Titre de l'invention : GEOMETRIE D'UNE SURFACE DE DRAPAGE

Domaine Technique

La présente invention se rapporte à la fabrication de pièces en matériau composite par drapage sur une surface. En particulier, mais non exclusivement, l'invention se rapporte à la fabrication de carters de moteurs aéronautiques.

Technique antérieure

L'utilisation de matériaux composites pour la fabrication de pièces aéronautiques, par exemple pour les carters de moteurs aéronautiques, permet d'obtenir des pièces résistantes et présentant des performances mécaniques équivalentes voire supérieures à celles réalisées en métal, tout en ayant une masse bien inférieure.

Il est connu de réaliser des pièces en matériau composite par drapage sur une surface de structures fibreuses pré-imprégnées. Pour des raisons de coûts de production et de répétabilité, le drapage peut être réalisé automatiquement, selon la technique de placement automatique de fibres (« AFP » en anglais, pour

« automated fiber placement »). Un exemple de procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite utilisant la méthode « AFP » est par exemple décrit dans le document FR3062336B1.

Toutefois, dans le cas de pièces présentant des surfaces convexes avec des angles de faible amplitude, par exemple de 120° ou moins, la tête ou le rouleau de dépose des structures fibreuses ne permet pas d'accéder au fond desdits angles. C'est par exemple le cas des pièces comprenant une ou plusieurs brides s'étendant depuis le corps de la pièce.

Ainsi, pour réaliser des pièces présentant de tels angles, on réalise le drapage avec des angles de plus grande amplitude pour permettre le passage de la tête ou du rouleau de dépose, puis on déforme mécaniquement la structure réalisée par drapage pour obtenir les angles souhaités. Une telle solution est par exemple décrite dans le document WO 2012/046020. Dans ledit document, on réalise une pièce comprenant un corps cylindrique et une bride circulaire s'étendant perpendiculairement au corps cylindrique. Le drapage est réalisé en drapant la portion destinée à former la bride dans le prolongement du drapage de la portion destinée à former le corps cylindrique. Puis, on procède à la déformation de la portion destinée à former la bride pour la placer perpendiculairement à l'axe de révolution du corps. La portion destinée à former la bride lors du drapage présente des ondulations circonférentielles de plus grande amplitude à mesure que l'on se rapproche de l'extrémité libre de la première portion, de sorte à obtenir une bride lisse après déformation.

Cependant, la déformation mécanique de la structure drapée entraîne des déformations des structures fibreuses drapées et des contraintes importantes dans les fibres, en particulier à proximité du sommet de l'angle. Ces déformations sont d'autant plus accentuées quand un congé est présent entre la bride et le corps.

Exposé de l'invention

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités. A cet effet, la présente invention propose un procédé de détermination d'une géométrie d'un moule de drapage pour la réalisation d'une ébauche d'une pièce en matériau composite comprenant un corps de révolution d'axe dirigé selon une direction axiale, ledit corps s'étendant autour de la direction axiale selon une direction circonférentielle, et au moins une bride s'étendant depuis une extrémité du corps selon une direction d'extension, le procédé comprenant :

- la détermination d'une première surface de révolution d'axe dirigé selon la direction axiale ayant la forme du corps à réaliser, ladite première surface s'étendant autour de la direction axiale selon la direction circonférentielle,

- la détermination d'une deuxième surface située dans le prolongement de la première surface selon une direction de prolongement, l'angle formé entre la direction axiale et la direction de prolongement étant supérieur à l'angle formé entre la direction axiale et la direction d'extension, la deuxième surface présentant des courbes fermées d'ondulations selon la direction circonférentielle se suivant successivement selon la direction de prolongement, chaque courbe fermée d'ondulations circonférentielles correspondant à un cercle appartenant à la bride à réaliser, la longueur curviligne de ladite courbe fermée correspondant à la valeur du périmètre dudit cercle, le procédé étant caractérisé en ce que la deuxième surface présente en outre des courbures de correction dans la direction de prolongement, de sorte que tous les points de chaque courbe fermée d'ondulations circonférentielles sont à une même distance curviligne de la jonction entre la première surface et la deuxième surface, ladite distance curviligne appartenant à la deuxième surface et ayant une valeur correspondant à la distance curviligne entre le cercle appartenant à la bride à réaliser correspondant à ladite courbe fermée, et la jonction entre la bride et le corps à réaliser.

Le terme de « corps de révolution » doit s'entendre comme un corps ayant la forme d'un volume de révolution complet, ou d'au moins une portion d'un volume de révolution complet.

La distance curviligne entre un point d'une courbe fermée et la jonction entre la première surface et la deuxième surface est définie comme la plus petite distance curviligne appartenant à la deuxième surface et permettant de joindre ledit point de la courbe fermée à ladite jonction.

