Titre de l'invention : Procédé de fabrication d’une pièce, en particulier une pièce en matériau composite

Domaine Technique

[0001 ] L'invention concerne la fabrication de pièces en matériau composite. Plus précisément, l’invention se rapporte à un procédé de fabrication d’une pièce, en particulier une pièce en matériau composite, notamment d’aube de turbomachine aéronautique.

Technique antérieure

[0002] Les pièces en matériau composite sont couramment utilisées dans les moteurs aéronautiques, tels que des turbomachines d’avions, afin de réduire leur masse, tout en garantissant l’obtention de propriétés mécaniques désirées, en particulier, leurs raideurs. De tels matériaux composites peuvent présenter une structure dite en « sandwich », dans laquelle une couche, dite « âme » ou noyau en nid-d’abeilles, également désigné par l’abréviation « NIDA >>, et/ou en mousse est (sont) interposée(s) entre deux couches monolithiques de composite à fibres de carbone et/ou verre et/ou kevlar.

[0003] Une telle structure permet d’augmenter la raideur en flexion de la pièce et de maîtriser en parallèle sa masse, via l’introduction d’une matière à faible densité à cœur, où les contraintes mécaniques sont faibles.

[0004] Cependant, ce type de structure est susceptible de causer des problèmes opératoires de fabrication, de générer des délaminages dans leur peau, dans le cas de plis unidirectionnels, ou bien de présenter une mauvaise adhésion au niveau de l’interface entre la peau composite et le NIDA et/ou la mousse, limitant les contraintes maximales d’utilisation et leur tenue à l’impact.

[0005] La résistance au délaminage doit être d’autant plus important pour une application sur des pièces structurantes de plus grandes dimensions, telles que des aubes directrices de sortie, désignées également par l’acronyme OGV pour « Outlet Guide Vane » en anglais, destinées à transmettre des efforts entre un générateur de gaz et une nacelle de la turbomachine, et à redresser le flux d’air secondaire de la turbomachine.

[0006] Pour pallier un tel inconvénient, une solution pour ce type de pièce consiste en l’utilisation d’un renfort fibreux réalisé à partir d’un tissage tridimensionnel dans lequel les fils s’entrelacent de manière tridimensionnelle, également désigné par le terme de tissage dit « interlock 3D », et qui est imprégné dans une matrice. Cette dernière est injectée par voie liquide, par exemple selon le procédé de moulage par transfert de résine sous vide, désigné également par l’acronyme VARTM pour « Vacuum Assisted Resin Transfer Molding >>, en anglais. Une mousse interne à faible densité, formant le noyau, est ensuite insérée dans le renfort fibreux.

[0007] Cette solution permet de coupler la capacité du tissage tridimensionnel à empêcher la progression d’un délaminage et l’augmentation de la raideur en flexion.

[0008] Bien qu’apportant satisfaction dans certains cas, une telle solution peut présenter différents inconvénients. En particulier, dans le cas de l’utilisation d’une mousse à faible densité, le noyau risque de s’endommager pendant son insertion à l’intérieur de la préforme fibreuse. Par ailleurs, certaines géométries imposent des dimensions précises, notamment de l’ordre du millimètre, en épaisseur et/ou en rayon, constituant des points faibles pour la mousse. De plus, des risques de casse et/ou d’effritement de la mousse sont susceptibles de se produire lors de la fabrication de la pièce. Enfin, dans le cas de l’utilisation de nids d’abeille, la résine utilisée pour imprégner la préforme fibreuse est susceptible de combler les cellules du nid d’abeille, et de réduire ainsi fortement le gain en masse de la pièce finale.

Exposé de l’invention

[0009] L’invention a notamment pour but de fournir une solution permettant de surmonter toute ou partie des inconvénients précités. [0010] Ce but est atteint grâce à un procédé de fabrication d'une pièce, en particulier une pièce en matériau composite, notamment pour une turbomachine, comprenant au moins :

- une étape de fabrication d’une préforme, au cours de laquelle une préforme fibreuse destinée à former une peau externe de la pièce est fabriquée,

- une étape de fabrication d’un noyau, au cours de laquelle un noyau rigide, notamment un noyau rigide creux, destiné à former une ossature de la pièce, est fabriqué,

- une étape d’insertion, au cours de laquelle le noyau rigide est inséré dans la préforme fibreuse,

- une étape d’injection, au cours de laquelle une matrice est injectée dans la préforme fibreuse, et

- une étape de traitement thermique, au cours de laquelle une polymérisation de la matrice est réalisée.

