MATERIAU COMPOSITE ET PIECE COUDEE CORRESPONDANTE

L'invention concerne un procédé de réalisation d'un élément structurel coudé et d'une pièce coudée en matériau composite, et un élément structurel coudé et une pièce coudée en matériau composite obtenue par le procédé de l'invention.

Les pièces coudées, présentant par exemple une section en L ou en V, nécessitent une fabrication complexe. De telles pièces coudées, notamment lorsqu'elles sont profilées en vue de performances hydrodynamiques ou aérodynamiques, sont le siège de transmission d'efforts importants au niveau du coude.

Or les pièces coudées réalisées au moyen de procédés de fabrication classiques présentent une fragilité au niveau de la portion coudée. Par exemple, dans le cas de pièces réalisées par collage d'une structure extrados sur une structure intrados, la surface de collage constitue une zone de faiblesse et la structure de la pièce ne reprend pas les efforts dans le sens du décollage de l'intrados et de l'extrados. Pour résoudre ce problème, certains procédés prévoient le boulonnage de l'intrados et de l'extrados mais il s'agit d'une solution complexe à mettre en œuvre, coûteuse et peu fiable.

Il est connu des procédés de réalisation d'une pièce coudée en matériau composite palliant en partie les inconvénients précités. Ces procédés comprennent la réalisation de plis de fibres superposés. Cependant, un phénomène de délaminage ou décollement des plis intervient au niveau du coude, notamment suite à une mise sous contrainte de la pièce coudée. Ce phénomène de délaminage ou décollement des plis fragilise la pièce au niveau du coude.

Plusieurs techniques sont utilisées pour empêcher ou retarder le délaminage dans les pièces en matériau composite parmi lesquelles l'insertion avant polymérisation de tiges ou de fils de renfort traversant les plis dans la portion coudée. Cependant, ces techniques sont complexes à mettre en œuvre en particulier pour des pièces de forte épaisseur.

Le but de l'invention est de proposer une solution visant à limiter le délaminage ou décollement des plis dans les pièces coudées réalisées en matériau composite.

A cet effet, l'invention propose un procédé de réalisation d'un élément structurel coudé comportant une première portion s 'étendant selon une première direction, appelée également première direction d'élongation, une deuxième portion s' étendant selon une deuxième direction, appelée également deuxième direction d'élongation, et une portion de jonction coudée ou incurvée reliant la première portion à la deuxième portion, la réalisation de l'élément structurel coudé comprenant :

- la réalisation de plis superposés par application de fibres continues unidirectionnelles s 'étendant longitudinalement de la première portion à la deuxième portion, et

- le bobinage d'un lien autour des plis dans la portion de jonction. Les fibres continues unidirectionnelles s'étendent longitudinalement de la première portion à la deuxième portion, c'est-à-dire que les fibres s'étendent selon la première direction dans la première portion et selon la deuxième direction dans la deuxième portion. Les fibres sont donc orientées de sorte à reprendre les contraintes principales de l'élément structurel coudé. Le bobinage, également appelé enroulement filamentaire, qui est localisé au niveau du coude, permet de limiter le phénomène de délaminage ou décollement des plis en particulier suite à une mise sous contrainte de l'élément structurel coudé, en particulier lorsque l'élément structurel est sollicité dans le sens de l'ouverture. Le procédé de l'invention est simple à mettre en œuvre, adapté à la production en grande série, peu coûteux et fiable, il permet la réalisation de pièces coudées robustes et légères.

On entend par élément coudé, un élément comportant un angle ou une courbure brusque. L'élément coudé peut présenter une section en L ou en V orthogonalement à l'arête de l'angle ou au congé de la courbure. Ces éléments structurels courbés peuvent être utilisés pour réaliser des assemblages entre les éléments de voilure ou de portance et des éléments poutres transmettant les efforts à la structure principale.

Selon une réalisation particulière de l'invention, l'élément structurel coudé est réalisé par drapage, chaque pli est réalisé par application d'une ou plusieurs bandes sur une surface de drapage ou sur des bandes du pli précédent, chaque bande étant formée d'une ou plusieurs fibres. Le drapage permet d'obtenir une structure rigide, robuste et légère. La largeur de la bande est avantageusement choisie de manière à réaliser chaque pli par drapage d'une seule bande, chaque bande étant selon un mode de réalisation formée d'une seule fibre.

