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Title:
MANUFACTURING METHOD FOR A PREFORM FOR A TURBOMACHINE COMPONENT MADE FROM COMPOSITE MATERIAL AND CORRESOPNDING COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/205132
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a manufacturing method for a component (12) made from composite material, in particular of a turbomachine (1), the method comprising the following steps: producing a preform (20) with a fibrous reinforcement comprising a first fibrous portion (21) and a second fibrous portion (22), injecting a pressurised matrix into an injection chamber (41) of an injection mould (40), in which the preform (20) is arranged, and polymerising the preform (20). According to the invention, the method comprises a step of positioning a flexible pocket (30) that encloses a fluid and that is arranged between the first fibrous portion (21) and the second fibrous portion (22) before the injection step, the fluid being intended to apply an additional pressure to the preform (20) of the fluid during the polymerisation step.

Inventors:
MINERVINO MATTEO (FR)
GRELIN HERVÉ (FR)
FROMONTEIL DIDIER (FR)
Application Number:
PCT/FR2021/050635
Publication Date:
October 14, 2021
Filing Date:
April 09, 2021
Export Citation:
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Assignee:
SAFRAN AIRCRAFT ENGINES (FR)
International Classes:
B29C70/44; B29C43/12; B29D99/00; B29K105/06; B29L31/08
Attorney, Agent or Firm:
BARBE, Laurent et al. (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d’une pièce (12) en matériau composite, en particulier de turbomachine (1 ), le procédé comprenant les étapes suivantes : réalisation d’une préforme (20) avec un renfort fibreux comprenant une première partie fibreuse (21 ) et une deuxième partie fibreuse (22), injection d’une matrice sous pression dans une enceinte d’injection (41 ) d’un moule d’injection (40) dans lequel est disposée la préforme (20), et polymérisation de la préforme (20), caractérisé en ce qu’il comprend une étape de mise en place d’une poche (30) souple qui renferme un fluide et qui est agencée entre la première partie fibreuse (21 ) et la deuxième partie fibreuse (22) avant l’étape d’injection, le fluide étant destiné à appliquer une pression additionnelle sur la préforme (20) pendant l’étape de polymérisation.

2. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le fluide est contenu sous pression dans la poche (30) souple.

3. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression additionnelle est obtenue par une dilatation thermique du fluide dans la poche.

4. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de polymérisation est suivie d’une étape de perçage de la poche souple de manière à extraire le fluide.

5. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le perçage est réalisé dans une zone non chargée de la pièce (12) obtenue.

6. Procédé de fabrication selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pression additionnelle dans la poche (30) souple est contrôlée et pilotée via un dispositif de mise en pression (31 ) relié à la poche (30) souple.

7. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’un conduit (35) est destiné à relier la poche (30) au dispositif de mise en pression (31) et est agencé dans une zone non chargée de la pièce.

8. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le renfort fibreux est obtenu par un tissage tridimensionnel ou bidimensionnel.

9. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le renfort fibreux est réalisé en une seule pièce et la préforme comprend la première partie (21) fibreuse et la deuxième partie fibreuse (22) qui sont tissées conjointement dans une première zone (23) et une deuxième zone (24) de liaison, la préforme (20) comprenant une zone de déliaison (25) délimitée par une première et une deuxième lignes de déliaison (26, 27) et dans laquelle les première et deuxième parties sont séparées l’une de l’autre, la zone de déliaison (25) étant agencée entre les premières et deuxième zones de liaison suivant une direction longitudinale L.

10. Pièce (12) de turbomachine en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, la pièce de turbomachine étant réalisée par le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes et comprenant une première paroi et une deuxième paroi renfermant entre elles la poche souple qui est appliquée sur les surfaces internes des première et deuxième parois, la poche souple délimitant une cavité interne (19) vide.

