemps possible au plus près de la préforme permet de limiter la formation de porosité pendant la réticulation, comme décrit dans le document FR2974752 A1. Or le maintien d’une telle pression par un fluide pressurisé nécessite la présence d’un espace entre la préforme et la paroi du moule.A known solution consists of inserting a seal into the space between the preform and the wall of the mold. Such a solution is described in document FR3053911 A1. However, it may also be necessary to maintain a space between the preform and the wall of the mold in certain phases of the process, which this solution does not allow. Indeed, at the end of injection and during crosslinking, maintaining a hydrostatic pressure for as long as possible as close as possible to the preform makes it possible to limit the formation of porosity during crosslinking, as described in document FR2974752 A1. However, maintaining such pressure by a pressurized fluid requires the presence of a space between the preform and the wall of the mold.

Ainsi, les solutions existantes ne permettent pas de maîtriser l’espace entre la préforme fibreuse et la paroi du moule au cours du procédé d’imprégnation. Par conséquent, il existe un besoin en ces sens.Thus, existing solutions do not make it possible to control the space between the fibrous preform and the wall of the mold during the impregnation process. Therefore, there is a need in these senses.

Le présent exposé concerne un dispositif pour l’imprégnation d’une préforme fibreuse par injection ou infusion, comprenant :
- un moule comprenant une cavité interne configurée pour recevoir une préforme fibreuse, au moins un orifice d’entrée et au moins un orifice d’évent disposés sur des côtés opposés du moule, et communiquant avec la cavité interne,
- un insert longitudinal destiné à être inséré dans un passage entre une paroi de la cavité interne et un rebord de la préforme fibreuse, l’insert étant creux et comprenant une base fixe logée dans une rainure axiale formée dans le moule dans une direction axiale s’étendant entre les côtés opposés du moule, et une membrane souple configurée pour adopter une position déployée dans laquelle elle est configurée pour être en contact avec le rebord de la préforme fibreuse, ou une position rétractée dans laquelle elle est éloignée du rebord de la préforme fibreuse.This presentation concerns a device for impregnating a fibrous preform by injection or infusion, comprising:
- a mold comprising an internal cavity configured to receive a fibrous preform, at least one inlet orifice and at least one vent orifice arranged on opposite sides of the mold, and communicating with the internal cavity,
- a longitudinal insert intended to be inserted in a passage between a wall of the internal cavity and a rim of the fibrous preform, the insert being hollow and comprising a fixed base housed in an axial groove formed in the mold in an axial direction s extending between opposite sides of the mold, and a flexible membrane configured to assume an expanded position in which it is configured to be in contact with the edge of the fibrous preform, or a retracted position in which it is away from the edge of the preform fibrous.

Par la suite, et sauf indication contraire, par « préforme », on entend « préforme fibreuse ». De même, sauf indication contraire, par « insert », on entend « insert longitudinale », et par « membrane », on entend « membrane souple ».Hereinafter, and unless otherwise indicated, the term “preform” means “fibrous preform”. Likewise, unless otherwise indicated, by “insert” we mean “longitudinal insert”, and by “membrane” we mean “flexible membrane”.

On comprend que le moule présente deux côtés opposés, un côté présentant au moins un orifice d’entrée pour introduire le matériau d’infusion tandis que le côté opposé présente au moins un orifice d’évent pour évacuer l’air et/ou le surplus de matériau d’infusion. On comprend donc que ces deux côtés sont opposés selon une direction axiale, cette direction axiale s’étendant depuis un côté parmi ces deux côtés opposés vers l’autre côté parmi ces deux côtés opposés. On comprend également que la direction axiale correspond à la direction de progression du front d’imprégnation au sein du moule. De même, on comprend que l’insert longitudinal s’étend principalement le long de la direction axiale, lorsqu’il est logé dans la rainure axiale.It is understood that the mold has two opposite sides, one side having at least one inlet orifice to introduce the infusion material while the opposite side has at least one vent orifice to evacuate the air and/or the surplus of infusion material. We therefore understand that these two sides are opposite in an axial direction, this axial direction extending from one side among these two opposite sides towards the other side among these two opposite sides. We also understand that the axial direction corresponds to the direction of progression of the impregnation front within the mold. Likewise, it is understood that the longitudinal insert extends mainly along the axial direction, when housed in the axial groove.

La paroi de la cavité interne est creusée de manière à former la rainure axiale, dans laquelle est logé l’insert. Le passage dans lequel l’insert est inséré est sensiblement parallèle à la direction axiale. Par « sensiblement parallèle » on entend formant un angle compris entre 0° et 45° avec la direction axiale. Bien entendu, la direction d’un passage est considérée globalement. Ainsi, un passage peut être considéré comme sensiblement parallèle à la direction axiale tout en présentant des portions locales qui forment un angle supérieur à 45° avec la direction axiale, cet angle pouvant dépendre du profil du rebord de la préforme, qui n’est pas nécessairement rectiligne.The wall of the internal cavity is hollowed out so as to form the axial groove, in which the insert is housed. The passage into which the insert is inserted is substantially parallel to the axial direction. By “substantially parallel” we mean forming an angle of between 0° and 45° with the axial direction. Of course, the direction of a passage is considered globally. Thus, a passage can be considered as substantially parallel to the axial direction while having local portions which form an angle greater than 45° with the axial direction, this angle being able to depend on the profile of the edge of the preform, which is not necessarily rectilinear.

La base fixe de l’insert est fixe en ce sens qu’elle est immobile par rapport au moule et à la rainure axiale dans laquelle elle est logée, et ne se déforme pas. A l’inverse, la membrane souple est mobile par rapport au moule, et peut se déformer en passant de la position rétractée à la position déployée, et inversement. On comprend en particulier que la membrane est flexible par rapport à la base fixe, et que la base fixe est à l’inverse plus rigide que la membrane souple. La base fixe et la membrane souple peuvent être en un même matériau polymère, la base fixe étant plus épaisse que la membrane souple, lui conférant une plus grande rigidité que cette dernière.The fixed base of the insert is fixed in the sense that it is immobile relative to the mold and the axial groove in which it is housed, and does not deform. Conversely, the flexible membrane is mobile relative to the mold, and can deform by going from the retracted position to the deployed position, and vice versa. We understand in particular that the membrane is flexible relative to the fixed base, and that the fixed base is conversely more rigid than the flexible membrane. The fixed base and the flexible membrane can be made of the same polymer material, the fixed base being thicker than the flexible membrane, giving it greater rigidity than the latter.

Le fait que l’insert soit creux permet également la déformation de la membrane par rapport à la base fixe. En particulier, par « position rétractée », on comprend une position dans laquelle la membrane est rentrée vers l’intérieur de l’insert, et par « position déployée », une position dans laquelle la membrane fait saillie vers l’extérieur de l’insert.The fact that the insert is hollow also allows the deformation of the membrane in relation to the fixed base. In particular, by "retracted position", we understand a position in which the membrane is retracted towards the inside of the insert, and by "deployed position", a position in which the membrane protrudes towards the outside of the insert. insert.