Selon une réalisation particulière de l'invention, le ratio largeur sur épaisseur (L/E) de l'élément structurel coudé, au moins au niveau de la portion coudée, est au plus égal à 1 et de préférence au plus égal à 1/2, mieux encore au plus égal à 1/3. Plus le ratio largeur sur épaisseur est faible, plus l'effort résultant de la tension présente dans le bobinage s'exerce dans le sens du compactage des plis entre eux et donc plus l'effort résultant s'oppose au délaminage ou au décollement des plis.

La section transversale de l'élément structurel coudé, qui est perpendiculaire aux fibres continues unidirectionnelles, peut être rectangulaire. Selon une variante de réalisation, cette section transversale présente une forme générale rectangulaire avec des angles arrondis, par exemple une section oblongue avec deux extrémités sensiblement en demi- ronds, ceci afin de faciliter le bobinage et, suivant le type de lien, éviter une rupture du lien lors du bobinage.

Selon une réalisation particulière de l'invention, le bobinage du lien est réalisé à 90° de l'orientation des fibres unidirectionnelles continues des plis superposés. Le bobinage comporte plusieurs spires, aussi, pour décaler les spires les unes par rapport aux autres, l'angle de bobinage varie légèrement au cours du bobinage. Un tel bobinage permet de maintenir un effort sur les plis s 'opposant au délaminage ou au décollement des plis. Le bobinage peut se prolonger de part et d'autre du bobinage à 90° sur la première portion et la deuxième portion, par exemple par un bobinage à +/- 45° de l'orientation des fibres des plis. Le bobinage comprend de préférence plusieurs couches ou plis superposés.

Selon une réalisation particulière de l'invention, chaque pli est réalisé sans courbure dans le plan de la fibre, selon une trajectoire dont la projection dans un plan tangent au pli est rectiligne. C'est-à-dire que les plis sont réalisés par un drapage sans steering selon le terme anglais communément utilisé par l'homme du métier. L'absence de steering limite la présence de plissement dans les plis, la présence de plissement étant un facteur favorisant le délaminage ou décollement des plis.

Selon une réalisation particulière de l'invention, les plis sont réalisés par application au contact, au moyen d'un rouleau d'application ou de compactage. L'application au contact est classiquement appelée drapage par placement de fibre. Le drapage par placement de fibre permet de renforcer structurellement l'élément réalisé. En effet, les fibres sont compactées au moyen d'un rouleau de sorte à assurer une cohésion importante entre les fibres et à augmenter la densité de matière afin de renforcer la résistance de l'élément structurel coudé aux contraintes principales. Dans le drapage par placement de fibres, les fibres continues sont déposées au contact sur l'outillage de drapage pour former plusieurs plis dans des orientations définies. Le placement de fibres est avantageusement automatisé au moyen d'une tête de placement de fibres, connue en soi, comportant un rouleau de compactage destiné à venir en contact contre l'outillage pour appliquer une bande formée d'une ou plusieurs fibres plates continues, et un système de guidage pour guider la ou les fibres sur ledit rouleau, par déplacement relatif de la tête d'application par rapport à la surface de drapage selon différentes trajectoires.

Selon un mode de réalisation, les plis sont réalisés par application de fibres continues unidirectionnelles sur la surface de drapage d'un outillage de drapage présentant une portion convexe correspondant à la concavité de l'élément structurel souhaité avant bobinage. L'utilisation d'un tel outillage permet un drapage sans steering, et d'éviter tout plissement de fibres pouvant résulter d'une étape de formage.

Les fibres sont par exemple des fibres de carbone, des fibres de verre ou des fibres synthétiques. Lesdites fibres continues unidirectionnelles se présentent de préférence sous la forme de fibres continues unidirectionnelles plates, classiquement appelées mèches, comprenant une multitude de filaments. Les fibres présentent par exemple des largeurs d'un huitième de pouce, un quart de pouce ou un demi-pouce (1/8", 1/4" ou 1/2"). Dans la présente, le terme « fibres » désigne également des fibres de plus grande largeur, supérieure à 1/2 pouce, par exemple d'un pouce ou de deux pouces, classiquement appelées bandes dans la technologie du placement. Les fibres déposées peuvent être des fibres sèches munies d'un liant, ou des fibres préimprégnées de polymère thermodurcissable ou thermoplastique.