[0011 ] On comprend que le noyau rigide définit une ossature et constitue un élément structurant de la pièce en matériau composite. Le noyau rigide forme ainsi le squelette interne de la pièce, permettant de porter une peau externe de celle-ci. Selon des exemples d’application, la peau externe est susceptible d’être notamment en contact avec un flux d’air s’écoulant dans une veine d’air, lorsque la pièce est une aube de turbomachine. En d’autres termes, le noyau rigide ne sert pas uniquement à maintenir en forme la préforme fibreuse sèche au cours d’une imprégnation, mais contribue ultérieurement, après la fabrication de la pièce et au cours d’une utilisation de cette dernière, de structure interne.

[0012] Ainsi, contrairement à l’utilisation de noyaux internes servant à maintenir en forme la préforme fibreuse au cours d’une étape de consolidation et étant destinés à être éliminés à l’issue de celle-ci, le noyau rigide selon l’invention exposée subsiste et sert d’ossature à la pièce finale, permettant, en particulier, d’améliorer la rigidité de celle-ci.

[0013] Le noyau rigide étant préférentiellement creux, il permet, en outre, d’améliorer le gain de masse de la pièce, tout en permettant, compte tenu de sa rigidité, de résister aux différentes contraintes d’utilisation ou de fabrication de la pièce, notamment lors d’une injection d’une matrice dans la préforme fibreuse, telles qu’une pression d’injection de la matrice, une pression de fermeture d’un moule liée au compactage de la préforme et/ou un traitement thermique permettant une polymérisation de la matrice.

[0014] Le procédé de fabrication selon l’invention exposée permet ainsi d’obtenir une pièce, à la fois, plus légère, compte tenu de l’absence d’une structure interne telle qu’un nid d’abeille ou une mousse, et ayant la rigidité nécessaire lui permettant de résister aux différentes sollicitations d’utilisation de la pièce.

[0015] Dans certains modes de réalisation, le noyau rigide est fabriqué de telle sorte à présenter une forme équivalente à la pièce en matériau composite destinée à être fabriquée.

[0016] On comprend par « présentant une forme équivalente à la pièce destinée à être fabriquée » que le noyau est d’une forme identique à la pièce finale, diminuée d’une épaisseur correspondant à la préforme fibreuse enveloppant le noyau rigide après l’étape d’insertion de celui-ci dans la préforme fibreuse.

[0017] Par exemple, lorsque la pièce est une aube directrice de turbomachine, le noyau rigide présente, de la même façon que l’aube directrice de turbomachine destinée à être fabriquée, un bord d’attaque, un bord de fuite, un intrados et un extrados, et présente également le même profil aérodynamique que l’aube directrice de turbomachine. En d’autres termes, la forme du noyau rigide est équivalente à la pièce destinée à être fabriquée, mais ses dimensions sont sensiblement inférieures à celle de la pièce destinée à être fabriquée, de telle sorte que lorsque la préforme fibreuse enveloppe le noyau après insertion dans la préforme fibreuse, les dimensions de la pièce finale puissent être atteintes.

[0018] Ainsi, le fait de fabriquer un noyau rigide présentant une forme équivalente à la pièce destinée à être fabriquée permet, suite à l’étape d’insertion du noyau dans la préforme fibreuse, de mettre en forme cette dernière avant l’injection de la matrice, sans nécessiter de pièces additionnelles pour effectuer une telle mise en forme. Il est ainsi possible d’améliorer l’efficacité du procédé de fabrication de la pièce en matériau composite. [0019] Dans certains modes de réalisation, le noyau rigide est une coque comprenant au moins une paroi latérale renfermant une cavité.

[0020] En d’autres termes, le noyau rigide comprend une enveloppe externe formant la coque rigide renfermant une cavité. La coque rigide est, de préférence, close et étanche. On comprendra que le noyau rigide est creux en ce que la cavité est dépourvu de tout élément interne, à l’exception des éventuels raidisseurs, contrairement à une structure de type mousse ou de type nid d’abeille, renfermant les parois formant les cellules internes.