On comprend donc qu’en position déployée, la membrane vient en contact avec le rebord de la préforme le long de celui-ci, de manière à épouser la forme dudit rebord. En particulier, le fait que la membrane soit souple permet à celle-ci, en position déployée, de se plaquer contre le rebord de la préforme, agissant ainsi comme un joint. Ainsi, la souplesse de la membrane permet à celle-ci de s’adapter à la forme de la découpe de la préforme. En d’autres termes, quand bien même le rebord de la préforme ne serait pas régulier, le contact entre le rebord et la membrane pourrait néanmoins être assuré sur toute la longueur du rebord, du fait de la souplesse de la membrane et de sa capacité à se déformer.We therefore understand that in the deployed position, the membrane comes into contact with the edge of the preform along it, so as to match the shape of said edge. In particular, the fact that the membrane is flexible allows it, in the deployed position, to press against the edge of the preform, thus acting as a seal. Thus, the flexibility of the membrane allows it to adapt to the shape of the preform cutout. In other words, even if the edge of the preform is not regular, contact between the edge and the membrane could nevertheless be ensured over the entire length of the edge, due to the flexibility of the membrane and its capacity to deform.

A l’inverse, la position rétractée permet d’ouvrir un espace entre la membrane et le rebord de la préforme. On comprendra en d’autres termes qu’en position rétractée, la membrane est creusée, ou concave, par rapport au rebord de la préforme, et qu’en position déployée, la membrane est bombée, ou convexe, par rapport audit rebord.Conversely, the retracted position allows a space to be opened between the membrane and the edge of the preform. It will be understood in other words that in the retracted position, the membrane is hollow, or concave, relative to the edge of the preform, and that in the deployed position, the membrane is convex, or convex, relative to said edge.

Grâce à l’insert comprenant une membrane souple et mobile, il est ainsi possible de combler le passage (i.e. les canaux de contournement) s’étendant selon la direction axiale pendant l’imprégnation afin d’assurer une imprégnation homogène et un front d’imprégnation sensiblement plan, et de laisser ouvert ce passage pendant la réticulation afin de pouvoir appliquer une pression hydrostatique pour limiter l’apparition de bulle de gaz. L’insert permet donc de maîtriser le passage entre la préforme et la paroi du moule en fonction des phases de l’imprégnation. Il est ainsi possible d’assurer la bonne imprégnation des fibres de la préforme, puis la transmission de pression, permettant par conséquent de diminuer le nombre de défauts des pièces obtenues.Thanks to the insert comprising a flexible and mobile membrane, it is thus possible to fill the passage (i.e. the bypass channels) extending in the axial direction during impregnation in order to ensure homogeneous impregnation and a front of substantially plane impregnation, and to leave this passage open during crosslinking in order to be able to apply a hydrostatic pressure to limit the appearance of gas bubbles. The insert therefore makes it possible to control the passage between the preform and the wall of the mold depending on the impregnation phases. It is thus possible to ensure the good impregnation of the fibers of the preform, then the transmission of pressure, therefore making it possible to reduce the number of defects in the parts obtained.

Dans certains modes de réalisation, dans une section perpendiculaire à la direction axiale, la base fixe présente la forme d’un « U », la membrane souple joignant les sommets du « U ».In certain embodiments, in a section perpendicular to the axial direction, the fixed base has the shape of a “U”, the flexible membrane joining the vertices of the “U”.

On comprend ainsi que la membrane referme le « U », de manière à former ainsi une cavité conférant à l’insert sa forme creuse. Lorsque la membrane est en position rétractée, elle est creusée vers l’intérieur du « U », et lorsqu’elle est en position déployée, elle est bombée et fait saillie vers l’extérieur du « U ». Dans cette même section, les épaisseurs des parois du « U » sont de préférence supérieures à l’épaisseur de la membrane.We thus understand that the membrane closes the “U”, so as to form a cavity giving the insert its hollow shape. When the membrane is in the retracted position, it is hollowed towards the inside of the “U”, and when it is in the deployed position, it is domed and protrudes towards the outside of the “U”. In this same section, the thicknesses of the walls of the “U” are preferably greater than the thickness of the membrane.

Dans certains modes de réalisation, la base fixe est renforcée. Le fait de renforcer la base fixe permet d’augmenter la rigidité de la base fixe afin de faciliter le positionnement de celle-ci dans la rainure axiale du moule. La base fixe peut comprendre un renfort, par exemple métallique ou comprenant un autre matériau présentant une rigidité adaptée. Le renfort, métallique ou non, peut être une plaque, par exemple en métal, intégrée dans la base fixe, par exemple disposée dans la base du « U », ou un profilé en métal ayant également la forme d’un « U » correspondant à la forme de la base fixe est disposé dans ladite base fixe. De manière alternative, la base fixe peut être renforcée par une augmentation de son épaisseur par rapport à son épaisseur d’origine, notamment une augmentation de l’épaisseur de la base et/ou des parois du « U » lorsque la base fixe présente la forme d’un « U ».In certain embodiments, the fixed base is reinforced. Reinforcing the fixed base makes it possible to increase the rigidity of the fixed base in order to facilitate its positioning in the axial groove of the mold. The fixed base may include a reinforcement, for example metallic or comprising another material having suitable rigidity. The reinforcement, metallic or not, can be a plate, for example made of metal, integrated into the fixed base, for example placed in the base of the "U", or a metal profile also having the shape of a corresponding "U" in the shape of the fixed base is arranged in said fixed base. Alternatively, the fixed base can be reinforced by an increase in its thickness compared to its original thickness, in particular an increase in the thickness of the base and/or the walls of the "U" when the fixed base has the “U” shape.

Dans certains modes de réalisation, la membrane souple comprend un élastomère, de préférence du polyuréthane. De préférence, la membrane souple présente une résistance à la température d’au moins 200°C, permettant d’éviter sa détérioration au cours d’une imprégnation. Par ailleurs, la membrane souple et la base fixe peuvent comprendre le même matériau.In some embodiments, the flexible membrane comprises an elastomer, preferably polyurethane. Preferably, the flexible membrane has a temperature resistance of at least 200°C, making it possible to avoid its deterioration during impregnation. Furthermore, the flexible membrane and the fixed base may comprise the same material.

Dans certains modes de réalisation, l’insert comprend une cavité longitudinale formée entre la base fixe et la membrane souple, le dispositif comprenant en outre un moyen de régulation de pression configuré pour réguler une pression pneumatique dans la cavité longitudinale.In some embodiments, the insert comprises a longitudinal cavity formed between the fixed base and the flexible membrane, the device further comprising a pressure regulating means configured to regulate a pneumatic pressure in the longitudinal cavity.