Selon des réalisations particulières de l'invention, les fibres utilisées sont des fibres sèches munies d'un liant, et/ou des fibres pré-imprégnées d'un ou plusieurs polymères, dits d'imprégnation thermoplastique et/ou thermodurcissable, le procédé comprenant en outre de préférence le chauffage du liant et/ou du polymère des fibres pendant et/ou après la réalisation de plis.

Selon une première réalisation, les fibres utilisées sont des fibres sèches, comprenant moins de 10% en poids de liant, de préférence moins de 5% en poids de liant, chaque élément structurel coudé réalisé à partir de fibres sèches étant par la suite soumis à une opération d'imprégnation d'un polymère pour former un élément composite. Les éléments structurels coudés réalisés à partir de fibres sèches avec liant comprennent une faible quantité de liant, généralement inférieure à 5 %, permettant de maintenir la cohésion des plis de l'élément structurel coudé, tout en autorisant son imprégnation ultérieure. Les éléments structurels coudés réalisés à partir de fibres sèches sont obtenus par application de fibres sèches munies d'un liant et/ou par application de fibres sèches, sans liant, et application de liant, par exemple par pulvérisation d'un liant liquide et/ou la projection d'un liant sous forme de poudre, sur la surface d'application et/ou les fibres sèches préalablement drapées. Avant bobinage, l'élément structurel coudé est soumis à l'opération d'imprégnation de polymère, par exemple par injection ou infusion, afin de former la matrice.

Selon une deuxième réalisation, les fibres utilisées sont des fibres préimprégnées d'un ou plusieurs polymères, comprenant au moins 30% en poids d'un ou plusieurs polymères thermoplastiques et/ou thermodurcissables, dits d'imprégnation, de préférence au moins de 40% en poids, le ou lesdits polymères constituant la matrice de l'élément structurel coudé composite final. Dans le cas d'un polymère thermodurcissable, l'élément structurel coudé est soumis à une opération de cuisson, de préférence avant l'opération de bobinage. Dans le cas, d'un polymère thermoplastique, une consolidation in situ du polymère peut être effectuée en cours de drapage et/ou l'élément structurel coudé peut par la suite être soumis à une opération de consolidation.

Selon une réalisation particulière de l'invention, le lien est formé d'une ou plusieurs fibres et/ou d'un ou plusieurs fils Les fibres ou les fils du lien sont avantageusement dans le même matériau que les plis de sorte à permettre une continuité structurelle dans l'élément structurel coudé réalisé. Selon un mode de réalisation, le lien est formé d'une fibre qui est identique à celle utilisée pour le drapage des plis. En particulier, dans le cas de fibres pré-imprégnées d'un ou plusieurs polymères, le chauffage pendant le bobinage permet l'adhésion des fibres et/ou des filaments entre eux afin de renforcer la cohésion entre les différentes strates, plis ou lien, de l'élément structurel coudé réalisé.

Selon une réalisation particulière de l'invention, la réalisation de l'élément structurel coudé comprend la réalisation de plis supplémentaires sur les plis existants par application de fibres continues unidirectionnelles en dehors de la portion de jonction. La réalisation de plis supplémentaires permet de combler le décroché introduit dans l'élément structurel coudé par le bobinage. En particulier dans le cas d'un assemblage d'éléments structurels coudés bord à bord, l'absence de décroché permet aux éléments structurels coudés d'être jointifs.

L'invention concerne également un procédé de réalisation d'une pièce coudée comprenant la réalisation d'au moins deux éléments structurels coudés selon l'invention, et l'assemblage desdits au moins deux éléments structurels coudés par des moyens d'assemblage pour former la pièce coudée.

Un tel procédé permet une fabrication modulaire de pièces coudées en constituant une partie structurelle avec plusieurs éléments structurels coudés produits en série. Le procédé selon l'invention permet de proposer des pièces coudées, sous forme de profilé de longueur importante, présentant une bonne résistance au délaminage, utilisable dans de nombreuses applications, en combinant plusieurs éléments structurels coudés, présentant en particulier un rapport épaisseur sur largeur inférieur ou égale à 1. L'assemblage des éléments structurels coudés est réalisé par assemblage mécanique, de préférence par collage, des éléments structurels coudés les uns aux autres et/ou à un support d'assemblage. Selon d'autres exemples, l'assemblage est réalisé par boulonnage transverse, par thermo soudage ou surmoulage d'un support d'assemblage.