La distance curviligne entre un cercle et la jonction entre la bride et le corps est définie comme la plus petite distance curviligne appartenant à la bride et permettant de joindre un point du cercle à ladite jonction.

Ainsi, en réalisant des courbures de correction dans la direction de prolongement, on limite les contraintes dans les fibres suite à la déformation. En effet, les ondulations circonférentielles génèrent des manques de longueur dans la direction d'extension, que l'on rectifie à l'aide des courbures de correction.

En outre, la détermination de différentes longueurs curvilignes entre les cercles appartenant à la bride et la jonction entre la bride et le corps permet de prendre en compte le rayon d'un éventuel congé entre ladite bride et ledit corps dès la conception du moule. Ainsi, on limite les tensions dans les fibres à l'endroit dudit congé. Selon une caractéristique particulière de l'invention, les points d'inflexion de chaque courbe fermée d'ondulations circonférentielles sont compris sur un même cercle.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, les minimums de chaque courbe fermée d'ondulations circonférentielles sont compris sur un même cercle dont le rayon est supérieur ou égal au rayon du cercle réalisant la jonction entre la première surface et la deuxième surface.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, les minimums de chaque courbe fermée d'ondulations circonférentielles sont compris sur un même cercle dont le rayon est identique au cercle réalisant la jonction entre la première surface et la deuxième surface.

Ainsi, on s'assure d'obtenir le moins de contraintes possibles dans les fibres lors de la déformation de l'ébauche fibreuse.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, les courbures de correction situées sur les maximums des ondulations circonférentielles présentent des rayons de courbure plus importants que les courbures de correction situées sur les points d'inflexion des ondulations circonférentielles.

En effet, les ondulations circonférentielles déforment la deuxième surface et peuvent donc provoquer des manques de matière sur les maximums des ondulations circonférentielles. Ainsi, en utilisant des courbures de correction plus courbées sur les maximums des ondulations circonférentielles, on peut apporter plus de matière à ces endroits.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'angle entre la direction axiale et la direction d'extension est inférieur ou égal à 120° et l'angle entre la direction axiale et la direction de prolongement est supérieur à 120°.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, la bride à réaliser comprend un congé à sa jonction avec le corps à réaliser.

L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite comprenant un corps de révolution d'axe dirigé selon une direction axiale, ledit corps s'étendant autour de la direction axiale selon une direction circonférentielle, et au moins une bride s'étendant depuis une extrémité du corps selon une direction d'extension, le procédé comprenant :

- la réalisation d'un moule de drapage comprenant une première surface de drapage et une deuxième surface de drapage, la première surface de drapage et la deuxième surface de drapage correspondant respectivement à au moins une portion de la première surface et de la deuxième surface déterminées suivant le procédé de détermination d'une géométrie d'un moule de drapage selon l'invention,

- la formation d'une ébauche fibreuse de la pièce à obtenir par dépôt d'une pluralité de strates fibreuses sur le moule de drapage comprenant la première surface de drapage et la deuxième surface de drapage, le dépôt étant réalisé par placement automatique de fibres,

- la mise en forme d'une portion de l'ébauche fibreuse formée sur la deuxième surface de drapage suivant la direction d'extension de sorte à obtenir une préforme fibreuse ayant la forme du corps et de la bride à réaliser, et

- la densification de la préforme par une matrice de manière à obtenir la pièce en matériau composite.

Ainsi, même si les première et deuxième surfaces « géométriques » déterminées lors du procédé de détermination de la géométrie du moule sont définies sur 360°, les première et deuxième surfaces « réelles » de drapage peuvent s'étendre circonférentiellement sur une distance plus courte, par exemple seulement sur 180° ou sur 120°, selon la pièce en matériau composite à réaliser.

L'invention concerne en outre un moule pour le drapage de structures fibreuses comprenant une première surface de drapage et une deuxième surface de drapage s'étendant dans le prolongement de la première surface de drapage selon une direction de prolongement, la première surface de drapage étant une surface de révolution d'axe dirigé selon une direction axiale, ladite première surface de drapage s'étendant autour de la direction axiale selon une direction circonférentielle, le moule étant caractérisé en ce que la deuxième surface de drapage présente des ondulations dans la direction circonférentielle et des courbures de correction dans la direction de prolongement. Le terme « surface de révolution » doit s'entendre comme une surface ayant la forme d'une surface de révolution complète, ou d'au moins une portion d'une surface de révolution complète.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, le moule comprend plusieurs parties séparables délimitées de sorte à permettre le démoulage après le drapage.

Brève description des dessins

[Fig. 1] La figure 1 est une vue en trois dimensions d'une pièce réalisable en utilisant un moule de drapage selon l'invention, comprenant un corps et au moins une bride.

[Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique partielle en coupe de la pièce de la figure 1 pour la détermination des périmètres de cercles appartenant à la bride.

[Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique partielle en coupe de la pièce de la figure 1 pour la détermination des longueurs de la bride.

[Fig. 4] La figure 4 est une vue en trois dimensions d'un moule selon l'invention permettant de réaliser la pièce de la figure 1 auquel sont superposés des éléments géométriques.

[Fig. 5] La figure 5 est une vue du moule illustré sur la figure 4 illustrant des ondulations circonférentielles.

[Fig. 6] La figure 6 est une première vue partielle en trois dimensions du moule illustré sur la figure 4 illustrant des courbures de correction.

[Fig. 7] La figure 7 est une deuxième vue partielle en trois dimensions du moule illustré sur la figure 4 illustrant des courbures de correction.

[Fig. 8] La figure 8 est une illustration schématique et partielle de la formation d'un ensemble drapé par placement automatique de fibres

[Fig. 9] La figure 9 est une vue en trois dimensions d'une ébauche fibreuse réalisée par drapage sur le moule illustré sur les figures 4 à 7.

Description des modes de réalisation

La figure 1 illustre une pièce 4 en matériau composite comprenant un corps 1 et au moins une bride 2. Le terme de « bride » peut désigner une collerette. La pièce 4 peut être un carter de moteur aéronautique comprenant deux brides. Le corps 1 est un volume de révolution dont l'axe de révolution A est dirigé selon une direction axiale D _A . Le corps 1 doit comprendre au moins une ouverture circulaire 3, dont le centre appartient à l'axe de révolution A dudit corps 1. Le corps 1 s'étend autour de son axe de révolution A selon une direction circonférentielle De. La direction circonférentielle D _c s'étend circulairement dans un plan perpendiculaire à la direction axiale D _A .

Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le corps 1 est cylindrique. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si le corps est un autre volume de révolution comprenant une ouverture circulaire, par exemple si le corps présente une forme tronconique ou tubulaire, ou encore un profil quelconque axisymétrique. On ne sort pas non plus du cadre de l'invention si le corps est un volume de révolution incomplet, c'est-à-dire si sa forme ne correspond qu'à une portion d'un volume de révolution, comme par exemple un demi-cylindre.

La bride 2 est présente à une extrémité du corps 1 comprenant une ouverture circulaire 3, et s'étend depuis l'ouverture circulaire 3 du corps 1. La bride 2 présente une forme annulaire ou tronconique d'axe de révolution A dirigé selon la direction axiale D _A . La bride 2 s'étend depuis le corps 1 selon une direction d'extension D _E .

Ainsi, toute la pièce 4 en matériau composite est un volume de révolution d'axe A dirigé selon la direction axiale D _A . La direction d'extension D _E est définie pour chaque point de la jonction entre le corps 1 et la bride 2. Les directions d'extension D _E en deux points différents de ladite jonction peuvent être orientées différemment. Toutefois, les directions d'extensions D _E définies pour chaque point de la jonction entre le corps 1 et la bride 2 doivent être sécantes en un unique point appartenant à l'axe de révolution A de la pièce 4.

Dans l'exemple illustré sur la figure 1, la bride 2 forme un angle de 90° avec le corps 1 depuis lequel elle s'étend, ce qui correspond à une direction d'extension D _E perpendiculaire à la direction axiale D _A . On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si la bride forme un angle inférieur à 90° avec le corps, ce qui correspond à un angle inférieur à 90° entre la direction d'extension et la direction axiale. On ne sort pas non plus du cadre de l'invention si la bride forme un angle supérieur à 90° avec le corps, si cet angle est suffisamment faible pour entraîner des problématiques de collisions lors du drapage automatique dudit angle. Typiquement, la présente invention peut présenter un intérêt particulier lorsque la bride forme un angle inférieur ou égal à 120° avec le corps depuis lequel elle s'étend, ce qui correspond à un angle inférieur ou égal à 120° entre la direction d'extension et la direction axiale.

On souhaite réaliser la pièce 4 en matériau composite illustrée sur la figure 1 par drapage de structures fibreuses sur une surface, selon la méthode bien connue de placement automatique de fibres (« AFP » en anglais, pour « automated fiber placement »). Toutefois, l'angle réduit formé entre la bride 2 et le corps 1 de la pièce 4 ne permet pas de réaliser un drapage directement sur une surface ayant la forme de la pièce finale 4. En effet, cet angle ne permet pas le passage complet d'une tête ou d'un rouleau de dépose automatique, et entraîne ainsi une dépose peu satisfaisante des structures fibreuses au fond de l'angle.