On comprend que la cavité longitudinale s’étend dans la direction principale de l’insert, c’est-à-dire dans la direction axiale lorsque l’insert est logé dans la rainure axiale. Cette cavité longitudinale est de préférence hermétique afin de pouvoir réguler la pression à l’intérieur de celle-ci. De préférence, le dispositif comprend un trou traversant à la fois la paroi du moule et une paroi de la base fixe, par exemple la base du « U », de manière à communiquer avec la cavité longitudinale. Le moyen de régulation de pression peut ainsi réguler de manière simple la pression pneumatique dans la cavité longitudinale par l’intermédiaire du trou.It is understood that the longitudinal cavity extends in the main direction of the insert, that is to say in the axial direction when the insert is housed in the axial groove. This longitudinal cavity is preferably airtight in order to be able to regulate the pressure inside it. Preferably, the device comprises a hole passing through both the wall of the mold and a wall of the fixed base, for example the base of the “U”, so as to communicate with the longitudinal cavity. The pressure regulating means can thus simply regulate the pneumatic pressure in the longitudinal cavity via the hole.

Il est par exemple possible d’insérer un souffleur d’air comprimé dans le trou, de manière à injecter de l’air comprimé dans la cavité longitudinale pour pousser la membrane souple en position déployée. A l’inverse, en aspirant l’air comprimé de la cavité longitudinale, il est possible de provoquer la rétractation de ladite membrane.It is for example possible to insert a compressed air blower into the hole, so as to inject compressed air into the longitudinal cavity to push the flexible membrane into the deployed position. Conversely, by sucking compressed air from the longitudinal cavity, it is possible to cause the retraction of said membrane.

Dans certains modes de réalisation, l’une de la base fixe et de la membrane souple comprend un électroaimant relié à une alimentation électrique, et l’autre de la base fixe et de la membrane souple comprend une lamelle métallique.In some embodiments, one of the fixed base and the flexible membrane includes an electromagnet connected to a power supply, and the other of the fixed base and the flexible membrane includes a metal strip.

La lamelle métallique est intégrée par exemple dans la membrane, et est de préférence plus souple que la membrane de manière à suivre le mouvement de celle-ci lorsqu’elle passe de la position déployée à la position rétractée, et inversement. La lamelle métallique peut par exemple être une feuille métallique. L’électroaimant est intégré par exemple dans la base fixe, par exemple dans la base du « U », et est relié à une alimentation électrique. Ainsi, selon que l’électroaimant est alimenté ou non en courant électrique par l’alimentation électrique, il peut attirer la lamelle métallique, provoquant le passage de la membrane en position rétractée, ou repousser la lamelle métallique, provoquant le passage de la membrane en position déployée.The metal strip is integrated, for example, into the membrane, and is preferably more flexible than the membrane so as to follow the movement of the latter when it goes from the deployed position to the retracted position, and vice versa. The metal strip can for example be a metal sheet. The electromagnet is integrated for example in the fixed base, for example in the base of the “U”, and is connected to a power supply. Thus, depending on whether the electromagnet is supplied with electric current or not by the electrical power supply, it can attract the metal strip, causing the membrane to pass into the retracted position, or push the metal strip, causing the membrane to pass into the retracted position. deployed position.

Le présent exposé concerne également un procédé d’imprégnation d’une préforme fibreuse par injection ou infusion utilisant le dispositif selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents, et comprenant :
- la disposition d’une préforme fibreuse dans la cavité interne du moule,
- l’insertion de l’insert longitudinal dans le passage entre la paroi du moule et le rebord de la préforme fibreuse, en logeant la base fixe de l’insert dans la rainure axiale du moule,
- l’injection d’un matériau d’imprégnation dans la préforme fibreuse, la membrane souple étant en position déployée,
- après l’injection, et pendant la réticulation du matériau d’imprégnation, le passage de la membrane souple en position rétractée et l’application d’une pression hydrostatique dans un espace entre la membrane souple en position rétractée et le rebord de la préforme fibreuse.The present presentation also relates to a process for impregnating a fibrous preform by injection or infusion using the device according to any of the preceding embodiments, and comprising:
- the arrangement of a fibrous preform in the internal cavity of the mold,
- inserting the longitudinal insert into the passage between the wall of the mold and the edge of the fibrous preform, by housing the fixed base of the insert in the axial groove of the mold,
- the injection of an impregnation material into the fibrous preform, the flexible membrane being in the deployed position,
- after the injection, and during the crosslinking of the impregnation material, the passage of the flexible membrane in the retracted position and the application of a hydrostatic pressure in a space between the flexible membrane in the retracted position and the edge of the preform fibrous.

L’insertion de l’insert peut être effectuée en disposant au préalable la membrane en position rétractée, de manière à faciliter son insertion dans le passage. Dans ce cas, après son insertion, la membrane est ensuite placée en position déployée par l’un des moyens précités (électrique ou pneumatique), avant de débuter l’injection du matériau d’imprégnation.Insertion of the insert can be carried out by first placing the membrane in the retracted position, so as to facilitate its insertion into the passage. In this case, after its insertion, the membrane is then placed in the deployed position by one of the aforementioned means (electric or pneumatic), before starting the injection of the impregnation material.

Le matériau d’imprégnation peut être par exemple un matériau organique (par exemple de la résine thermodurcissable ou thermoplastique), de la céramique ou bien du métal.The impregnation material may for example be an organic material (for example thermosetting or thermoplastic resin), ceramic or metal.

Après l’étape d’injection, la membrane est placée en position rétractée par l’un des moyens précités (électrique ou pneumatique), de manière à ouvrir l’espace entre l’insert et le rebord de la préforme. Une pression hydrostatique est alors appliquée dans ce passage pendant la réticulation, par exemple par injection d’un fluide sous pression dans la cavité interne du moule, notamment par injection d’un gaz tel que de l’air ou de l’azote, ou d’un liquide non miscible avec la résine.After the injection step, the membrane is placed in the retracted position by one of the aforementioned means (electric or pneumatic), so as to open the space between the insert and the edge of the preform. A hydrostatic pressure is then applied in this passage during crosslinking, for example by injection of a pressurized fluid into the internal cavity of the mold, in particular by injection of a gas such as air or nitrogen, or of a liquid immiscible with the resin.

La pression hydrostatique peut également être appliquée par l’injection de matériau d’imprégnation dans l’espace entre la membrane souple en position rétractée et le rebord de la préforme fibreuse. On notera à cet égard que l’étape d’injection du matériau d’imprégnation dans la préforme fibreuse est considérée terminée de préférence lorsque le front d’injection atteint l’orifice d’évent. Toutefois, après cette étape, le matériau d’imprégnation peut continuer à être injecté dans ledit espace afin d’appliquer la pression hydrostatique.Hydrostatic pressure can also be applied by injecting impregnation material into the space between the flexible membrane in the retracted position and the edge of the fibrous preform. It should be noted in this regard that the step of injecting the impregnation material into the fibrous preform is preferably considered completed when the injection front reaches the vent orifice. However, after this step, the impregnation material can continue to be injected into said space in order to apply hydrostatic pressure.

Dans certains modes de réalisation, le passage de la membrane souple entre les positions rétractée et déployée est effectué en régulant une pression dans la cavité interne du moule.In some embodiments, the passage of the flexible membrane between the retracted and deployed positions is carried out by regulating a pressure in the internal cavity of the mold.