11. Pièce (12) de turbomachine selon la revendication précédente caractérisé en ce que la pièce de turbomachine est une aube de turbomachine comprenant une pale (13) avec une surface intrados (14) portée par la première paroi et une surface extrados (15) portée par la deuxième paroi opposées suivant un axe transversal et qui sont reliées en amont par un bord d’attaque (16) et en aval par un bord de fuite (17), l’aube comprenant la cavité interne (19) creuse s’étendant à l’intérieur de la pale.

12. Turbomachine (1 ) comprenant une pièce en matériau composite selon l’une des revendications 10 et 11.

Description:
DESCRIPTION

TITRE : PROCEDE DE FABRICATION D’UNE PREFORME POUR UNE PIECE EN MATERIAU COMPOSITE DE TURBOMACHINE ET PIECE CORRESPONDANTE

Domaine de l’invention

La présente invention concerne le domaine des pièces en matériau composite à partir d’un renfort fibreux densifié par une matrice, notamment de pièces de turbomachine.

Arrière-plan technique

L’art antérieur comprend les documents EP-A1-0 465 169, US-A-4 720 244, US-A-4 169 749 et FR-A1-2 940 173.

Il est connu de réaliser diverses pièces de turbomachine, en particulier de turbomachine d’aéronef, dans un matériau composite dans le but d’améliorer leurs capacités de résistances thermomécaniques et de réduire leurs masses. Le matériau composite peut être est réalisé à partir d’une préforme ou tissu destiné(e) à former un renfort fibreux et qui est noyé(e) dans une matrice.

Le matériau composite peut être de type monolithique ou comporter une âme de manière à former un matériau sandwich composite. Ce dernier procure de la rigidité et de la légèreté à la pièce finale et a longtemps été la seule solution permettant de combiner ces deux caractéristiques. En effet, l’interposition d’une âme alvéolaire telle qu’un nid d’abeille ou d’une mousse entre deux peaux ou couches de renfort fibreux monolithiques (densifiées par une résine ou non imprégnées par une résine) permet d’une part, d’augmenter considérablement la raideur en flexion de la pièce finale et d’autre part, de maîtriser en parallèle la masse via l’introduction d’une matière à faible densité à cœur (pour l’âme), là où le chargement mécanique est faible. Les matériaux composites sandwichs peuvent cependant présenter une faible résistance au délaminage à cause d’un problème de fabrication, d’une contrainte trop importante ou d’un impact sur la surface.

La résistance au délaminage doit être importante pour les pièces de turbomachine structurante telles que les aubes directrices de sortie (connues sous l’acronyme OGV pour « Outlet Guide Vane » en anglais) qui sont destinées à transmettre des efforts transitant entre le générateur de gaz et la nacelle supportant le générateur de gaz et à redresser le flux d’air secondaire dans une veine secondaire délimitée par le carter du générateur de gaz et la nacelle. L’utilisation d’un renfort fibreux qui est réalisé avec un tissage tridimensionnel dont les fils s’entrelacent et évoluent dans l’épaisseur et qui est noyé dans une matrice injectée par voie liquide tel que le procédé RTM (dont l’acronyme signifie en anglais Resin Transfert Moulding pour moulage par transfert de résine) ainsi que d’une mousse faisant office d’âme, est une solution intéressante pour réduire la sensibilité au délamination d’une structure multi-couches tout en apportant de la raideur en flexion recherchée. Pendant l’injection de la matrice dans l’enceinte d’injection comprenant la préforme, la pression qui est appliquée par un dispositif d’injection de matrice, pour acheminer la matrice, peut ne pas être suffisante pour que l’imprégnation de la matrice soit homogène. Cela entraîne des zones de porosités affaiblissant la pièce finale, voire conduisant la pièce finale au rebus. D’autre part, une pression trop élevée peut conduire à une sollicitation plus importante sur le dispositif d’injection, ce qui peut entraîner une fuite de matrice ou une erreur dans la géométrie de la pièce finale.