Selon une réalisation particulière de l'invention, l'assemblage desdits au moins deux éléments structurels coudés est réalisé de manière à ce que les éléments structurels coudés soient bord à bord, parallèlement les uns aux autres, de manière à former une pièce coudée sous forme de profilé en L par exemple. L'assemblage des éléments structurels coudés bord à bord permet d'obtenir une pièce sans discontinuité de matière ce qui contribue à lui conférer une structure robuste.

Selon une réalisation particulière de l'invention, le procédé comprend le bobinage d'un lien autour d'au moins deux éléments structurels coudés bord à bord au moins au niveau des portions de jonction, pour assembler les éléments structurels coudés et former un sous-ensemble. La pièce coudée est formée d'un sous-ensemble ou de plusieurs sous-ensembles assemblés entre eux dans une étape ultérieure.

Selon une réalisation particulière de l'invention, l'assemblage desdits au moins deux éléments structurels coudés est réalisé de manière à ce que les éléments structurels coudés soient montés sur un support d'assemblage. Le support d'assemblage constitue par exemple une portion de l'enveloppe conférant à la pièce coudée la forme aérodynamique ou hydrodynamique souhaitée. Les éléments structurels coudés sont montés sur le support d'assemblage par assemblage mécanique par exemple par boulonnage, par collage ou par thermo soudage. Cette réalisation particulière permet de répartir les éléments structurels coudés le long de la pièce coudée de sorte à allier d'une part robustesse et d'autre part légèreté et économie de matière.

Selon des variantes de l'invention, l'enveloppe est rapportée ultérieurement à l'assemblage des éléments structurels coudés par collage ou assemblage mécanique ou l'enveloppe est obtenue par surmoulage à partir des éléments structurels coudés.

Selon un autre mode de réalisation, des éléments structurels coudés sont assemblés bord à bord par leurs premières portions, parallèlement les uns aux autres, deux éléments structurels coudés adjacents étant disposés de sorte que leurs deuxièmes portions s'étendent dans des directions opposées de manière à former une pièce coudée sous forme de profilé en forme générale de T. Les éléments structurels coudés peuvent être assemblés à un support d'assemblage par leurs deuxièmes portions, l'espace compris entre deux deuxièmes portions orientées dans la même direction pouvant être comblés par un matériau de remplissage, par exemple de la résine.

L'invention concerne également un élément structurel coudé comportant une première portion s' étendant selon une première direction, une deuxième portion s 'étendant selon une deuxième direction, et une portion de jonction incurvée reliant la première portion à la deuxième portion, l'élément structurel coudé comprenant :

- des plis superposés par application de fibres continues unidirectionnelles s 'étendant longitudinalement de la première portion à la deuxième portion, et

- un lien bobiné autour des plis dans la portion de jonction.

L'invention concerne également une pièce coudée comprenant au moins deux éléments structurels coudés selon l'invention assemblés par des moyens d'assemblage pour former la pièce coudée.

Par rapport aux pièces coudées de l'art antérieur, la pièce coudée selon l'invention comporte des éléments structurels coudés réalisés d'un seul tenant sans fragilité ni point de faiblesse au niveau de la portion de jonction. De telles pièces peuvent être utilisées pour la fabrication d'ailes profilées aérodynamiques ou hydrodynamiques et en particulier pour la fabrication d'ailerette pour avion, classiquement appelée winglet, ou pour la fabrication de foil, appendice hydrodynamique de la coque d'un voilier transmettant une force de portance à la coque de manière à la surélever par rapport à la surface de l'eau.

Le procédé selon l'invention peut avantageusement être utilisé pour la réalisation de pièces dans le domaine de la voile et de la construction navale, dans le domaine aéronautique, dans le domaine automobile et plus généralement des transports ou dans le domaine de l'énergie et en particulier dans le domaine de l'éolien.