Cette régulation de pression peut être effectuée en régulant les conditions opératoires du dispositif d’imprégnation. Par exemple, en disposant le moule dans un environnement à pression faible ou nulle au cours de l’imprégnation, impliquant une pression faible ou nulle dans la cavité interne du moule communiquant avec l’orifice d’entrée et d’évent, la membrane peut être placée automatiquement en position déployée, en contact avec le rebord de la préforme.This pressure regulation can be carried out by regulating the operating conditions of the impregnation device. For example, by placing the mold in a low or no pressure environment during impregnation, involving low or no pressure in the internal cavity of the mold communicating with the inlet and vent port, the membrane can be placed automatically in the deployed position, in contact with the edge of the preform.

Dans certains modes de réalisation, le passage de la membrane souple entre les positions rétractée et déployée est effectué en régulant une pression pneumatique dans une cavité longitudinale de l’insert formée entre la base fixe et la membrane souple, par l’intermédiaire d’un moyen de régulation de pression.In certain embodiments, the passage of the flexible membrane between the retracted and deployed positions is carried out by regulating a pneumatic pressure in a longitudinal cavity of the insert formed between the fixed base and the flexible membrane, via a means of pressure regulation.

Dans certains modes de réalisation, le passage de la membrane souple entre les positions rétractée et déployée est effectué électriquement, par application d’un courant dans un électroaimant disposé dans la base fixe, la membrane souple comprenant une lamelle métallique.In certain embodiments, the passage of the flexible membrane between the retracted and deployed positions is carried out electrically, by applying a current to an electromagnet disposed in the fixed base, the flexible membrane comprising a metal strip.

Le présent exposé concerne également un procédé de fabrication d’une matrice renforcée par une préforme fibreuse comprenant:
- l’imprégnation d’une préforme fibreuse par un procédé d’imprégnation de préforme fibreuse selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits dans le présent exposé, grâce à quoi on obtient une matrice brute renforcée, et
- usiner au moins une partie de la matrice brute renforcée en contact avec la membrane de l’insert pendant l’injection d’un matériau d’imprégnation.This presentation also relates to a process for manufacturing a matrix reinforced by a fibrous preform comprising:
- the impregnation of a fibrous preform by a fibrous preform impregnation process according to any of the embodiments described in the present presentation, whereby a reinforced raw matrix is obtained, and
- machine at least part of the reinforced raw matrix in contact with the membrane of the insert during the injection of an impregnation material.

Par « usiner » on entend toute opération consistant à retirer de la matière à l’aide d’une machine-outil, par exemple par découpage, perçage, rabotage, ponçage, défonçage, fraisage, etc.By “machining” we mean any operation consisting of removing material using a machine tool, for example by cutting, drilling, planing, sanding, routing, milling, etc.

On comprend donc que la partie de la matrice brute, qui correspond à la partie du matériau d’imprégnation solidifiée en contact avec la membrane en position déployée, est usinée, notamment pour supprimer les imperfections résultant de la présence de la membrane.We therefore understand that the part of the raw matrix, which corresponds to the part of the solidified impregnation material in contact with the membrane in the deployed position, is machined, in particular to remove the imperfections resulting from the presence of the membrane.

L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles :The invention and its advantages will be better understood on reading the detailed description given below of different embodiments of the invention given by way of non-limiting examples. This description refers to the pages of appended figures, on which:

La est une vue en perspective et en coupe d’un moule d’un dispositif pour l’imprégnation d’une préforme fibreuse par injection ou infusion, selon le présent exposé, There is a perspective and sectional view of a mold of a device for impregnating a fibrous preform by injection or infusion, according to the present presentation,

La est une vue en perspective d’un insert du dispositif pour l’imprégnation d’une préforme fibreuse par injection ou infusion, There is a perspective view of an insert of the device for impregnating a fibrous preform by injection or infusion,

La représente des vues de face de l’insert de la avec la membrane souple a) dans une position déployée et b) dans une position rétractée, There represents front views of the insert of the with the flexible membrane a) in an deployed position and b) in a retracted position,

La représente un exemple modifié de l’insert de la , There represents a modified example of the insert of the ,

La est une vue de face d’une partie du dispositif pour l’imprégnation d’une préforme fibreuse par injection ou infusion selon le présent exposé, dans lequel est disposée une préforme fibreuse, There is a front view of a part of the device for impregnating a fibrous preform by injection or infusion according to the present presentation, in which a fibrous preform is placed,

La est une vue en coupe du dispositif de la , dans le plan de coupe B-B, There is a sectional view of the device of the , in the section plane BB,

La représente le dispositif de la , après l’insertion de l’insert, There represents the device of the , after inserting the insert,

La représente le dispositif de la , après assemblage de la deuxième partie du moule, There represents the device of the , after assembly of the second part of the mold,

La représente le dispositif de la , après le passage de la membrane souple de l’insert, de la position rétractée à la position déployée, There represents the device of the , after the passage of the flexible membrane of the insert, from the retracted position to the deployed position,

La représente une portion du dispositif de la , représentant un premier exemple de mode pilotage de la position de la membrane souple, There represents a portion of the device of the , representing a first example of a mode for controlling the position of the flexible membrane,

La représente une portion du dispositif de la , représentant un deuxième exemple de mode pilotage de la position de la membrane souple. There represents a portion of the device of the , representing a second example of a mode for controlling the position of the flexible membrane.

Les figures représentent un moule, un insert longitudinal, et une préforme fibreuse de manière très schématique pour la clarté du présent exposé. L’homme du métier transposera bien évidement sans difficulté l’enseignement du présent exposé à des formes adaptées pour la fabrication de pièces réelles à géométries plus complexes, par exemple des aubes de turbomachines aéronautiques.The figures represent a mold, a longitudinal insert, and a fibrous preform in a very schematic manner for the clarity of this presentation. Those skilled in the art will obviously easily transpose the teaching of the present presentation to forms adapted for the manufacture of real parts with more complex geometries, for example blades of aeronautical turbomachines.

Le dispositif 1 et le procédé d’imprégnation vont être décrits en référence aux figures 1 à 11.Device 1 and the impregnation process will be described with reference to Figures 1 to 11.

Le dispositif d’imprégnation 1 comprend notamment un moule 12 et un insert longitudinal 30 disposé dans le moule 12. Le dispositif 1 peut également comprendre des moyens pour l’injection d’un matériau d’imprégnation dans le moule 12, et de régulation de pression et de température (non représentés).The impregnation device 1 comprises in particular a mold 12 and a longitudinal insert 30 placed in the mold 12. The device 1 can also comprise means for injecting an impregnation material into the mold 12, and for regulating the pressure and temperature (not shown).

La représente une vue en perspective et en coupe du moule 12, sans la préforme 10, dans un plan XYZ. Le moule 12 comprend deux parties 12A et 12B qui, lorsqu’elles sont assemblées, forment une cavité interne I destinée à recevoir la préforme 10. Chacune des parties 12A, 12B comprend une rainure axiale 22 destinée à recevoir l’insert longitudinal 30 décrit ci-après, la rainure axiale 22 s’étendant dans la direction axiale X du moule 12 le long d’une paroi 122 de la cavité interne I.There represents a perspective and sectional view of the mold 12, without the preform 10, in an XYZ plane. The mold 12 comprises two parts 12A and 12B which, when assembled, form an internal cavity I intended to receive the preform 10. Each of the parts 12A, 12B comprises an axial groove 22 intended to receive the longitudinal insert 30 described herein. -afterwards, the axial groove 22 extending in the axial direction X of the mold 12 along a wall 122 of the internal cavity I.