Résumé de l’invention

L’objectif de la présente invention est de fournir une solution permettant d’améliorer le procédé de fabrication d’une pièce de turbomachine composite de sorte à réduire notamment les défauts de porosités dans les pièces en matériau composite tout en étant simple et économique.

Nous parvenons à cet objectif conformément à l’invention grâce à un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite, en particulier de turbomachine, le procédé comprenant les étapes suivantes :

- réalisation d’une préforme avec un renfort fibreux comprenant une première partie fibreuse et une deuxième partie fibreuse, injection d’une matrice sous pression dans une enceinte d’injection d’un moule d’injection dans lequel est disposée la préforme, et

- polymérisation de la préforme, le procédé comprenant une étape de mise en place d’une poche souple qui renferme un fluide et qui est agencée entre la première partie fibreuse et la deuxième partie fibreuse avant l’étape d’injection, le fluide étant destiné à appliquer une pression additionnelle sur la préforme pendant l’étape de polymérisation.

Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, cette poche, par exemple une vessie, souple, remplie de fluide permet d’améliorer le processus d’injection de la matrice pour que celle-ci imprègne efficacement toutes les fibres de la préforme de manière à réduire considérablement les zones de porosités et le taux de porosités. Le taux de porosités obtenus avec cette solution est inférieur à 1% alors que dans l’art antérieur le taux de porosité classique est compris entre 1% et 3%. En effet, le fluide apporte une pression additionnelle directement par l’intérieur de la préforme en plus de la pression d’injection de la matrice. De plus, le procédé est avantageusement amélioré puisque le risque de bouchon survenant lors du maintien de la pression d’injection de la matrice est évité, voire supprimé. Le système d’injection n’a pas été modifié structurellement ce qui implique que cette solution est économique, applicable à toutes pièces et de manière simple. A noter que ce procédé permet d’obtenir des pièces creuses qui peuvent aussi améliorer le gain de masse. La masse est réduite jusqu’à la seule masse du renfort fibreux qui est nécessaire à la tenue structurale de la pièce.

Le procédé comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques et/ou étapes suivantes, prises seules ou en combinaison : le fluide est contenu sous pression dans la poche souple. la pression additionnelle est obtenue par une dilatation thermique du fluide dans la poche. l’étape de polymérisation est suivie d’une étape de perçage de la poche souple de manière à extraire le fluide. le perçage est réalisé dans une zone non chargée de la pièce de turbomachine. la pression additionnelle dans la poche souple est contrôlée et pilotée via un dispositif de mise sous pression relié à la poche souple. un conduit est destiné à relier la poche au dispositif de mise en pression et est agencé dans une zone non chargée de la pièce. le fluide est évacué de la poche souple via le conduit le renfort fibreux est obtenu par un tissage tridimensionnel ou bidimensionnel le renfort fibreux est réalisé en une seule pièce et la préforme comprend une première partie fibreuse et une deuxième partie fibreuse qui sont tissées conjointement dans une première zone et une deuxième zone de liaison, la préforme comprenant une zone de déliaison délimitée par une première ligne de déliaison et dans laquelle les première et deuxième parties sont séparées l’une de l’autre, la zone de déliaison étant agencée entre les première et deuxième zone de déliaison suivant une direction longitudinale L. la poche est étanche. la pression additionnelle dans la poche souple est contrôlée et pilotée manuellement ou par un système électronique de commande. le tissage tridimensionnel présente une structure interlock. l’étape de tissage est réalisée à plat. l’étape de tissage est suivie d’une étape de mise en mise en forme de la préforme de manière à obtenir une géométrie de la pièce de turbomachine souhaitée le fluide est un gaz ou un liquide.

L’invention concerne également une pièce de turbomachine en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, la pièce de turbomachine étant réalisée par le procédé tel que présenté ci-dessus et comprenant une première paroi et une deuxième paroi renfermant entre elles la poche souple qui est appliquée sur les surfaces internes des première et deuxième parois, la poche souple délimitant une cavité interne vide.