D'autres caractéristiques et avantages innovants ressortiront de la description ci-après, fournie à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- La figure 1 représente une vue schématique en perspective d'un exemple d'élément structurel coudé obtenu après une première étape d'un procédé selon l'invention ;

- La figure 2 représente une vue schématique en perspective de l'élément structurel coudé de la figure 1 après une deuxième étape du procédé selon l'invention ;

- La figure 3 représente une vue schématique en perspective de l'élément structurel coudé de la figure 2 après une troisième étape du procédé selon l'invention ;

- La figure 4 représente une vue schématique en perspective d'une pièce coudée obtenue suite à l'assemblage bord à bord d'éléments structurels coudés obtenus suite à la deuxième étape ou à la troisième étape du procédé selon l'invention ;

- La figure 5 représente une vue schématique en perspective d'une pièce coudée obtenue suite à l'assemblage sur un support d'assemblage d'éléments structurels coudés obtenus suite à la deuxième étape ou à la troisième étape du procédé selon l'invention ;

- La figure 6 est une vue schématique de côté illustrant l'opération de drapage d'un élément structurel coudé ;

- La figure 7 est une section transversale partielle et schématique de la coque d'un bateau comportant un foil fabriqué à partir du procédé de l'invention ;

- La figure 8 représente une section schématique du foil selon le plan de coupe VIII-VIII de la figure 7, le foil étant réalisé selon un premier mode de réalisation de l'invention ;

- La figure 9 représente une vue schématique en perspective d'une portion du foil de la figure 8 ;

- La figure 10 représente une section schématique du foil selon le plan de coupe VIII-VIII de la figure 7, le foil étant réalisé selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et

- La figure 1 1 représente une vue schématique de côté d'un l'élément structurel coudé avant bobinage, utilisé pour le foil de la figure 10.

La figure 1 montre un exemple d'élément structurel coudé 10 obtenu après une première étape d'un procédé selon l'invention. L'élément structurel coudé 10 présente une forme en L et comporte une première portion 1 1 s 'étendant selon une première direction X d'élongation, une deuxième portion 13 s'étendant selon une deuxième direction Z d'élongation, la deuxième portion 13 étant reliée à la première portion 1 1 par une portion de jonction 12 incurvée.

La portion de jonction 12 présente une courbure brusque effectuant la transition entre la première direction X et la deuxième direction Z, ces première et deuxième directions étant orthogonales entre elles.

L'élément structurel coudé 10 est constitué d'une superposition de plis 101 , 102. Chaque pli est formé d'une bande comportant une seule fibre continue présentant une forme de ruban plat de largeur constante et s'étendant suivant la première direction X dans la première portion 1 1 et selon la deuxième direction Z dans la deuxième portion 13. Dans la portion de jonction 12, la fibre suit la courbure. L'élément structurel coudé présente deux faces latérales 103 opposées, qui sont ici sensiblement planes, une face intérieure concave 104 et une face extérieure 105 convexe.

Selon d'autre mode de réalisation, l'élément structurel coudé 10 présente une forme générale en V, la portion de jonction reliant la première portion et la deuxième portion de sorte que la première portion et la deuxième portion forme un angle inférieur à 90°, ou une forme générale en V évasé, la première portion et la deuxième portion formant alors un angle supérieur à 90°.

Chaque pli est réalisé sans courbure dans le plan de la fibre, selon une trajectoire dont la projection dans un plan tangent au pli est rectiligne. C'est- à-dire que les plis sont réalisés par un drapage sans steering selon le terme anglais communément utilisé par l'homme du métier. L'absence de steering est par exemple obtenue en orientant les fibres selon une orientation formant en tout point un angle de 90° avec la ligne du congé ou axe de courbure de la portion de jonction. Selon un autre mode de réalisation, la première et deuxième directions ne sont pas orthogonales à l'axe de courbure de la portion de jonction, les fibres étant de biais par rapport audit axe de courbure.

Les plis sont superposés dans l'épaisseur E de l'élément structurel coudé 10. L'épaisseur est donc orthogonale au plan des fibres et correspond à la distance entre la face intérieure 104 et la face extérieure 105. Dans l'exemple de la figure, la largeur L de l'élément structurel coudé se confond avec la largeur des fibres qui le constituent et correspond à la distance entre les faces latérales 103. Plus le ratio largeur sur épaisseur (L/E) est faible, plus l'effort résultant de la tension présente dans le bobinage ultérieur s'exerce dans le sens du compactage des plis entre eux et donc plus l'effort résultant s'oppose au délaminage ou au décollement des plis. A titre d'exemple, le ratio largeur sur épaisseur est de 1/4.