[0021 ] Dans certains modes de réalisation, le noyau rigide comprend un matériau thermoplastique et/ou thermodurcissable. Ces matériaux permettent d’améliorer la rigidité du noyau.

[0022] Dans certains modes de réalisation, le noyau rigide comprend un matériau dont la température de fléchissement sous charge et la température de transition vitreuse sont supérieures à une température de polymérisation de la matrice utilisée lors de l’étape d’injection.

[0023] Ainsi, même lors du traitement thermique permettant la polymérisation de la matrice, le noyau rigide, notamment la paroi latérale de ce dernier, conserve des propriétés mécaniques lui permettant de résister aux différentes contraintes mentionnées précédemment, liées notamment au compactage et au traitement thermique.

[0024] On notera que :

- la température de fléchissement sous charge est la température à partir de laquelle, pour une charge donnée, une pièce soumise à une flexion se déforme, et

- la température de transition vitreuse est la température à partir de laquelle une pièce passe d’un état solide (vitreux) et rigide à un état caoutchouteux.

[0025] Dans certains modes de réalisation, le noyau rigide comprend au moins l’un des matériaux parmi un polyaryléthercétone, un polyétherimide et/ou un polyamide semi-aromatique. [0026] Dans certains modes de réalisation, le noyau rigide peut comprendre un matériau chargé en fibres, notamment en fibres de carbone et/ou de verre. Les matériaux précédemment mentionnés peuvent notamment être chargés en fibres, de carbone et/ou de verre, des fibres courtes et/ou longues, en nano matériaux.

[0027] Dans certains modes de réalisation, le noyau rigide comprend au moins un raidisseur. Le raidisseur peut être une paroi s’étendant à l’intérieur de la cavité formée par la paroi latérale du noyau, d’une extrémité à l’autre de cette cavité. Le raidisseur permet d’améliorer la rigidité du noyau, et d’améliorer ainsi sa résistance aux différentes contraintes précitées. Afin d’améliorer davantage sa rigidité, le noyau peut comprendre une pluralité de raidisseurs s’étendant transversalement et/ou longitudinalement d’une extrémité à l’autre de la cavité du noyau. De préférence, le ou les raidisseur(s) sont en un même matériau que la paroi latérale du noyau.

[0028] Dans certains modes de réalisation, le noyau rigide est formé en une seule opération, notamment par fabrication additive. Il est ainsi possible de fabriquer le noyau, et éventuellement le ou les raidisseur(s), de manière monobloc. Cela permet d’obtenir en une seule opération une pièce creuse et étanche. En effet, dans ce cas de figure, la coque formant le noyau est fermée et ne contient aucune soudure ou fixation. Cela permet de limiter voire supprimer les risques d’infiltration de la matrice, par exemple de la résine, dans la cavité du noyau lors de l’injection de la matrice dans la préforme fibreuse.

[0029] Dans certains modes de réalisation, le noyau rigide est formé dans un moule et comprend au moins deux parties assemblées et fixées entre elles, notamment par fusion, par soudage ou collage. Le noyau rigide peut, par exemple, comprendre deux demi coquilles fabriquées chacune par injection dans un moule, puis assemblées l’une avec l’autre pour former une coque fermée. L’assemblage et la fixation des deux demi-coquilles entre elles peuvent être réalisés par fusion des bords de chacune d’elles, de manière à obtenir une coque étanche. [0030] Dans certains modes de réalisation, le procédé de fabrication comprend, après la fabrication du noyau rigide, une étape de traitement de surface au cours de laquelle un traitement de surface du noyau rigide est réalisé, notamment comprenant une application d’un adhésif sur une surface externe du noyau rigide.

[0031 ] L’adhésif est de préférence compatible avec la résine utilisée lors de l’étape d’injection. Cela permet d’améliorer l’adhérence de la surface externe de la paroi latérale du noyau avec la peau externe, c’est-à-dire avec la préforme fibreuse en composite tissé tridimensionnel. De manière alternative au traitement de surface, le noyau peut être fabriqué dans un moule présentant une rugosité importante, c’est-à-dire présentant une rugosité supérieure à 0,5 pm, idéalement supérieure à 0,9 pm.