L'invention propose par conséquent de concevoir une géométrie de drapage particulière présentant un angle important voire plat entre la portion drapée destinée à former le corps 1 et la portion drapée destinée à former la bride 2, afin de pouvoir procéder au drapage automatique des structures fibreuses. Lorsque le drapage est achevé, on déforme la portion drapée destinée à former la bride 2 de sorte à former l'angle souhaité entre la bride 2 et le corps 1.

Afin de permettre la déformation de l'ensemble drapé au bon angle sans entraîner la création de tensions importantes dans l'ensemble drapé, et plus particulièrement à proximité du sommet de l'angle entre la bride 2 et le corps 1, il est nécessaire de concevoir une géométrie particulière pour le moule de drapage de la portion destinée à former la bride 2.

Dans un souci de simplification des figures et de la description, la première surface « géométrique » déterminée selon le procédé de détermination d'une géométrie de drapage de l'invention et la première surface « réelle » de drapage du moule sont identiques et confondues pour porter la même référence « 100 ». De même, la deuxième surface « géométrique » déterminée selon le procédé de détermination d'une géométrie de drapage de l'invention et la deuxième surface « réelle » de drapage du moule sont identiques et confondues pour porter la même référence « 200 ». Bien entendu, on ne sort pas du cadre de l'invention si les première et deuxièmes surfaces « réelles » de drapage ne correspondent qu'à une portion des première et deuxième surfaces « géométriques » déterminées.

Le moule doit comprendre une première surface 100 de drapage, permettant de draper la portion destinée à former le corps 1, et une deuxième surface 200 de drapage, permettant de draper la portion destinée à former la bride 2, comme illustré sur les figures 4 à 7. La première surface 100 du moule est conçue classiquement de sorte à correspondre à la surface interne du corps 1 à fabriquer. Par conséquent, la première surface 100 est une surface de révolution d'axe A dirigé selon la direction axiale D _A , ladite première surface 100 s'étendant autour de la direction axiale D _A selon la direction circonférentielle De. Dans l'exemple notre exemple, la première surface 100 est donc cylindrique pour permettre la fabrication du corps 1 illustré sur la figure 1.

La deuxième surface 200 du moule s'étend dans le prolongement de la première surface 100 du moule, selon une direction de prolongement D _P .

De préférence, en tout point de la jonction entre la première surface et la deuxième surface, la tangente de la première surface est confondue avec la tangente de la deuxième surface. Dans le cas d'une première surface cylindrique, comme dans notre exemple, cela revient à ce que la direction de prolongement en tout point de la jonction entre la première surface et la deuxième surface soit orientée selon la direction axiale.

On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si, en tout point de la jonction entre la première surface et la deuxième surface, la tangente de la première surface est légèrement inclinée par rapport à la tangente de la deuxième surface, pourvu que la jonction entre la première surface et la deuxième surface soit aisément accessible pour une tête ou un rouleau de dépose automatique de structures fibreuses. Ainsi, en tout point de la jonction entre la première surface et la deuxième surface, l'angle entre la tangente de la première surface et la tangente de la deuxième surface est typiquement supérieur ou égal à 120°, et de préférence égal à La deuxième surface 200 du moule est conçue en plusieurs étapes. La première étape consiste à déterminer le périmètre d'un ou plusieurs cercles appartenant à la bride, lesdits cercles appartenant à un plan perpendiculaire à la direction axiale et ayant pour centre un point appartenant à l'axe de révolution, en fonction de leur distance par rapport à l'axe de révolution et de la position de leur centre sur l'axe de révolution.

Dans le cas où une arête nette réalise la jonction entre la bride et le corps, et où la direction d'extension est perpendiculaire à la direction axiale, tous les cercles appartenant à la bride sont situés dans le même plan. Ainsi, dans cette configuration particulière, la position du centre des cercles sur l'axe de révolution est identique pour chacun des cercles appartenant à la bride.

Dans le cas où un congé réalise la jonction entre la bride et le corps, ou dans le cas où la direction d'extension n'est pas perpendiculaire à la direction axiale, il est nécessaire de prendre en compte la position du centre des cercles appartenant à la bride sur l'axe de révolution. On considère que le congé qui réalise la jonction entre la bride et le corps fait partie de la bride.

Dans notre exemple, il faut tenir compte du congé entre le corps 1 et la bride 2. Ainsi, il faut donc déterminer le périmètre de cercles appartenant au congé de la bride 2 et de cercles appartenant à la partie de la bride 2 s'étendant dans la direction d'extension D _E .