En variante, chaque pli comporte une ou plusieurs bandes, chaque bande comportant une ou plusieurs fibres.

La figure 2 montre l'élément structurel coudé 10 après une deuxième étape du procédé selon l'invention. A l'issue de la deuxième étape, l'élément structurel coudé 10 comporte en outre un lien 120 bobiné autour des plis 101, 102 dans la portion de jonction 12. Le lien est bobiné sensiblement selon le rayon de courbure de sorte à être à 90° de l'orientation des plis. En variante, le lien est en outre bobiné à +/- 45° de l'orientation des plis de part et d'autre de la portion de jonction 12.

Le lien est bobiné sous tension de manière à exercer un effort de compactage sur les plis afin de limiter le délaminage ou le décollement des plis. A titre d'exemple, le bobinage est réalisé au moyen d'une machine de bobinage, en appliquant une tension comprise entre 2 daN et lOdaN, de préférence de 5daN à lOdaN.

Le lien 120 est formé d'une ou plusieurs fibres et/ou ou d'un ou plusieurs fils. Le bobinage est par exemple réalisé avec un lien constitué d'une fibre pré-imprégnée d'un polymère thermoplastique, identique à celle utilisée pour effectuer les plis, le bobinage comprenant par exemple 4 couches ou plis superposés, et est réalisé en appliquant un chauffage afin d'obtenir une consolidation in situ du polymère.

La figure 3 montre l'élément structurel coudé 10 après une troisième étape du procédé de l'invention. A l'issue de la troisième étape, l'élément structurel coudé 10 comporte en outre des plis supplémentaires sur les plis existants par application de fibres continues unidirectionnelles en dehors de la portion de jonction. La réalisation de plis supplémentaires permet de combler le décroché introduit dans l'élément structurel coudé 10 par le lien bobiné, en particulier sur ses faces latérales 103 et/ou sa face extérieure 105.

Un ou plusieurs plis supplémentaires 112, 132 sont réalisés sur chaque face latérale 103, d'une part au niveau de la première portion 11, et d'autre part au niveau de la deuxième portion 12, ces plis supplémentaires étant disposés à 90° des plis issus de la première étape. Les fibres de ces plis supplémentaires 112 de la première portion sont ici disposées dans la première direction X, et les fibres de ces plis supplémentaires 132 de la deuxième portion sont disposés dans la deuxième direction Z, chaque pli étant par exemple formé d'une bande de quatre fibres. En variante, les fibres des plis supplémentaires de la première portion sont disposées dans la deuxième direction Y, et les fibres des plis supplémentaires de la deuxième portion sont disposées dans la première direction X.

Un ou plusieurs plis supplémentaires 111, 131 sont réalisés sur la face extérieure 105 d'une part au niveau de la première portion 11 , et d'autre part au niveau de la deuxième portion 12, ces plis, chacun formé d'une fibre sont parallèles aux plis issus de la première étape.

Suivant l'utilisation ultérieure de l'élément structurel coudé, des plis supplémentaires peuvent en outre être prévus pour compenser le décroché présent sur la face intérieure 104.

Selon une variante de réalisation, les plis supplémentaires précités sont réalisés après la réalisation les plis de la première étape, et avant le bobinage.

La figure 4 montre une pièce coudée 1 obtenue suite à l'assemblage bord à bord d'éléments structurels coudés 10a, 10b, 10c obtenus suite à la deuxième étape ou à la troisième étape du procédé selon l'invention. L'assemblage des éléments structurels coudés est réalisé par assemblage mécanique par exemple par boulonnage transverse, par collage ou par thermo soudage. Les plis supplémentaires 112, 132 sur chaque face latérale facilitent l'assemblage bord à bord des éléments coudés. En alternative auxdits plis supplémentaires, les espaces entre les éléments structurels coudés générés par les bobinages sont comblés par de la résine lors de l'assemblage.