[0032] Dans le cas d’un noyau rigide réalisé en une seule opération par fabrication additive, des ondulations de surface inhérentes au procédé lui-même définissent un relief de surface contribuant à améliorer l’adhérence de la surface externe du noyau avec la peau externe.

[0033] Dans certains modes de réalisation, la préforme fibreuse est formée par une texture fibreuse réalisée en une seule pièce par tissage tridimensionnel ou multicouche ou à partir d'une pluralité de strates fibreuses bidimensionnelles.

[0034] Dans certains modes de réalisation, la texture fibreuse est réalisée à partir de fibres de verre, de carbone et/ou de céramique.

[0035] Dans certains modes de réalisation, la matrice utilisée lors de l’injection est une résine thermodurcissable à base d’époxy ou une résine phénolique, telle que les polybismaléimides. De manière alternative, la matrice peut être une résine thermoplastique, telle qu’un polyaryléthercétone, un polyétherimide et/ou un polyamide semi-aromatique.

[0036] Dans certains modes de réalisation, le procédé de fabrication comprend une étape de finition au cours de laquelle la pièce est ajustée aux cotes souhaitées. [0037] Dans certains modes de réalisation, l’étape d’insertion comprend une insertion d’un longeron dans le noyau rigide, permettant d’avoir plus de rigidité à la flexion dans la partie basse de la pièce à fabriquer.

[0038] Dans certains modes de réalisation, la pièce à fabriquer est une aube de turbomachine, notamment une aube directrice de sortie.

[0039] Dans certains modes de réalisation, la pièce à fabriquer est une hélice d’aéronef, notamment une hélice d’un turbopropulseur ou d’un moteur non caréné.

[0040] L’invention exposée concerne également une pièce en matériau composite obtenu par un procédé de fabrication selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents.

[0041 ] L’invention exposée concerne également une turbomachine comprenant une pièce en matériau composite selon l’invention exposée.

Brève description des dessins

[0042] L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles :

[0043] [Fig. 1 ] La figure 1 est une vue schématique en coupe d’une turbomachine aéronautique,

[0044] [Fig. 2] La figure 2 est une vue en perspective de deux aubes directrices de sorties isolées de la turbomachine de la figure 1 , selon un premier mode de réalisation de l’invention,

[0045] [Fig. 3] La figure 3 est une vue en coupe, selon le plan de coupe B-B, d’une aube directrice de sortie de la figure 2,

[0046] [Fig. 4] La figure 4 est une vue en perspective d’un noyau rigide creux selon le premier mode de réalisation, [0047] [Fig. 5] La figure 5 est une vue en coupe longitudinale du noyau rigide creux de la figure 4,

[0048] [Fig. 6] La figure 6 est une vue schématique en perspective montrant une préforme fibreuse avant mise en forme,

[0049] [Fig. 7] La figure 7 est une vue schématique en perspective représentant l’insertion du noyau rigide creux de la figure 4 dans la préforme fibreuse de la figure 6,

[0050] [Fig. 8] La figure 8 est une vue en coupe, selon un plan de coupe radial, d’une hélice selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,

[0051] [Fig. 9] La figure 9 est une vue schématique représentant la préforme fibreuse enrobée de mousse carbone, après le traitement thermique, et

[0052] [Fig. 10] La figure 10 est un ordinogramme des étapes d’un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite conformément à l’invention.

Description des modes de réalisation

[0053] Dans la suite de l’exposé, les termes « externe », « interne » et leurs dérivés seront considérés en référence à une structure creuse d’un noyau rigide et/ou d’une pièce à fabriquer. Par exemple, lorsque la pièce à fabriquer est une aube directrice de sortie, une surface interne correspond à une surface dirigée vers l’intérieur d’une cavité de la pièce et/ou du noyau, et/ou une surface externe correspond à une surface dirigée vers l’extérieur de la cavité de la pièce et/ou du noyau.

[0054] La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe longitudinale d’une turbomachine 1 , notamment une turbomachine aéronautique 1 . En particulier, sur la figure 1 , la turbomachine 1 est un turboréacteur à double flux centré sur un axe longitudinal A-A.