Suivant une autre caractéristique, la pièce de turbomachine est une aube de turbomachine comprenant une pale avec une surface intrados et une surface extrados opposées suivant un axe transversal et qui sont reliées en amont par un bord d’attaque et en aval par un bord de fuite, l’aube comprenant la cavité interne vide s’étendant à l’intérieur de la pale.

L’invention concerne par ailleurs une turbomachine comprenant au moins une pièce en matériau composite telle que susmentionnée.

Brève description des figures

L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :

[Fig. 1] La figure 1 est une vue en coupe axiale et partielle d’un exemple de turbomachine à laquelle s’applique l’invention ;

[Fig. 2] La figure 2 est une vue en coupe transversale d’une aube de turbomachine selon l’invention ;

[Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique et en coupe transversale d’un exemple de réalisation d’une préforme avec un renfort fibreux tissé en une seule pièce pour la réalisation d’une pale d’aube de turbomachine ;

[Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique et en coupe axiale d’un exemple de préforme d’une aube de turbomachine, après une mise en forme de la préforme ;

[Fig. 5] La figure 5 est une vue schématique et en coupe selon un plan radial perpendiculaire à une direction longitudinale selon l’invention ; et [Fig. 6] La figure 6 est une vue schématique d’un système d’injection comprenant un moule d’injection de matrice et des moyens pour piloter la pression dans le moule et le durcissement de la matrice selon l’invention.

Description détaillée de l’invention

La figure 1 montre une vue en coupe axiale et partielle d’une turbomachine 1 d’axe longitudinal X qui comprend divers organes pouvant être réalisés en matériaux composites tels que des aubes. Bien entendu l’invention s’applique à tous types de pièces pouvant être réalisés en matériaux composites.

La turbomachine 1 de la figure 1 est une turbomachine double flux et double corps destinée à être montée sur un aéronef. La turbomachine 1 comprend une soufflante 2 qui est montée en amont d’un générateur de gaz 3 ou moteur suivant la circulation des gaz dans la turbomachine et ici suivant l’axe longitudinal X (et même de gauche à droite sur la figure 1). Le générateur de gaz comprend d’amont en aval, un compresseur basse pression 4a, un compresseur haute pression 4b, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6a et une turbine basse pression 6b. La soufflante 2 comprend une pluralité d’aubes de soufflante 7 qui s’étendent suivant un axe radial Z, autour de l’axe longitudinal X, et dont les extrémités libres sont entourées par un carter de soufflante 8. Le carter de soufflante 8 est porté par une nacelle 9, la nacelle 9 et le carter de soufflante 8 étant centrés sur l’axe longitudinal X. La soufflante 2 divise l’air qui entre dans la turbomachine en un flux d’air primaire qui traverse le générateur de gaz et en particulier dans une veine primaire 10, et en un flux d’air secondaire qui circule autour du générateur de gaz dans une veine secondaire 11. Des aubes directrices (OGV) 12 qui se trouvent en aval des aubes de soufflante 7, s’étendant autour de l’axe longitudinal X et à travers la veine secondaire 11 pour redresser le flux d’air secondaire.

Dans cet exemple de réalisation, certaines pièces ou organes de turbomachine sont réalisé(e)s dans un matériau composite avec un renfort fibreux noyé dans une matrice. Le procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite, notamment de turbomachine, en matériau composite comprend les étapes suivantes :

- réalisation d’une préforme (ou texture fibreuse ou tissu ou encore pli) avec un renfort fibreux,

- injection d’une matrice dans une enceinte d’injection dans laquelle est disposée la préforme,

- polymérisation ou durcissement de la matrice pour obtenir une pièce finale rigide. Concernant la première étape de réalisation de la préforme, le renfort fibreux est destiné à apporter la résistance à la pièce finale, notamment une pièce structurale telle qu’une aube OGV 12.