La représente une vue en perspective d’un insert longitudinal 30 dans un plan XYZ, et la à gauche (image a)) et à droite (image b)), représentent cet insert 30 selon la direction axiale X, perpendiculairement au plan YZ. L’insert 30 comprend une base 31a, 31b du « U ». L’insert 30 est creux, la base fixe 31 et la membrane 32 formant ensemble une cavité longitudinale 33.There represents a perspective view of a longitudinal insert 30 in an XYZ plane, and the on the left (image a)) and on the right (image b)), represent this insert 30 in the axial direction X, perpendicular to the plane YZ. The insert 30 includes a base 31a, 31b of the “U”. The insert 30 is hollow, the fixed base 31 and the membrane 32 together forming a longitudinal cavity 33.

La membrane 32 est flexible, et peut adopter une position déployée et une position rétractée. La position déployée est représentée sur la et la , image a), et la position rétractée est représentée sur la , image b). En position déployée, la membrane 32 présente une forme bombée dirigée vers l’extérieur de la cavité longitudinale 33. En position rétractée, la membrane 32 présente une forme creusée vers l’intérieur de la cavité longitudinale 33.The membrane 32 is flexible, and can adopt an deployed position and a retracted position. The deployed position is shown on the and the , image a), and the retracted position is shown on the , image b). In the deployed position, the membrane 32 has a convex shape directed towards the outside of the longitudinal cavity 33. In the retracted position, the membrane 32 has a hollowed shape towards the inside of the longitudinal cavity 33.

La base fixe 31 et la membrane souple 32 peuvent être en un même matériau polymère, par exemple du polyuréthane. La membrane souple 32 présente une épaisseur plus faible que la base fixe 31, de manière à améliorer sa flexibilité et faciliter son passage entre les positions déployée et rétractée. Par ailleurs, afin d’augmenter davantage la rigidité de la base fixe 31, un renfort métallique 40, pouvant également avoir une forme de « U », peut être disposé dans la base fixe 31 et intégré à celle-ci, comme illustré sur la . Ce renfort métallique 40 s’étend de préférence sur au moins la moitié de la longueur L de l’insert 30 selon la direction X, de préférence encore sur toute sa longueur L.The fixed base 31 and the flexible membrane 32 can be made of the same polymer material, for example polyurethane. The flexible membrane 32 has a thinner thickness than the fixed base 31, so as to improve its flexibility and facilitate its passage between the deployed and retracted positions. Furthermore, in order to further increase the rigidity of the fixed base 31, a metal reinforcement 40, which can also have a "U" shape, can be placed in the fixed base 31 and integrated therein, as illustrated in the . This metal reinforcement 40 preferably extends over at least half of the length L of the insert 30 in the direction X, more preferably over its entire length L.

Les figures 5 et 6 représentent le dispositif 1 pour l’imprégnation d’une préforme fibreuse 10 par injection ou infusion, lors d’une première étape au cours de laquelle on dispose une préforme fibreuse 10 au sein de la partie 12A d’un moule 12. On note que la est une vue de la selon le plan de coupe B-B représenté sur la . Le moule 12 présente un orifice d’entrée 14, pour introduire un matériau d’imprégnation dans le moule. Le moule 12 présente également un orifice d’évent 16 pour évacuer l’air et/ou le surplus de matériau d’imprégnation pendant l’imprégnation.Figures 5 and 6 represent the device 1 for impregnating a fibrous preform 10 by injection or infusion, during a first step during which a fibrous preform 10 is placed within part 12A of a mold 12. We note that the is a view of the according to the cutting plane BB shown on the . The mold 12 has an inlet orifice 14, for introducing an impregnation material into the mold. The mold 12 also has a vent orifice 16 to evacuate air and/or excess impregnation material during impregnation.

L’orifice d’entrée 14 et l’orifice d’évent 16 sont disposés sur des côtés opposés 13A et 13B du moule 12. Ces côtés sont opposés selon la direction axiale X. Dans cet exemple, le moule 12 est de forme rectangulaire tandis que la direction axiale X s’étend parallèlement au grand côté de la forme rectangulaire. Bien entendu, les orifices pourraient être disposés sur les grands côtés de la forme rectangulaire, auquel cas la direction axiale s’étendrait parallèlement aux petits côtés de la forme rectangulaire. Plus généralement, la direction axiale est la direction qui s’étend entre n’importe quel côtés opposés, ces cotés présentant respectivement l’orifice d’entrée 14 et l’orifice d’évent 16.The inlet orifice 14 and the vent orifice 16 are arranged on opposite sides 13A and 13B of the mold 12. These sides are opposite in the axial direction X. In this example, the mold 12 is rectangular in shape while that the axial direction X extends parallel to the long side of the rectangular shape. Of course, the holes could be arranged on the long sides of the rectangular shape, in which case the axial direction would extend parallel to the short sides of the rectangular shape. More generally, the axial direction is the direction which extends between any opposite sides, these sides respectively having the inlet orifice 14 and the vent orifice 16.

Lorsque la préforme 10 est disposée dans le moule 12, un passage 20, formé entre un rebord 102 de la préforme 10 et la paroi 122 de la cavité interne I du moule 12, s’étend selon la direction s’étendant entre les parois opposées 13A et 13B. En d’autres termes, le passage 20 s’étend selon une direction sensiblement parallèle à la direction axiale X entre le rebord 102 de la préforme 10 et la paroi 122 du moule 12. Dans cet exemple, le passage 20 est parallèle à la direction axiale X.When the preform 10 is placed in the mold 12, a passage 20, formed between a rim 102 of the preform 10 and the wall 122 of the internal cavity I of the mold 12, extends in the direction extending between the opposite walls 13A and 13B. In other words, the passage 20 extends in a direction substantially parallel to the axial direction axial

On notera que dans cet exemple, le rebord 104 de la préforme 10 opposé au rebord 102 est plaqué contre la paroi 124 de la cavité interne I du moule opposée à la paroi 122, de telle sorte qu’aucun passage n’existe entre la préforme 10 et la paroi 124 de la cavité de ce côté du moule. Toutefois, cette configuration n’est pas limitative, l’invention pouvant également s’appliquer à une configuration dans laquelle le dispositif comprend deux inserts 30 identiques et tels que décrit ci-après, disposés chacun dans des passages situés de part et d’autre de la préforme 10 dans la cavité interne I.It will be noted that in this example, the rim 104 of the preform 10 opposite the rim 102 is pressed against the wall 124 of the internal cavity I of the mold opposite the wall 122, such that no passage exists between the preform 10 and the wall 124 of the cavity on this side of the mold. However, this configuration is not limiting, the invention can also be applied to a configuration in which the device comprises two identical inserts 30 and such as described below, each arranged in passages located on either side of the preform 10 in the internal cavity I.