[0055] La turbomachine 1 comporte, d’amont en aval selon un sens d’écoulement du flux gazeux F dans la turbomachine 1 , une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6, et une turbine basse pression 7.

[0056] La soufflante 2 comprend notamment un disque rotatif 8 sur lequel sont montées une pluralité d’aubes de soufflante 9 entre lesquelles sont présentes des plateformes rapportées (non représentées). Chaque plateforme a pour fonction de délimiter, à l’intérieur par rapport à l’axe longitudinal A-A de la turbomachine 1 , une veine d’écoulement des gaz à l’intérieur de la turbomachine 1 et d’assurer l’étanchéité de la veine entre les aubes de soufflante 9 de la soufflante 2.

[0057] Des aubes directrices de sortie 10 sont disposées en aval des aubes de soufflante 9 de soufflante 2 et s’étendent autour de l’axe longitudinal A-A à travers une veine secondaire, pour redresser un flux d’air secondaire. Selon l’invention exposée, notamment les aubes directrices de sortie 10 sont réalisées dans un matériau composite avec un renfort fibreux noyé dans une matrice.

[0058] La figure 2 représente schématiquement deux aubes directrices de sortie 10, isolées du reste de la turbomachine 1 . Les aubes directrices de sortie 10 s’étendent radialement entre un carter 11 de la turbomachine et une nacelle 12. Les aubes directrices de sortie 10 comprennent respectivement un bord d’attaque 14, un bord de fuite 16, entre lesquelles s’étendent un extrados 15 et un intrados 17.

[0059] La figure 3 représente la structure interne d’une aube directrice de sortie 10, dans un plan de coupe radial B-B de la figure 2. L’aube directrice de sortie 10 a une structure creuse et comprend, plus précisément, une peau externe 13. Plus particulièrement, une surface externe13a de la peau externe 13 définit le profil aérodynamique de l’aube directrice de sortie 10, et une surface interne 13b de la peau externe 13 définit une cavité interne I. On notera que, sur la figure 3, la cavité interne I de l’aube directrice de sortie 10 est confondue avec une cavité interne J d’un noyau rigide 30 qui est décrit ci-après.

[0060] La figure 4 représente une vue en perspective d’un noyau rigide 30 creux selon l’invention exposée. Selon un exemple particulier de réalisation, le noyau rigide 30 est une coque rigide fermée, de préférence étanche, comprenant une paroi latérale 31 , une paroi supérieure 32 et une paroi inférieure 33. La paroi latérale 31 , la paroi supérieure 32 et la paroi inférieure 33 délimitent une forme volumique définissant la cavité J du noyau rigide 30, non visible sur la figure 4.

[0061 ] Le noyau rigide 30 est destiné à former une ossature d’une pièce à fabriquer, en particulier l’aube directrice de sortie 10.

[0062] Avantageusement, la paroi latérale 31 , la paroi supérieure 32 et la paroi inférieure 33 comprennent un matériau thermoplastique et/ou thermodurcissable, par exemple du polyaryléthercétone, du polyétherimide et/ou un polyamide semi- aromatique. De tels matériaux peuvent être chargés en fibres courtes ou longues, notamment de fibres de verre ou de fibres de carbone, par exemple.

[0063] La paroi latérale 31 , la paroi supérieure 32 et la paroi inférieure 33 peuvent présenter une épaisseur comprises d’au moins 0,2 mm. Le matériau est, de préférence, choisi de sorte qu’il possède une température de fléchissement sous charge TFC et une température de transition vitreuse Tg supérieures à une température de polymérisation de la matrice utilisée lors de l’étape d’injection décrite ultérieurement, de préférence une température de transition vitreuse Tg supérieures d’au moins 20° C à une température de pdymérisation de la matrice utilisée. Par exemple, la matrice utilisée lors de l’étape d’injection est de la résine commercialisée par la société Solvay sous la dénomination PR520®.

[0064] Préférentiellement, la matériau peut avoir une température de polymérisation comprise entre 170 °C et 200 °C, la tœnpérature de fléchissement sous charge TFC et la température de transition vitreuse Tg du matériau pouvant être d’au moins 220 °C.