En référence à la figure 2, chaque aube OGV 12 comprend une pale 13 aérodynamique qui s’étend suivant un axe d’empilement qui est parallèle ici à l’axe radial Z. La pale 13 comprend une surface intrados14 et une surface extrados 15 qui sont opposées suivant un axe transversal Y (perpendiculaire à l’axe longitudinal X) et qui sont reliées en amont par un bord d’attaque 16 et en aval par un bord de fuite 17. L’aube OGV 12 comprend également une plateforme radialement interne (non représentée) qui est reliée à une extrémité radialement interne de la pale et une plateforme radialement externe (non représentée) qui est reliée à une extrémité radialement externe de la pale. La plateforme radialement interne est solidarisée à un carter inter-veine 18 (séparant la veine primaire et la veine secondaire) tandis que la plateforme radialement externe est solidarisée à un carter de la nacelle 9. Dans le présent exemple, la pale est creuse.

Le renfort fibreux de la préforme est obtenu un tissage tridimensionnel (ou tissage 3D) ou bidimensionnel (tissage 2D) de fils. Dans la présente invention, nous entendons par l’expression «tissage tridimensionnel » ou « tissage 3D » un mode de tissage dans lequel des fils de chaîne sont liés à des fils de trames sur plusieurs couches. De préférence, le tissage du renfort fibreux est tridimensionnel lequel offre une meilleure résistance au délaminage. De préférence, mais non limitativement, le tissage 3D présente une structure (ou armature) interlock. Le tissage interlock présente une résistance améliorée aux impacts, notamment par rapport à un tissage 2D. De même, la préforme est tissée en une seule pièce.

Le tissage de la préforme est réalisé au moyen d’une installation de tissage (non représentée) comprenant un métier à tisser qui est configuré au tissage tridimensionnel et/ou bidimensionnel. Le renfort fibreux comprend une pluralité de fils de chaîne et une pluralité de fils de trame qui sont orientés respectivement dans des directions qui sont perpendiculaires (dans le plan voire dans l’épaisseur pour le tissage 3D). Le tissage est avantageusement réalisé à plat suivant une direction générale longitudinale.

Les fils ou torons utilisés pour réaliser le tissage comprennent des fibres de carbone, de verre, de céramique, de silice, de carbure de silicium, de kevlar, de polyamide, d’alumine ou un mélange de ces fibres. La préforme 20 comprend plusieurs parties fibreuses qui comprennent des zones de liaison et des zones de déliaison qui sont réalisées lors du tissage. Les parties de la préforme comprennent chacune plusieurs couches de fils ou couches fibreuses tissées entre elles. Nous entendons dans la présente description par le terme « déliaisons » des zones formées volontairement par des couches de fils qui ne sont pas liées ou tissées entre elles localement. Les déliaisons permettent notamment de pouvoir déplier ou écarter des couches ou parties fibreuses par rapport à d’autres couches ou parties fibreuses adjacentes au niveau des zones de déliaison.