Une deuxième étape du procédé d’imprégnation est représentée sur la . Au cours de cette deuxième étape, l’insert 30 est disposé dans le passage 20. Dans cet exemple, l’insert 30 est disposé de sorte qu’il s’étende sur sensiblement toute la longueur L de la préforme 10 et de la rainure 20, la longueur L étant considérée entre les côtés opposés 13A et 13B du moule 12 (i.e. la longueur axiale L de la préforme 10). Dans cet exemple, l’insert 30 s’étend longitudinalement sur la même longueur L que la préforme 10 et la rainure 22. On notera que dans cette étape d’insertion, la membrane 32 est de préférence en position rétractée, pour faciliter son insertion.A second step of the impregnation process is shown on the . During this second step, the insert 30 is placed in the passage 20. In this example, the insert 30 is arranged so that it extends over substantially the entire length L of the preform 10 and the groove 20, the length L being considered between the opposite sides 13A and 13B of the mold 12 (ie the axial length L of the preform 10). In this example, the insert 30 extends longitudinally over the same length L as the preform 10 and the groove 22. It will be noted that in this insertion step, the membrane 32 is preferably in the retracted position, to facilitate its insertion .

On comprend bien entendu que la première étape et la deuxième étape peuvent être inversées. En effet, on peut disposer l’insert 30 dans une partie du moule 12 avant de disposer la préforme 10, ou inversement.It is of course understood that the first step and the second step can be reversed. Indeed, we can place the insert 30 in a part of the mold 12 before placing the preform 10, or vice versa.

Dans une troisième étape, on referme le moule 12, en plaquant la deuxième partie 12B sur la première partie 12A ( ). On comprend que la deuxième partie du moule 12B est identique à la première partie 12A, et comprend également une rainure axiale pour recevoir l’insert 30. Cette étape de fermeture est représentée sur la par une flèche dirigée vers le bas, et représentant le sens d’approche de la deuxième partie 12B de moule par rapport à la première partie 12A, lors de la fermeture du moule 12.In a third step, the mold 12 is closed, by placing the second part 12B on the first part 12A ( ). It is understood that the second part of the mold 12B is identical to the first part 12A, and also includes an axial groove for receiving the insert 30. This closing step is shown on the by an arrow directed downwards, and representing the direction of approach of the second mold part 12B relative to the first part 12A, when closing the mold 12.

Avant une quatrième étape d’injection d’un matériau d’imprégnation dans la préforme fibreuse 10, et si la membrane 32 était en position rétractée lors de l’insertion de l’insert 30, cette dernière est alors disposée en position déployée ( ). Lors du passage en position déployée, l’espace 20’ existant initialement entre le rebord 102 de la préforme 10 et la membrane 32, lorsque la membrane 32 est en position rétractée, est fermé. En effet, en position déployée, la membrane 32 est alors en contact avec le rebord 102 de la préforme 10, en venant s’écraser et épouser le rebord 102 sur toute sa longueur L. En d’autres termes, la présence de la préforme 10 empêche le déploiement total de la membrane 32 (contrairement à la configuration représentée sur la image a)), la membrane 32 venant en butée contre le rebord 102, et agissant ainsi comme un joint.Before a fourth step of injecting an impregnation material into the fibrous preform 10, and if the membrane 32 was in the retracted position when the insert 30 was inserted, the latter is then placed in the deployed position ( ). When moving into the deployed position, the space 20' initially existing between the rim 102 of the preform 10 and the membrane 32, when the membrane 32 is in the retracted position, is closed. Indeed, in the deployed position, the membrane 32 is then in contact with the rim 102 of the preform 10, coming to crush and marry the rim 102 over its entire length L. In other words, the presence of the preform 10 prevents the total deployment of the membrane 32 (unlike the configuration shown on the image a)), the membrane 32 abutting against the rim 102, and thus acting as a seal.

L’étape d’injection consiste à injecter un matériau d’imprégnation dans la préforme fibreuse 10. Dans cet exemple, l’imprégnation est réalisée par injection d’une résine, par exemple une résine époxyde. Bien entendu on peut également réaliser l’imprégnation par infusion. De même, dans cet exemple, le matériau d’imprégnation est de la résine, mais d’autres matériaux comme de la céramique ou du métal sont également envisageables.The injection step consists of injecting an impregnation material into the fibrous preform 10. In this example, the impregnation is carried out by injection of a resin, for example an epoxy resin. Of course, impregnation can also be carried out by infusion. Likewise, in this example, the impregnation material is resin, but other materials such as ceramic or metal are also possible.

Grâce à l’insert 30 et sa membrane 32 en position déployée qui obture le passage 20, la résine est forcée de passer par la préforme fibreuse 10, grâce à quoi le front d’injection obtenu est sensiblement plan. Une diffusion homogène est ainsi obtenue.Thanks to the insert 30 and its membrane 32 in the deployed position which closes the passage 20, the resin is forced to pass through the fibrous preform 10, whereby the injection front obtained is substantially planar. Homogeneous diffusion is thus obtained.

A la fin de l’étape d’injection, la membrane 32 est de nouveau disposée en position rétractée, de manière à rouvrir le passage 20, plus précisément l’espace 20’ entre le rebord 102 et la membrane 32. On considère que la fin de l’étape d’injection est atteinte lorsque le front d’injection a atteint l’orifice d’évent 16.At the end of the injection step, the membrane 32 is again placed in the retracted position, so as to reopen the passage 20, more precisely the space 20' between the rim 102 and the membrane 32. It is considered that the end of the injection stage is reached when the injection front has reached the vent orifice 16.

On notera que le passage de la membrane souple 32 entre les positions rétractée et déployée peut être effectué en régulant une pression dans la cavité interne I du moule 12, par exemple en régulant les conditions opératoires du dispositif 1 d’imprégnation. Par exemple, en disposant le moule 12 dans un environnement à pression faible ou nulle au cours de l’imprégnation, impliquant une pression faible ou nulle dans la cavité interne I du moule 12 communiquant avec l’orifice d’entrée 14 et d’évent 16, la membrane 32 peut être placée automatiquement en position déployée pour venir en contact avec le rebord 102 de la préforme 10.It will be noted that the passage of the flexible membrane 32 between the retracted and deployed positions can be carried out by regulating a pressure in the internal cavity I of the mold 12, for example by regulating the operating conditions of the impregnation device 1. For example, by placing the mold 12 in a low or zero pressure environment during impregnation, implying low or zero pressure in the internal cavity I of the mold 12 communicating with the inlet orifice 14 and vent 16, the membrane 32 can be automatically placed in the deployed position to come into contact with the rim 102 of the preform 10.

Les figures 10 et 11 représentent une partie seulement du dispositif 1, détaillant des alternatives permettant de piloter la position de la membrane souple 32.Figures 10 and 11 represent only part of the device 1, detailing alternatives making it possible to control the position of the flexible membrane 32.