[0065] Il est également possible d’utiliser un matériau thermoplastique présentant une température de transition vitreuse Tg inférieure à la température de polymérisation de la matrice utilisé lors de l’injection. Dans un tel cas, une température de fléchissement sous charge TFC élevée est nécessaire. Par exemple, il peut être utilisé :

- un polyaryléthercétone présentant une température de transition vitreuse Tg de 143 °C et une température de fléchissement sous chaige TFC de 315 °C, ou

- un polyaryléthercétone présentant une température de transition vitreuse Tg de 55 °C et une température de fléchissement sous charçp TFC de 252 °C.

[0066] La figure 5 représente une vue en coupe du noyau rigide 30, selon un plan de coupe vertical par rapport à la figure 4, correspondant à une direction longitudinale, c’est-à-dire radiale, de l’aube directrice de sortie 10. Cette coupe permet de distinguer la cavité interne J du noyau rigide 30.

[0067] En outre, selon cet exemple, le noyau rigide 30 comprend une pluralité de raidisseurs 35 disposés dans la cavité interne J.

[0068] En particulier, le noyau rigide 30 comprend une pluralité de raidisseurs horizontaux 35a superposés les uns sur les autres, en étant espacés les uns des autres, de préférence à intervalles réguliers le long d’une direction verticale. Le noyau rigide 30 comprend également une pluralité de raidisseurs verticaux 35b disposés perpendiculairement aux raidisseurs horizontaux 35a, et espacés les uns des autres, de préférence à intervalles réguliers selon une direction perpendiculaire à la direction verticale.

[0069] Chacun des raidisseurs horizontaux 35a, respectivement chacun des raidisseurs verticaux 35b, présente une forme de plaque plane s’étendant d’une extrémité à l’autre de la cavité J du noyau rigide 30, en étant en contact avec la paroi supérieure 32 et la paroi inférieure 33 et/ou la paroi latérale 31 .

[0070] Dans une telle configuration, compte tenu de la présence des raidisseurs 35, la cavité interne J du noyau rigide 30 est subdivisée en une pluralité de cavités. De préférence, les raidisseurs horizontaux 35a et les raidisseurs verticaux 35b sont formés de manière monobloc avec la paroi latérale 31 , la paroi supérieure 32 et la paroi inférieure 33, en un même matériau que ces dernières.

[0071] Les raidisseurs horizontaux 35a et les raidisseurs verticaux 35b permettent d’améliorer la rigidité de la paroi latérale 31 , la paroi supérieure 32 et/ou la paroi inférieure 33, et, en conséquence, du noyau rigide 30. [0072] On notera que la forme, le nombre et l’agencement des raidisseurs horizontaux 35a et/ou des raidisseurs verticaux 35b dans la cavité interne J du noyau rigide 30 ne sont pas limitatifs, des configurations différentes que celle illustrée sur la figure 5, dépendant notamment de la pièce considérée et des contraintes de fabrication pouvant être envisagées.

[0073] Ainsi, chacune des aubes directrices de sortie 10 comprend un noyau rigide 30 disposé dans la cavité interne I, autour duquel est disposé la peau externe 13 de l’aube directrice de sortie 10. Le noyau rigide 30 permet d’alléger l’aube directrice de sortie 10 tout en assurant sa rigidité, notamment en participant aux efforts de flexion et torsion.

[0074] On notera que, par souci de visibilité, la paroi latérale 31 du noyau rigide 30 et la paroi interne 13b de la peau externe 13 sont confondues sur la figure 3, et les raidisseurs 35 ne sont pas représentés.

[0075] Un premier mode de réalisation d’un procédé de fabrication conforme à l’invention exposée est relatif à une pièce en matériau composite, en particulier l’aube directrice de sortie 10 décrite précédemment. Le premier mode de réalisation d’un procédé de fabrication conforme à l’invention va être décrit en référence aux figures 6, 7 et 10.

[0076] Une préforme fibreuse 20, ou renfort fibreux 20, représentée sur la figure 6 est destinée à former la peau externe 13 de l’aube directrice de sortie 10. Le procédé de fabrication conforme à l’invention prévoit une étape de fabrication d’une préforme S1 au cours de laquelle la préforme fibreuse 20 est fabriquée.