Sur la figure 3, et en prenant l’exemple d’une préforme 20 pour obtenir la pale d’une aube OGV en tant que pièce finale, le renfort fibreux de la préforme tissée en une seule pièce présente une forme générale parallélépipédique (parallélépipédique rectangulaire). Nous employons les expressions direction longitudinale L, direction radiale R et direction transversale T pour définir les dimensions de celle-ci. Ces directions sont perpendiculaires entre elles. La préforme 20 comprend au moins une première partie fibreuse 21 destinée à former une paroi intrados (portant la surface intrados 14) de l’aube OGV et une deuxième partie fibreuse 22 destinée à former une paroi extrados (portant la surface extrados 15) de l’aube OGV. Ces première partie 21 et deuxième partie 22 s’étendent suivant la direction longitudinale L et sont superposées suivant la direction transversale T. Les première et deuxième parties 21 , 22 sont tissées de manière à former au moins deux zones de liaison (dite première zone de liaison 23 et deuxième zone de liaison 24) et au moins une zone de déliaison 25. La première partie fibreuse 21 et la deuxième partie fibreuse 2 sont tissées conjointement ou liées entre elles sur la première zone 23 qui est destinée à former le bord d’attaque 16 et sur la deuxième zone 24 qui est destinée à former le bord de fuite 17. La première partie fibreuse 21 et la deuxième partie fibreuse 22 sont déliées dans la zone de déliaison 25 de la préforme qui se trouve entre la première et deuxième zones de liaison suivant la direction longitudinale L. Les déliaisons permettent de séparer la première partie fibreuse de la deuxième partie. La zone de déliaison est délimitée axialement par une première ligne 26 de déliaison et une deuxième ligne 27 de déliaison. Les lignes de déliaison s’étendent suivant la direction radiale sur toute la hauteur de la préforme. Les lignes 26, 27 sont définies dans un même plan. Des parties fibreuses, décrites ci-après, sont également prévues pour former les plateformes radialement interne et externe de l’aube. Ces parties fibreuses sont tissées avec les première et deuxième parties 21, 22 et sont formées par des déliaisons. L’étape de tissage peut être suivie d’une étape de découpage des bords du renfort fibreux de manière que le contour de la préforme soit le plus proche souhaité de celui de la pièce finale, ici la pale de l’aube.

Le procédé peut comprendre en outre un mouillage dans lequel le renfort fibreux de la préforme est humidifié, par exemple par de l’eau, de façon à ce que celui-ci soit plus facile à manipuler et notamment pour changer l’orientation des fils de chaîne par rapport au fil de trame (décadrage), puis une mise en forme de la préforme dans laquelle un opérateur déplace les fils de manière à mettre en forme le renfort fibreux au profil de la pale souhaitée. De manière alternative, l’étape de mise en forme est réalisée simultanément avec l’étape de mouillage. La préforme est ensuite séchée pour que l’eau ayant servi au mouillage soit extraite de celle-ci. La préforme se rigidifie après séchage et maintient la mise en forme réalisée par l’opérateur. Cette étape peut être réalisée par un chauffage du renfort fibreux dans une chambre adaptée.

Suivant une autre alternative de réalisation, l’étape de mise en forme de la préforme (avant l’injection de matrice explicitée ci-après) a lieu dans le moule d’injection.

Le procédé comprend ensuite une étape de mise en place d’une poche 30 (telle qu’une vessie), souple, étanche dans la préforme 20. En particulier, tel qu’illustré sur les figures 4 et 5 (représentant la préforme mise en forme dans le moule), la poche 30 souple est agencée entre la première partie fibreuse 21 et la deuxième partie fibreuse 22. Nous pouvons voir sur la figure 4 que la poche 30 est disposée au niveau de la zone de déliaison 25 qui permet la séparation des première et deuxième parties fibreuses 21, 22. Plus précisément, la préforme comprend également une zone de déliaison d’insertion par laquelle la poche 30 est insérée entre les première et deuxième parties fibreuses 21, 22. La poche souple présente une forme allongée dont la longueur est identique ou sensiblement identique à la hauteur de la préforme (suivant la direction radiale). La poche 30 est réalisée dans un matériau qui est compatible avec la matrice injectée. Le matériau de la poche comprend par exemple un élastomère de silicone. Avantageusement, cet élastomère de silicone est du type RTV (c’est-à-dire que celui-ci est obtenu à partir d’une composition se réticulant à température ambiante).

Dans le présent exemple, la poche 30 souple renferme un fluide qui peut être un gaz ou un liquide. Un exemple de gaz serait de l’air, de l’azote ou de l’hélium. Le liquide comprend une huile ou un glycole par exemple. De l’eau peut également être utilisée si la température de polymérisation de la matrice utilisée est inférieure à 100°C par exemple. Avantageusement, mais non limitativement le fluide est injecté sous pression dans la poche souple.