On peut choisir plusieurs points A _o , Ai, A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ appartenant à la bride 2 disposés à des distances différentes de l'axe de révolution A de la pièce 4, comme illustré sur la figure 2. Les points choisis A _o , Ai, A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ comprennent de préférence un point A _o appartenant à la jonction entre le corps 1 et la bride 2 et un point A ₅ appartenant à l'extrémité de la bride 2. Comme un congé est présent, il est nécessaire de discrétiser le congé. Ainsi, les points choisis A _o , Ai, A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ comprennent de préférence un point Ai appartenant au congé et un point A2 présent à l'extrémité du congé opposée à la jonction entre la bride 2 et le corps 1. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si plus ou moins de points sont choisis, ou si leur placement est différent. Chacun des points A _o , Ai, A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ est associé respectivement à une position ao, ai, a ₂ , a ₃ , a ₄ , a ₅ sur l'axe de révolution A de la pièce 4, comme illustré sur la figure 2. Chacun des points A _o , Ai, A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ est également associé à un cercle comprenant ledit point dont le centre appartient à l'axe de révolution A. Ainsi, chacun des points A _o , Ai, A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ est respectivement associé à un cercle dont le centre a pour position a ₀ , ai, a ₂ , a ₃ , a ₄ , a ₅ . Chaque cercle associé à un point A _o , Ai, A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ présente respectivement un périmètre de longueur l ₀ , h, l ₂ , l ₃ , l ₄ , I5.

La deuxième étape consiste à déterminer une ou plusieurs longueurs curvilignes depuis la jonction entre la bride et le corps jusqu'à un ou plusieurs des cercles appartenant à la bride, lesdits cercles appartenant à un plan perpendiculaire à la direction axiale et ayant pour centre un point appartenant à l'axe de révolution, en fonction de leur distance par rapport à l'axe de révolution et de la position de leur centre sur l'axe de révolution.

Dans le cas où une arête nette réalise la jonction entre la bride et le corps, les longueurs curvilignes à déterminer entre la jonction et les cercles appartenant à la bride sont des longueurs rectilignes s'étendant selon la direction d'extension D _E . Ainsi, dans cette configuration, les longueurs depuis la jonction sont aisées à déterminer.

Dans le cas où un congé réalise la jonction entre la bride et le corps, les longueurs curvilignes à déterminer entre la jonction et les cercles appartenant à la bride ne sont pas rectilignes.

Dans notre exemple, il faut tenir compte du congé entre le corps 1 et la bride 2. Ainsi, il faut donc déterminer les longueurs curvilignes entre la jonction et les cercles appartenant à la bride 2.

On reprend les points A _o , Ai, A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ pour lesquels les longueurs de périmètre associées lo, h, l ₂ , I3, I4, 15 sont connues. En reportant les longueurs curvilignes entre les points A _o , Ai, A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ sur la direction de prolongement D _P , comme illustré sur la figure 3, on obtient un ensemble correspondant de points B _o , Bi, B ₂ , B ₃ , B ₄ , B ₅ séparés par les longueurs curvilignes ei, e ₂ , e ₃ , e ₄ , e ₅ . Ainsi, la longueur curviligne depuis la jonction jusqu'au cercle correspondant au point A ₄ sera la somme des longueurs ei, e ₂ et 63. La longueur curviligne totale e _to tai de la bride 2 depuis la jonction jusqu'à son extrémité sera donc la longueur entre B _o et B ₅ , soit la somme des longueurs ei, ei, es, e ₄ et e ₅ , comme illustré sur la figure 3.

Par conséquent, chaque longueur de périmètre l ₀ , h, l ₂ , h, k, h est associée à une longueur curviligne définie à partir de la jonction ayant respectivement pour valeur 0, ei, ei+e ₂ , ei+e ₂ +es, 61+62+63+64, etotai-

De manière générale, la première étape et la deuxième étape peuvent réalisées simultanément, ou l'une après l'autre dans un ordre indifférent. A l'issue des deux premières étapes, chaque longueur curviligne partant de la jonction est associée à une longueur de périmètre.

La troisième étape consiste à déterminer la géométrie de la deuxième surface 200 du moule, qui s'étend dans le prolongement de la première surface 100 du moule selon la direction de prolongement D _P .

Comme illustré sur la figure 5, la deuxième surface 200 est conçue de sorte à présenter des ondulations dans la direction circonférentielle D _c . Ainsi, la deuxième surface 200 présente une pluralité de courbes fermées 21, 22, 23, 24, 25 d'ondulations circonférentielles à la suite les unes des autres dans le sens de la direction axiale D _A . Une courbe fermée comprend l'ensemble des points situés à une même distance curviligne de la jonction j entre la première surface 100 et la deuxième surface 200, ladite distance curviligne appartenant à la deuxième surface 200.