Selon une réalisation particulière de l'invention non représentée, le procédé comprend le bobinage d'un lien autour d'au moins deux éléments structurels coudés bord à bord issus de la deuxième ou de la troisième étape du procédé. La figure 5 montre une pièce coudée obtenue suite à l'assemblage sur un support d'assemblage 2 d'éléments structurels coudés 10a, 10b, 10c obtenus suite à la deuxième étape ou à la troisième étape du procédé selon l'invention. Le support d'assemblage 2 constitue une portion de l'enveloppe conférant à la pièce coudée la forme aérodynamique ou hydrodynamique souhaitée, la forme présentant au moins une courbure. Les éléments structurels coudés sont montés sur le support d'assemblage 2 par assemblage mécanique par exemple par boulonnage, par collage ou par thermo soudage. Dans l'exemple, les éléments structurels coudés sont répartis régulièrement et positionnés de sorte que la portion de jonction de chaque élément structurel coudé 10a, 10b, 10c épouse la courbure de la pièce coudée , la face extérieure 105 des éléments structurels étant disposés en vis-à-vis de la face intérieure concave du support d'assemblage.

Selon des variantes de l'invention, une enveloppe est rapportée ultérieurement à un assemblage d'éléments structurels coudés tel que décrit en référence à la figure 4, ou l'enveloppe est obtenue par surmoulage sur des éléments structurels coudés, les éléments structurels coudés étant par exemple positionnés dans un moule d'injection, un polymère étant ensuite injecté dans le moule pour former l'enveloppe.

La figure 6 illustre la première étape du procédé selon l'invention dans le cas où les plis sont réalisés par application au contact, au moyen d'un rouleau d'application ou de compactage. L'application au contact est classiquement appelée drapage par placement de fibre. Les plis de fibres continues sont drapés sur la surface de drapage ou surface d'application 40 d'un outillage de drapage 4, ladite surface de drapage correspondant à la forme de la face intérieure 104 souhaitée de l'élément structurel coudé à draper, ladite surface comprenant deux portions planes reliées par une portion convexe correspondant à la concavité de la face intérieure. En référence à la figure 6, le drapage est effectué au moyen d'une tête 3 de placement de fibres, connue en soi, permettant le drapage automatique au contact de bandes formées d'une ou plusieurs fibres. Les fibres F entrent dans la tête 3 sous la forme de deux nappes de fibres, et la tête comprend un système de guidage 31 permettant de guider les fibres vers le rouleau de compactage 32 sous la forme d'une bande de fibres dans laquelle les fibres sont disposées côte à côte, par exemple sensiblement bord à bord. La tête comprend, de part et d'autre du système de guidage, des moyens de coupe 33 pour couper individuellement chaque fibre passant dans le système de guidage, des moyens de blocage 34 pour bloquer chaque fibre venant d'être coupée, et des moyens de réacheminement 35 pour entraîner individuellement chaque fibre, ceci afin de pouvoir à tout moment stopper et reprendre l'application d'une fibre, ainsi que choisir la largeur de la bande. Le drapage d'une bande est réalisé par déplacement relatif de la tête par rapport à la surface de drapage de l'outillage de drapage. La tête comprend par exemple une structure support (non représentée) sur laquelle est monté le système de guidage et par laquelle la tête peut être assemblée à un système de déplacement, apte à déplacer la tête selon au moins deux directions perpendiculaires l'une à l'autre. La tête est par exemple prévue pour recevoir quatre fibres, et permettre l'application de bandes de 1 à 4 fibres de 6,35 mm (1/4 de pouce) de large.

A titre d'exemple, la tête est utilisée pour la réalisation d'éléments structurels coudés, à partir de fibres pré-imprégnées d'un polymère thermoplastique. Les fibres sont par exemple des fibres de carbone, plates continues, de type mèches, comprenant une multitude de fils ou filaments de carbone, avec un polymère thermoplastique présent en quantité de l'ordre de 40% en poids.

La tête 3 est équipée d'un système de chauffage (non représenté), par exemple de type lampe IR ou laser, afin de chauffer le polymère en cours d'application des fibres, et ainsi permettre au moins une adhésion des fibres des différents plis et assurer la cohésion de l'ensemble des plis de la préforme. Le système de chauffage chauffe les fibres avant leur application sur la surface d'application, ainsi que la surface d'application ou les fibres préalablement déposées, en amont du rouleau par rapport à la direction d'avancement. Chaque élément structurel est par exemple formé de 100 plis superposés, chaque pli étant formé d'une fibre. Les fibres sont orientées à 90° de l'arrondi ou axe de courbure de la portion convexe de la surface de drapage. Pour améliorer le compactage via le rouleau de compactage, des cales peuvent être ajoutées en cours de drapage, de part et d'autre des plis drapés, par exemple après chaque ensemble de 10 plis drapés. Lors du drapage, une consolidation in situ du polymère thermoplastique est réalisé.