Suivant un mode de réalisation, la poche est reliée à un dispositif de mise en pression 31. En particulier, la pression du fluide à l’intérieur de la poche souple peut être ajustée et/ou contrôlée à l’intérieur de celle-ci par ce dispositif de mise en pression 31 qui est relié à la poche souple. Le dispositif de mise en pression est configuré de manière à être piloté par un opérateur (soit manuellement) ou par un système électronique de commande 50.

Sur la figure 4, la préforme 20 comprend un orifice 32 traversant une troisième partie fibreuse 28 et une quatrième partie fibreuse 29 qui sont destinées à former la plateforme radialement interne ou externe de l’aube. Les orifices 32, 32’ sont situées au niveau des déliaisons destinées à former les troisième et quatrième parties fibreuses 28, 29 et au niveau de la zone de déliaison d’insertion de la poche 30. Suivant une alternative de réalisation illustrée sur la figure 5, un orifice traversant 32” est ménagé dans une des première et deuxième parties fibreuses.

Un matériau de remplissage 33 peut être utilisé pour combler (ou fermer) les orifices traversants 32, 32’ après avoir glissé la poche à l’intérieur de la préforme 20. Le matériau de remplissage permet également d’améliorer la raideur de la pièce en compression. Avantageusement, le matériau de remplissage 33 est installé dans le moule avant injection et après mise en forme de la préforme sèche.

Dans le cas de la mise en pression de la poche par une pression externe, un conduit (35) est prévu de manière à relier la poche souple au dispositif de mise en pression 31. Plus précisément encore un passage pour relier le conduit 35 du dispositif de mise en pression 31 à la poche souple est éventuellement agencé au niveau du matériau de remplissage. Au moins l’un des orifices traversants 32, 32’ peut être relié au conduit lui-même connecté au dispositif de mise en pression 31 .

Le dispositif de mise en pression 31 comprend ici une pompe.

Dans l’étape d’injection, la préforme 20 avec la poche 30 souple est préalablement installée dans l’enceinte d’injection 41 dans laquelle sera injectée la matrice afin d’y réaliser une densification et obtenir la pièce finale (l’aube OGV). La poche pourrait être mise en place dans la préforme 20 et dans le moule d’injection 42 une fois que la préforme seule est installée dans le moule. Avantageusement, la matrice est injectée par voie liquide et selon la technologie RTM. L’enceinte d’injection 41 est formée par un moule d’injection 42 d’un système d’injection 40 représenté schématiquement sur la figure 6. Dans cet exemple, le moule d’injection 42 comprend une première partie 43 avec une première empreinte 45 pour accueillir la préforme et à donner une partie de la forme de la pièce souhaitée. Le moule d’injection 42 est préalablement fermé par une deuxième partie 44 formant contre- moule et qui comprend une deuxième empreinte 46 formant l’autre partie de la forme de la pièce finale souhaitée. La première et la deuxième empreintes forment l’enceinte d’injection 41 qui est fermée de manière étanche pour l’injection.

La matrice est choisie en fonction de l’application souhaitée, ici pour l’aube OGV. La matrice permettant une densification du renfort fibreux peut être une matrice polymérique telle qu’une résine thermodurcissable à base d’époxy ou une résine phénolique telle que les polybismaléimides (BMI). La matrice polymérique peut encore être une résine thermoplastique. Dans la présente description, les termes « résine » et « matrice » sont équivalents. Le moule d’injection est relié à un dispositif d’injection 47 grâce à un réseau de canalisations 48. Ces dernières ainsi que le moule d’injection 42 sont mise sous vide par des moyens appropriés et la matrice est injectée dans l’enceinte d’injection.