[0077] La préforme fibreuse 20 est réalisée, de préférence, à partir d’un tissage tridimensionnel dans lequel les fils s’entrelacent de manière tridimensionnelle, également dénommé tissage dit « interlock 3D ». Toutefois, d'autres armures de tissage tridimensionnel ou multicouches peuvent être utilisées comme, par exemple, des armures multi-toile ou multi-satin.

[0078] La fabrication d’une telle préforme fibreuse est connue de l’homme du métier et ne sera pas décrite en détails dans le présent exposé. On pourra notamment se référer au document WO 2006/136755. [0079] On notera toutefois que la préforme fibreuse 20 comprend une zone de déliaison 22, notamment s’étendant sur toute ou partie d’une longueur de la préforme fibreuse 20. Une telle configuration permet de séparer localement, au niveau de la zone de déliaison 22, deux parties de la préforme fibreuse 20. Une ouverture ainsi créée par la séparation des deux parties de la préforme fibreuse 20 permet une insertion ultérieure du noyau rigide 30.

[0080] Le procédé de fabrication conforme à l’invention prévoit également une étape de fabrication d’un noyau S2 au cours de laquelle un noyau est fabriqué. L’étape de fabrication d’un noyau S2 permet notamment l’obtention du noyau rigide 30 tel que décrit précédemment.

[0081 ] On notera que l’étape de fabrication d’un noyau S2 n’est pas nécessairement réalisée après l’étape de fabrication d’une préforme S1 . En effet, la fabrication de la préforme fibreuse 20 peut être fabriquée avant le noyau rigide 30, après le noyau rigide 30 ou en en parallèle du noyau rigide 30. En d’autres termes, l’étape de fabrication d’une préforme S1 et de fabrication d’un noyau S2 sont interchangeables ou simultanées, tel que schématisé sur la figure 10.

[0082] Le noyau rigide 30 peut être formé par fabrication additive, permettant de fabriquer en une seule opération et de manière monobloc, la paroi latérale 31 , la paroi supérieure 32, la paroi inférieure 33 et/ou les raidisseurs 35, notamment les raidisseurs horizontaux 35a et/ou les raidisseurs verticaux 35b le cas échéant. Un tel mode de fabrication permet d’obtenir une coque étanche, formée par la paroi latérale 31 , la paroi supérieure 32 et la paroi inférieure 33, permettant d’éviter l’introduction de résine dans la cavité interne J du noyau rigide 30.

[0083] De manière alternative, le noyau rigide 30 peut être fabriqué par moulage dans un moule prévu à cet effet. Notamment, le moule peut être réalisé en deux parties, autrement dit en deux demi-coquilles, chaque demi-coquille présentant une forme équivalente à la coupe représentée sur la figure 5. Les deux demi- coquilles sont ensuite assemblées et fixées entre elles, notamment par fusion, par soudage ou par collage d’un bord 37 de chaque demi-coquille. [0084] Quel que soit le mode fabrication utilisé, le noyau rigide 30 est fabriqué de telle sorte à présenter une forme équivalente à la forme de la pièce destinée à être fabriquée, telle que, selon l’exemple présenté, l’aube directrice de sortie 10. En particulier, de la même façon que l’aube directrice de sortie 10 destinée à être fabriquée, le noyau rigide 30 présente un bord d’attaque, un bord de fuite, un intrados et un extrados, et présente un profil aérodynamique équivalent à celui de l’aube directrice de sortie 10, notamment une cambrure équivalente.

[0085] Le procédé de fabrication conforme à l’invention peut prévoir également une étape de traitement de surface S3 au cours de laquelle un traitement de surface du noyau rigide 30 est réalisé. L’étape de traitement de surface S3 permet d’améliorer l’adhérence d’une surface externe du noyau rigide 30 avec la préforme fibreuse 20.

[0086] En particulier, le traitement de surface peut comprendre l’application d’un adhésif sur la surface externe du noyau rigide 30, choisi de manière à être compatible avec une résine utilisée lors d’une étape d’injection S5 qui sera décrite ci-après.