Les ondulations d'une même courbe fermée 21, 22, 23, 24, 25 ont une période régulière dans la direction circonférentielle D _c . Les ondulations des courbes fermées 21, 22, 23, 24, 25 sont composées d'une alternance continue de courbes concaves et convexes selon la direction circonférentielle D _c . Les ondulations des courbes fermées 21, 22, 23, 24, 25 sont de préférence périodiques, et éventuellement sinusoïdales ou globalement sinusoïdales, comme illustré sur la figure 5.

Les ondulations d'une même courbe fermée 21, 22, 23, 24, 25 présentent une pluralité de maximums et une pluralité de minimums, la pluralité de maximums étant répartis sur un cercle dont le centre appartient à l'axe de révolution A de la première surface 100, et la pluralité de minimums étant répartis sur un cercle dont le centre appartient à l'axe de révolution A de la première surface 100. Ainsi, les ondulations d'une même courbe fermée 21, 22, 23, 24, 25 ont une amplitude constante dans la direction circonférentielle D _c . Les minimums sont définis comme les points des courbes fermées 21, 22, 23, 24, 25 les plus proches de l'axe de révolution A, et les maximums sont définis comme les points des courbes fermées 21, 22, 23, 24, 25 les plus éloignés de l'axe de révolution A.

Les points d'inflexion d'une même courbe fermée 21, 22, 23, 24, 25 d'ondulations sont répartis sur un cercle dont le centre appartient à l'axe de révolution de la première surface.

L'amplitude et le nombre des ondulations des courbes fermées 21, 22, 23, 24, 25 sont choisis de sorte à permettre le passage de la tête de dépose automatique de fibre en tout point de la deuxième surface 200. Ainsi, l'amplitude ne doit pas être trop importante afin de permettre le passage de ladite tête, ou de pouvoir déposer plusieurs mèches à la fois.

Dans l'exemple illustré sur les figures 4 à 7, les minimums de toutes les courbes fermées d'ondulations circonférentielles sont répartis sur des cercles de rayons identiques, et de même rayon que le cercle 20 formant la jonction j entre la première surface 100 et la deuxième surface 200. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les minimums de toutes les courbes fermées d'ondulations circonférentielles sont répartis sur des cercles de rayons identiques, mais de rayon supérieur au rayon du cercle formant la jonction entre la première surface et la deuxième surface. On ne sort pas non plus du cadre de l'invention si les minimums de chaque courbe fermée d'ondulations circonférentielle sont répartis sur des cercles de rayons différents, pourvu que lesdits rayons soient supérieurs au rayon du cercle formant la jonction entre la première surface et la deuxième surface.

On ne sort pas non plus du cadre de l'invention si ce sont les points d'inflexions de toutes les courbes fermées d'ondulations circonférentielles qui sont répartis sur des cercles de rayons identiques, et de même rayon que le cercle formant la jonction entre la première surface et la deuxième surface. Plus l'on s'éloigne de la jonction j entre la première surface 100 et la deuxième surface 200 dans la direction axiale D _A , plus les courbes fermées 21, 22, 23, 24, 25 d'ondulations circonférentielles présentent progressivement une grande amplitude, comme illustré sur les figures 4 à 7.

La longueur curviligne de chacune des courbes fermées 21, 22, 23, 24, 25 d'ondulations circonférentielles dépend de la distance curviligne de ladite courbe fermée 21, 22, 23, 24, 25 par rapport à la jonction j entre la première surface 100 et la deuxième surface 200. En utilisant les couples périmètre/longueur curviligne définie à partir de la jonction (h ; ej, (l ₂ ; 61+62), (I3 ; 61+62+63), (k ; 61+62+63+64), (I5 ; e _to tai) déterminés à l'issue des première et deuxième étapes, on obtient que la longueur curviligne d'une courbe fermée 21, 22, 23, 24, 25 d'ondulations circonférentielles située à une distance curviligne donnée de la jonction j est la longueur de périmètre h, l ₂ , h, I4, I5 précédemment associée à ladite distance curviligne ei, ei+e2, 61+62+63, 61+62+63+64, e _to tai définie à partir de la jonction j.

Ainsi les courbes fermées 21, 22, 23, 24, 25 d'ondulations circonférentielles ont respectivement une longueur curviligne h, I2, h, I4, I5 lorsque qu'elles sont éloignées de la jonction j respectivement d'une distance curviligne ei, ei+e ₂ , ei+e ₂ +e3, 61+62+63+64, etotal-

Comme illustré sur les figures 6 et 7, la deuxième surface 200 est conçue de sorte à présenter des courbures 32, 33 dans la direction de prolongement D _P . Ainsi, les distances ei, e ₂ , e ₃ , e ₄ , e _to tai peuvent ne pas être rectilignes selon leur position sur la deuxième surface 200. Ces courbures 32, 33, dites « de correction » sont nécessaires afin de limiter les contraintes lors de la déformation de l'ensemble drapé, principalement à la jonction entre le corps et la bride. En effet, si les distances ei, e ₂ , e ₃ , e ₄ , e _to tai étaient rectilignes, comme c'est le cas dans l'état antérieur, la distance entre la jonction j et l'extrémité de la deuxième surface 200 varierait selon sa position par rapport aux ondulations circonférentielles.