La matrice est injectée à une température où celle-ci présente une viscosité la plus minimale (entre 100° et 200°C par exemple) et avantageusement en-dessous de sa température de polymérisation. Pour une résine à base d’époxy, la température d’injection est comprise par exemple entre 100° et 160°C. Pour une résine phénolique (BMI), la température d’injection est comprise par exemple entre 160° et 200°C. La matrice qui s’écoule dans l’enceinte imprègne toute les fibres de la préforme. Pour favoriser cette imprégnation, une pression est appliquée à l’intérieur de l’enceinte d’injection. Cette pression est comprise entre 1 bar et 20 bars. La pression est avantageusement appliquée par le dispositif d’injection 47. Avantageusement, la pression dans la poche 30 est supérieure à celle à l’intérieur de l’enceinte.

Enfin, dans l’étape de polymérisation ou de durcissement, la résine est ici chauffée ce qui permet de durcir la résine et d’obtenir une pièce finale rigide. La pression appliquée lors de l’injection de la résine est maintenue lors de la polymérisation de manière à réduire le taux de porosités dans la pièce finale. En particulier, lors de l’étape de polymérisation, le fluide qui se trouve à l’intérieur de la poche 30 souple se dilate ce qui crée une pression additionnelle sur les surfaces internes 34 de la préforme 20 qui aura pour effet de réduire davantage les taux de porosités. C’est lors de la montée en température après injection et pour atteindre le palier de polymérisation, que le fluide confiné dans la poche se dilate. La poche 30 étant souple et la résistance opposée par les fibres de la préforme, la dilatation du fluide se traduit par une augmentation de la pression suivant la température appliquée pendant la polymérisation. La pression additionnelle par dilatation thermique est uniformément répartie sur toute la surface de la préforme 20 ce qui améliore le procédé.

La pression interne dans la poche 30 peut être contrôlée pendant l’étape de polymérisation en la pilotant avec le dispositif de mise en pression 31. Dans ce cas, ce contrôle de pression se fait uniquement dans les phases préliminaires de la polymérisation (avant que la matrice ne passe de l’état liquide à l’état gélifié).

Dans le cas de la pression additionnelle obtenue par dilatation thermique, la pression du fluide dans la poche augmente avec la formule P/T = k (avec P étant la pression, T étant la température et k étant une constante). La variation de température entre la température d’injection et celle de polymérisation est de l’ordre de 20° à 50°C, qui se traduit dans une variation de pression entre +7% et +20%.

D’autres procédés tels que l’infusion, le RTM light ou le Polyflex sont bien entendu envisageables. Dans le cadre de la technologie Polyflex, une membrane externe est disposée sur la préforme contenue dans le moule et pour fermer le moule d’injection. La membrane externe a pour rôle d’appliquer une pression sur la matrice pour faire améliorer l’injection dans le moule et dans la préforme, et aussi de faire en sorte que la pression est suffisante et nécessaire à la réduction des zones et taux de porosités.

A l’issu de cette étape de polymérisation, la poche souple est percée de manière à extraire le fluide que celle-ci contient. Pour cela, un perçage est réalisé dans une zone avantageusement non chargée de la pièce comme par exemple au niveau d’une des plateformes radialement interne et externe. Nous entendons par l’expression non chargée une zone qui est moins sollicitée mécaniquement. Avantageusement, le perçage est réalisé à travers une plateforme de l’aube ou le centre de la pale (au niveau d’une des surfaces interne et externe). Une fois la poche vidée, celle-ci reste en place dans la pale.

Alternativement, lorsque la pression dans la poche est obtenue par un fluide maintenu sous pression avec le dispositif de mise en pression 31 , aucun perçage de la poche n’est nécessaire. Cependant, le conduit 35 permettant la mise en pression doit être placé dans la zone non chargée de la pièce. Le fluide est alors évacué de la poche souple via ce conduit 35. Eventuellement, un usinage de la pièce finale rigide obtenue est réalisé en fin de procédé.

En référence à la figure 2, la pièce finale, ici une aube OGV dont est représentée la section transversale, est une pièce monobloc (réalisée d’un seul tenant) et qui comprend un renfort fibreux tridimensionnel densifié par une matrice et une cavité interne 19 vide définie par la poche souple qui a été vidée.