Dans l’alternative illustrée sur la , le dispositif 1 comprend un moyen de régulation de pression 50 configuré pour réguler une pression pneumatique dans la cavité longitudinale 33. Pour ce faire, le dispositif 1 comprend un trou 125 traversant à la fois la paroi 122 du moule 12 et une paroi de la base fixe 31, par exemple la base du « U », de manière à communiquer avec la cavité longitudinale 33. Le moyen de régulation de pression 50 peut ainsi réguler de manière simple la pression pneumatique dans la cavité longitudinale 33 par l’intermédiaire du trou traversant 125.In the alternative illustrated on the , the device 1 comprises a pressure regulating means 50 configured to regulate a pneumatic pressure in the longitudinal cavity 33. To do this, the device 1 comprises a hole 125 passing through both the wall 122 of the mold 12 and a wall of the fixed base 31, for example the base of the “U”, so as to communicate with the longitudinal cavity 33. The pressure regulating means 50 can thus simply regulate the pneumatic pressure in the longitudinal cavity 33 via the hole crossing 125.

Il est par exemple possible d’insérer un souffleur d’air comprimé 52 dans le trou traversant 125, de manière à injecter de l’air comprimé dans la cavité longitudinale 33 pour pousser la membrane souple 32 en position déployée. A l’inverse, en aspirant l’air comprimé de la cavité longitudinale 33, il est possible de provoquer la rétractation de ladite membrane 32. Pour ce faire, l’air comprimé peut être amené par un tube cylindrique à l’extrémité du souffleur, inséré dans le trou traversant 125, deux joints toriques 53 étant rapportés sur le cylindre de manière à maintenir l’étanchéité du moule 12.It is for example possible to insert a compressed air blower 52 into the through hole 125, so as to inject compressed air into the longitudinal cavity 33 to push the flexible membrane 32 into the deployed position. Conversely, by sucking the compressed air from the longitudinal cavity 33, it is possible to cause the retraction of said membrane 32. To do this, the compressed air can be brought through a cylindrical tube to the end of the blower , inserted in the through hole 125, two O-rings 53 being attached to the cylinder so as to maintain the seal of the mold 12.

Dans l’alternative illustrée en référence à la , le dispositif 1 comprend une alimentation électrique 60, la base fixe 31 comprend un électroaimant 62 relié à l’alimentation électrique 60 par l’intermédiaire de connecteurs 61, et la membrane souple 32 comprend une lamelle métallique 64.In the alternative illustrated with reference to the , the device 1 comprises a power supply 60, the fixed base 31 comprises an electromagnet 62 connected to the power supply 60 via connectors 61, and the flexible membrane 32 comprises a metal strip 64.

La lamelle métallique 64 peut par exemple être une feuille métallique et est intégrée dans la membrane 32 en s’étendant le long de la direction axiale X sur au moins une partie de la longueur L de l’insert 30, de préférence au moins la moitié de la longueur L. L’électroaimant 62 est intégré dans la base fixe 61, par exemple dans la base du « U ». Elle est disposée en vis-à-vis de la lamelle métallique 64 dans la direction Y et s’étend sur au moins une partie de la longueur L de l’insert 30, de préférence au moins la moitié de la longueur L.The metal strip 64 can for example be a metal sheet and is integrated into the membrane 32 extending along the axial direction X over at least part of the length L of the insert 30, preferably at least half of length L. The electromagnet 62 is integrated into the fixed base 61, for example in the base of the “U”. It is arranged opposite the metal strip 64 in the Y direction and extends over at least part of the length L of the insert 30, preferably at least half of the length L.

Ainsi, selon que l’électroaimant 62 est alimenté ou non en courant électrique par l’alimentation électrique 60, il peut attirer la lamelle métallique 64, provoquant le passage de la membrane 32 en position rétractée comme illustré sur la , ou repousser la lamelle métallique 64, provoquant le passage de la membrane 32 en position déployée.Thus, depending on whether the electromagnet 62 is supplied with electric current or not by the electrical power supply 60, it can attract the metal strip 64, causing the membrane 32 to move into the retracted position as illustrated in the figure. , or push back the metal strip 64, causing the membrane 32 to move into the deployed position.

Dans une cinquième étape, après que la membrane 32 ait été disposée en position rétractée, une pression hydrostatique est alors appliquée dans l’espace 20’ entre la membrane souple 32 en position rétractée et le rebord 102 de la préforme fibreuse 10. Un gaz sous pression peut par exemple être injecté dans l’espace 20’. Le gaz sous pression est par exemple de l’air ou de l’azote à une pression entre 3 et 5 bars. De manière alternative, ou en complément, de la résine peut être injectée dans l’espace 20’ après que le front d’injection ait atteint l’orifice d’évent 16.In a fifth step, after the membrane 32 has been placed in the retracted position, a hydrostatic pressure is then applied in the space 20' between the flexible membrane 32 in the retracted position and the rim 102 of the fibrous preform 10. A gas under pressure can for example be injected into space 20'. The gas under pressure is, for example, air or nitrogen at a pressure between 3 and 5 bars. Alternatively, or in addition, resin can be injected into the space 20' after the injection front has reached the vent orifice 16.

L’application de la pression hydrostatique est de préférence réalisée le plus tôt possible après l’injection de résine dans la préforme, de manière à ce que la pression soit appliquée avant que le degré de réticulation de la résine dans la préforme 10 ne dépasse une valeur critique, par exemple comprise entre 20 et 30%. Cette valeur critique peut varier en fonction de la nature de la résine et des fibres. En dessous de cette valeur, la résine est suffisamment fluide pour que la résine et la préforme 10 soient soumises uniformément à la pression, de façon à limiter l’apparition de porosité en tout point de la pièce à fabriquer.The application of hydrostatic pressure is preferably carried out as soon as possible after the injection of resin into the preform, so that the pressure is applied before the degree of crosslinking of the resin in the preform 10 exceeds a critical value, for example between 20 and 30%. This critical value may vary depending on the nature of the resin and fibers. Below this value, the resin is sufficiently fluid so that the resin and the preform 10 are uniformly subjected to pressure, so as to limit the appearance of porosity at any point of the part to be manufactured.

La température et la pression du gaz sont maintenues jusqu’à la réticulation complète de la résine, de façon à réaliser une pièce, par exemple une aube composite, dépourvue de porosités et comportant une préforme fibreuse noyée dans une matrice rigide en résine.The temperature and pressure of the gas are maintained until the resin has completely crosslinked, so as to produce a part, for example a composite blade, devoid of porosities and comprising a fibrous preform embedded in a rigid resin matrix.

A l’issu de ces étapes, on obtient une matrice brute renforcée par une préforme fibreuse, cette dernière étant ensuite démoulée du moule 12. Ce procédé d’imprégnation forme la première étape d’un procédé de fabrication d’une matrice renforcée par une préforme fibreuse. Une étape suivante du procédé de fabrication comprend un usinage d’au moins une partie de la préforme brute qui était en contact avec l’insert 30 dans le moule 12.At the end of these steps, we obtain a raw matrix reinforced by a fibrous preform, the latter then being demolded from the mold 12. This impregnation process forms the first step of a process for manufacturing a matrix reinforced by a fibrous preform. A following step of the manufacturing process includes machining at least part of the raw preform which was in contact with the insert 30 in the mold 12.

Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, it is evident that modifications and changes can be made to these examples without departing from the general scope of the invention as defined by the claims. In particular, individual features of the different illustrated/mentioned embodiments can be combined in additional embodiments. Therefore, the description and drawings should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense.

Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.It is also obvious that all the characteristics described with reference to a process can be transposed, alone or in combination, to a device, and conversely, all the characteristics described with reference to a device can be transposed, alone or in combination, to a process.

Claims (10)

Dispositif (1) pour l’imprégnation d’une préforme fibreuse (10) par injection ou infusion, comprenant :
- un moule (12) comprenant une cavité interne (I) configurée pour recevoir une préforme fibreuse (10), au moins un orifice d’entrée (14) et au moins un orifice d’évent (16) disposés sur des côtés opposés (13A, 13B) du moule, et communiquant avec la cavité interne (I),
- un insert (30) longitudinal destiné à être inséré dans un passage (20) entre une paroi (122) de la cavité interne (I) et un rebord (102) de la préforme fibreuse (10), l’insert (30) étant creux et comprenant une base fixe (31) logée dans une rainure axiale (22) formée dans le moule (12) dans une direction axiale (X) s’étendant entre les côtés opposés (13A, 13B) du moule (12), et une membrane souple (32) configurée pour adopter une position déployée dans laquelle elle est configurée pour être en contact avec le rebord (102) de la préforme fibreuse (10), ou une position rétractée dans laquelle elle est éloignée du rebord (102) de la préforme fibreuse (10).Device (1) for impregnating a fibrous preform (10) by injection or infusion, comprising:
- a mold (12) comprising an internal cavity (I) configured to receive a fibrous preform (10), at least one inlet orifice (14) and at least one vent orifice (16) arranged on opposite sides ( 13A, 13B) of the mold, and communicating with the internal cavity (I),
- a longitudinal insert (30) intended to be inserted in a passage (20) between a wall (122) of the internal cavity (I) and a rim (102) of the fibrous preform (10), the insert (30) being hollow and comprising a fixed base (31) housed in an axial groove (22) formed in the mold (12) in an axial direction (X) extending between the opposite sides (13A, 13B) of the mold (12), and a flexible membrane (32) configured to adopt an deployed position in which it is configured to be in contact with the rim (102) of the fibrous preform (10), or a retracted position in which it is distant from the rim (102) of the fibrous preform (10). Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel, dans une section perpendiculaire à la direction axiale (X), la base fixe (31) présente la forme d’un « U », la membrane souple (32) joignant les sommets du « U ».Device (1) according to claim 1, in which, in a section perpendicular to the axial direction (X), the fixed base (31) has the shape of a “U”, the flexible membrane (32) joining the vertices of the “U”. Dispositif (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la base fixe (31) est renforcée.Device (1) according to claim 1 or 2, wherein the fixed base (31) is reinforced. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la membrane souple (32) comprend un élastomère, de préférence du polyuréthane.Device (1) according to any one of claims 1 to 3, in which the flexible membrane (32) comprises an elastomer, preferably polyurethane. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’insert (30) comprend une cavité longitudinale (33) formée entre la base fixe (31) et la membrane souple (32), le dispositif (1) comprenant en outre un moyen de régulation de pression (50) configuré pour réguler une pression pneumatique dans la cavité longitudinale (33).Device (1) according to any one of claims 1 to 4, in which the insert (30) comprises a longitudinal cavity (33) formed between the fixed base (31) and the flexible membrane (32), the device (1) ) further comprising pressure regulating means (50) configured to regulate a pneumatic pressure in the longitudinal cavity (33). Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’une de la base fixe (31) et de la membrane souple (32) comprend un électroaimant (62) relié à une alimentation électrique (60), et l’autre de la base fixe (31) et de la membrane souple (32) comprend une lamelle métallique (64).Device (1) according to any one of claims 1 to 4, in which one of the fixed base (31) and the flexible membrane (32) comprises an electromagnet (62) connected to a power supply (60), and the other of the fixed base (31) and the flexible membrane (32) comprises a metal strip (64). Procédé d’imprégnation d’une préforme fibreuse (10) par injection ou infusion utilisant le dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, et comprenant :
- la disposition d’une préforme fibreuse (10) dans la cavité interne (I) du moule (12),
- l’insertion de l’insert (30) longitudinal dans le passage (20) entre la paroi (122) du moule et le rebord (102) de la préforme fibreuse (10), en logeant la base fixe (31) de l’insert dans la rainure axiale (22) du moule (12),
- l’injection d’un matériau d’imprégnation dans la préforme fibreuse (10), la membrane souple (32) étant en position déployée,
- après l’injection, et pendant la réticulation du matériau d’imprégnation, le passage de la membrane souple (32) en position rétractée et l’application d’une pression hydrostatique dans un espace (20’) entre la membrane souple (32) en position rétractée et le rebord (102) de la préforme fibreuse (10).Process for impregnating a fibrous preform (10) by injection or infusion using the device (1) according to any one of the preceding claims, and comprising:
- the arrangement of a fibrous preform (10) in the internal cavity (I) of the mold (12),
- inserting the longitudinal insert (30) into the passage (20) between the wall (122) of the mold and the rim (102) of the fibrous preform (10), housing the fixed base (31) of the insert in the axial groove (22) of the mold (12),
- the injection of an impregnation material into the fibrous preform (10), the flexible membrane (32) being in the deployed position,
- after the injection, and during the crosslinking of the impregnation material, the passage of the flexible membrane (32) into the retracted position and the application of a hydrostatic pressure in a space (20') between the flexible membrane (32 ) in the retracted position and the edge (102) of the fibrous preform (10). Procédé selon la revendication 7, dans lequel le passage (20) de la membrane souple (32) entre les positions rétractée et déployée est effectué en régulant une pression dans la cavité interne (I) du moule (12).Method according to claim 7, wherein the passage (20) of the flexible membrane (32) between the retracted and deployed positions is carried out by regulating a pressure in the internal cavity (I) of the mold (12). Procédé selon la revendication 7, dans lequel le passage de la membrane souple (32) entre les positions rétractée et déployée est effectué en régulant une pression pneumatique dans une cavité longitudinale (33) de l’insert (30) formée entre la base fixe (31) et la membrane souple (32), par l’intermédiaire d’un moyen de régulation de pression (50).Method according to claim 7, in which the passage of the flexible membrane (32) between the retracted and deployed positions is carried out by regulating a pneumatic pressure in a longitudinal cavity (33) of the insert (30) formed between the fixed base ( 31) and the flexible membrane (32), via a pressure regulating means (50). Procédé selon la revendication 7, dans lequel le passage de la membrane souple (32) entre les positions rétractée et déployée est effectué électriquement, par application d’un courant dans un électroaimant (62) disposé dans la base fixe (31), la membrane souple (32) comprenant une lamelle métallique (64).
Method according to claim 7, in which the passage of the flexible membrane (32) between the retracted and deployed positions is carried out electrically, by applying a current to an electromagnet (62) disposed in the fixed base (31), the membrane flexible (32) comprising a metal strip (64).
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FR2974752A1 (en) 2011-05-06 2012-11-09 Snecma INJECTION MOLDING PROCESS OF A PIECE OF COMPOSITE MATERIAL
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