Par exemple, si les minimums de toutes les courbes fermées d'ondulations circonférentielles sont répartis sur des cercles de même rayon que le cercle 20 formant la jonction j entre la première surface 100 et la deuxième surface 200 comme dans notre exemple (voir figure 5), la distance rectiligne entre la jonction j et l'extrémité de la deuxième surface 200 serait plus courte dans le creux des ondulations circonférentielles et plus grande sur la bosse des ondulations circonférentielles. Ainsi, au moment de la déformation de l'ensemble drapé, il manquerait de la longueur dans la direction d'extension D _E à plusieurs endroits de la bride 2, ce qui créerait des contraintes dans le matériau composite de la pièce 4.

Les courbures de correction 32, 33 présentées par la deuxième surface 200 dans la direction de prolongement D _P présentent au moins un point d'inflexion, comme illustré sur la figure 6. Les courbures de correction 32, 33 présentées par la deuxième surface 200 dans la direction de prolongement D _P peuvent être des portions d'une courbe d'ondulations oscillant entre un maximum et un minimum.

La deuxième surface 200 peut également comprendre des longueurs rectilignes 31, qui s'étendent depuis la jonction j vers l'extrémité de la surface 200 selon la direction de prolongement D _P .

Toutes les courbures de correction 32, 33 et longueurs rectilignes 31 de la deuxième surface 200 dirigées selon la direction de prolongement D _P présentent une longueur curviligne identique, de valeur e _to tai déterminée lors des étapes précédentes, comme illustré sur la figure 7. En outre, la distance curviligne parcourue par une courbure de correction 32, 33 ou par une longueur rectiligne 31 selon la direction de prolongement D _P entre la jonction j et une courbe fermée 21, 22, 23, 24 ou 25 d'ondulations circonférentielles aura respectivement pour valeur ei, ei+e2, 61+62+63, 61+62+63+64, etotal-

On obtient ainsi un ensemble de points Co, Ci, C2, C3, C ₄ , C ₅ situés à l'intersection entre une longueur rectiligne 31 (ou une courbure de correction 32, 33) et chacune des courbes fermées 21, 22, 23, 24, 25 d'ondulations circonférentielles. Lorsque la portion drapée sur la deuxième surface 200 sera déformée dans la direction d'extension D _E , chaque point au contact d'un point Co, Ci, C2, C3, C ₄ , C ₅ sera respectivement situé à l'emplacement du point A _o , Ai, A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ de la bride choisi lors de la première ou de la deuxième étape.

Finalement, les paramètres des ondulations circonférentielles et des courbures de correction 32, 33 de la deuxième surface 200, comme l'amplitude ou les rayons de courbure, sont choisis de sorte à permettre le passage de la tête de dépose automatique de fibre en tout point de la deuxième surface 200.

La conception d'une géométrie de drapage décrite précédemment permet ainsi de réaliser un moule adapté pour un drapage automatique de fibres (AFP). Le moule peut être réalisé par fabrication additive, ou selon les moyens de fabrication usuels tels que l'usinage ou la fonderie. Le moule peut se présenter en plusieurs parties séparables plutôt que d'un seul tenant, afin de faciliter la ou les opérations de démoulage.

Nous allons maintenant décrire en relation avec les figures 8 et 9 un procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite comprenant au moins une étape de drapage par placement automatique de fibres sur un moule conçu tel que décrit précédemment.

La figure 8 illustre schématiquement la structure d'une tête de dépose 1 d'un dispositif de mise en oeuvre d'une technique AFP. La structure de la tête de dépose 1 est bien connue. La tête de dépose 1 est alimentée par une bande ou une mèche fibreuse 30.

La bande ou la mèche fibreuse 30 peut être sèche ou imprégnée. La bande ou la mèche fibreuse 30 peut par exemple être imprégnée par une suspension aqueuse comprenant des particules de précurseur de matrice, être imprégnée par un polymère thermodurcissable ou être imprégnée par un polymère thermoplastique, comme décrit dans le document FR3062336A1.