La figure 7 représente un exemple de bateau 5 comportant une coque 6 équipée de foils 7, appendice hydrodynamique de la coque d'un voilier transmettant une force de portance à la coque de manière à la surélever par rapport à la surface de l'eau. Le foil est réalisé à partir d'un procédé selon l'invention. A titre d'exemple, le bateau est un voilier monocoque. Le foil 7 comprend deux parties reliées entre elles par un coude 702, dont une première partie 701 constituant un plan porteur et une deuxième partie 703 constituant un bras de liaison avec la coque 6, assurant lors de la marche du bateau la transmission d'efforts de redressements et d' antidérive du bateau.

La figure 8 représente une section du foil 7 selon le plan de coupe VIII- VIII de la figure 7, le foil étant réalisé selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le foil 7 comporte une pièce coudée structurelle 71 formée de plusieurs éléments structurels coudés 10' a, 10' b, 10'c assemblés bord à bord. Le foil comporte en outre une âme 72 et une peau ou enveloppe externe 73, par exemple obtenues par surmoulage à partir de la pièce coudée 71.

La figure 9 représente la pièce coudée structurelle 71 du foil de la figure 8. La pièce coudée structurelle 71 comporte une première portion 711 au niveau de la première partie 701 du foil 7, la première portion 711 étant constituée de l'ensemble des premières portions des éléments structurels coudés 10'a, 10'b, 10'c assemblés bord à bord. La pièce coudée structurelle 71 comporte en outre une deuxième portion 713 au niveau de la deuxième partie 703 du foil 7, la deuxième portion 713 étant constituée de l'ensemble des deuxièmes portions des éléments structurels coudés 10a, 10b, 10c assemblés bord à bord. La pièce coudée structurelle 71 comporte également une partie coudée 712 au niveau du coude 702 du foil 7, la partie coudée 712 étant constituée de l'ensemble des portions de jonction des éléments structurels coudés 10'a, 10'b, 10'c assemblés bord à bord. Dans un but de simplification, 1 le foil illustré ici présente une forme simple schématique en L. Le foil peut bien entendu être formé à partir d'éléments structurels coudés dont les première et deuxième portions forment un angle différent de 90°, et/ou avec une portion coudée présentant un rayon de courbure plus important et/ou dont les première et/ou deuxième portions se prolongent par des portions incurvées et/ou des portions planes.

La figure 10 représente une section du foil selon le plan de coupe VIII- VIII de la figure 8, le foil 7' étant réalisé selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le foil 7' comporte une pièce coudée structurelle 71 ' formée comme précédemment de plusieurs éléments structurels 10a", 10b", 10c". En référence à la figure 11, chaque élément structurel coudé comprend un premier ensemble de plis 106 de fibres et un deuxième ensemble de plis 107 de fibres entre lesquels est intercalé un noyau 100. Chaque élément structurel est par exemple obtenu par drapage du premier ensemble de plis 106 sur un outillage de drapage 4, tel que décrit précédemment en référence à la figure 6, positionnement d'un noyau 100 sur ce premier ensemble de plis, avec de préférence un assemblage par collage du noyau sur ledit premier ensemble, et drapage du deuxième ensemble de plis 107 sur le noyau. Un bobinage d'un lien est ensuite effectué sur au niveau de la portion coudé de cet élément structurel coudé.

Ces éléments structurels coudés résultants, éventuellement préassemblés entre eux bord à bord par collage, sont par exemple placés dans un moule à injection dans lequel l'âme 72' et l'enveloppe 73' sont réalisées par surmoulage par injection.

Le noyau est par exemple formé d'un polymère thermoplastique. Le noyau peut avoir une structure en nid d'abeille alliant légèreté et robustesse.

L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que la personne de l'art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention, en associant par exemple les différentes caractéristiques ci-dessus prises seules ou en combinaison, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.