La bande ou la mèche fibreuse 30 peut être acheminée par un élément de convoyage 5 jusqu'à un élément d'application de la pression 7 situé du côté des surfaces 100 et 200 du moule de drapage. L'élément de convoyage 5 est ici sous la forme d'un couple de rouleaux contrarotatifs 5a et 5b entre lesquels la bande ou la mèche 30 est présente. L'élément de convoyage 5 permet de faire avance la bande ou la mèche 30 jusqu'à l'élément d'application de la pression 7. L'élément d'application de la pression 7 applique une pression sur la bande ou la mèche 30 afin de réaliser un dépôt sur les première et deuxième surfaces 100 et 200 du moule de drapage. L'élément d'application de la pression 7 est ici sous la forme d'un rouleau. La tête de dépose 1 peut, en outre, comporter un élément chauffant 9 situé au voisinage de l'élément d'application de la pression 7. Cet élément chauffant 9 permet, dans le cas d'une bande ou d'une mèche 30 imprégnée par un polymère thermoplastique ou thermodurcissable, de chauffer la bande ou la mèche 30 imprégnée lors de son dépôt afin de fluidifier le polymère et ainsi de conférer le pouvoir d'adhésion souhaité à la bande ou à la mèche 30 déposée.

Lors du dépôt, la tête de dépose 1 est mobile afin d'appliquer la bande ou la mèche 30 sur une première zone déterminée du moule de drapage, par exemple sur une portion de la première surface 100 du moule. Une fois l'application réalisée sur cette première zone, un élément de découpe 11 de la tête de dépose 1 coupe la bande ou la mèche 30. Après cette découpe, on obtient ainsi le dépôt d'une première structure fibreuse, formée par un premier tronçon de la bande ou de la mèche 30, sur la première zone du moule.

La formation de l'ébauche est ensuite poursuivie par avancée de la bande ou de la mèche 30 dans la tête de dépose 1 jusqu'à l'élément d'application de la pression 7 par actionnement de l'élément de convoyage 5. La tête de dépose 1 peut être déplacée afin de réaliser le dépôt de la mèche ou de la bande 30 sur une deuxième zone du moule. Le dépôt d'une deuxième structure fibreuse, formée par un deuxième tronçon de la bande 30, sur la deuxième zone du moule est alors obtenu d'une manière similaire à celle décrite précédemment.

La réalisation de l'ébauche est ensuite poursuivie par dépôt de plusieurs autres structures fibreuses de la même manière que décrite précédemment, jusqu'à recouvrir la première surface 100 et la deuxième surface 200.

Des traitements chimiques ou thermiques peuvent ensuite être réalisés sur l'ébauche selon la nature des structures fibreuses drapées.

On obtient alors une ébauche fibreuse réalisée par drapage comme illustré sur la figure 9, comprenant une première portion lb ayant été drapée sur la première surface 100, et une deuxième portion 2c ayant été drapée sur la deuxième surface 200. La première portion lb et la deuxième portion 2c forment une ébauche fibreuse. On procède ensuite à la déformation de l'ébauche fibreuse de sorte à obtenir une préforme fibreuse, en déformant la deuxième portion 2c drapée sur la deuxième surface 200 de sorte à l'étendre selon la direction d'extension D _E . La deuxième portion 2c est alors positionnée de sorte à avoir la géométrie 2b de la bride 2 à réaliser. Grâce à la géométrie particulière de la deuxième surface 200 utilisée pour draper la deuxième portion 2c, la deuxième portion 2c se déforme parfaitement de sorte à ce que chaque courbe fermée d'ondulations 21, 22, 23, 24, 25 devienne un cercle de la bride 2 à réaliser présentant un diamètre adapté et de sorte à ce que chaque courbure de correction 32, 33 s'étende dans la direction d'extension D _E . Ainsi, il n'y a pas de contraintes importantes dans les fibres de la deuxième portion, en particulier à la jonction entre la première portion le et la deuxième portion 2c déformée aux dimensions de la bride 2 à réaliser.

On peut ensuite procéder au traitement thermique de la préforme fibreuse ainsi obtenue afin de former la matrice, si cette étape n'a pas encore été réalisée, de sorte à obtenir la pièce finale 4, ou au moins une pièce intermédiaire proche de la pièce finale 4.

Les procédés décrits précédemment peuvent également être adaptés pour la réalisation d'une pièce en matériau composite comprenant un corps présentant une ouverture selon une direction axiale, ladite pièce comprenant en outre une bride présente autour de ladite ouverture selon une direction circonférentielle et s'étendant selon une direction d'extension sensiblement dirigée selon la direction axiale. Une telle pièce est par exemple illustrée sur la figure 5B du document W02012/046020. Par exemple, on ne sort pas du cadre de l'invention si la pièce en matériau composite présente globalement une forme de disque percé, avec une protubérance cylindrique présente circonférentiellement autour de l'orifice. Dans ce cas, la première surface présentera une forme de couronne (au sens géométrique) ayant la forme du corps à réaliser, qui encerclera la deuxième surface en forme générale de couronne présentant des ondulations circonférentielles et des courbures de correction.