[0087] De manière alternative, le noyau rigide 30 peut être fabriqué dans un moule présentant une rugosité importante, notamment présentant une rugosité Ra supérieure à 0,5 pm, en particulier une rugosité Ra supérieure à 0,9 pm.

[0088] Le procédé de fabrication conforme à l’invention peut prévoir également une étape d’insertion S4 au cours de laquelle le noyau rigide 30, en particulier obtenu à l’étape de fabrication d’un noyau S2, est inséré dans la préforme fibreuse 20, en particulier obtenue à l’étape de fabrication d’une préforme S1 .

[0089] Plus précisément, les deux parties de la préforme fibreuse 20 sont séparées au niveau de la déliaison 22, de telle sorte à pouvoir y insérer le noyau rigide 30. Ainsi, à l’issue de l’étape d’insertion S4, compte tenu de la forme du noyau rigide 30, la préforme fibreuse 20 prend elle-même la forme du noyau rigide 30 et, par conséquent, la forme souhaitée de la pièce finale.

[0090] La pièce finale est obtenue à la suite d’étapes de finition, éventuellement nécessaires à la fin du procédé de fabrication selon l’invention. [0091 ] En particulier, dans le cas de l’aube directrice de sortie 10 selon le présent mode de réalisation, la préforme fibreuse 20 disposée autour du noyau rigide 30 adopte la courbure et la cambrure de la pièce finale. Le noyau rigide 30 agit donc comme un élément structurel de la pièce finale, constituant l’ossature de l’aube directrice de sortie 10, permettant de la mettre en forme au cours de la fabrication, et de supporter les différentes contraintes qui lui sont appliquées, lors de la fabrication et/ou lors d’une utilisation de l’aube directrice de sortie 10. La structure creuse, moyennant la présence des raidisseurs 35 le cas échéant, permet en outre d’alléger l’aube directrice de sortie 10 ainsi obtenue.

[0092] Une étape intermédiaire de compactage peut être réalisée. Une telle étape intermédiaire de compactage permet d’appliquer une pression sur la préforme fibreuse 20 de manière à plaquer cette dernière contre la paroi latérale 31 du noyau rigide 30.

[0093] De façon particulièrement avantageuse, la pression appliquée à l’étape intermédiaire de compactage est, de préférence, maintenue au cours de l’étape d’injection étape d’injection S5 qui sera décrite ci-après. Ce faisant, la paroi interne 13b de la peau externe 13 de la pièce finale épouse de manière uniforme la paroi latérale 31 du noyau rigide 30. Ceci permet ainsi d’obtenir la configuration illustrée à la figure 3.

[0094] Le procédé de fabrication conforme à l’invention peut prévoir également l’étape d’injection S5 au cours de laquelle une matrice est injectée dans la préforme fibreuse 20. L’étape d’injection S5 permet une densification et une consolidation de la pièce.

[0095] Pour ce faire, préférentiellement, l’ensemble noyau rigide 30/préforme fibreuse 20 est disposé et maintenu dans un outillage de conformation (non représenté). Un tel maintien dans l’outillage de conformation est assuré au moins jusqu’à rigidification (ou consolidation) de la préforme fibreuse 20. L’outillage de conformation, par exemple un moule d’injection, peut également permettre le compactage mentionné ci-dessus. Le compactage est donc, dans un tel mode particulier, réalisé parallèlement à l’injection au cours de l’étape d’injection S5. [0096] La matrice est choisie en fonction de l’application envisagée. Il peut s’agir d’une résine thermodurcissable ou thermoplastique. Pour la fabrication de l’aube directrice de sortie 10, par exemple, une matrice organique peut être obtenue notamment à partir d’une résine précurseur de matrice polymère telle qu’une résine époxyde, bismaléimide ou polyimide.

Dans le cas d’une matrice organique, la préforme fibreuse 20 est imprégnée par une composition contenant la résine précurseur de matrice, avant ou après disposition et compactage dans l’outillage de conformation. L’imprégnation peut être réalisée, par exemple, par infusion ou un procédé de moulage par transfert de résine sous vide VARTM dans un moule adapté.

[0098] Le procédé de fabrication conforme à l’invention peut prévoir également une étape de traitement thermique S6 au cours de laquelle une polymérisation, ou un durcissement, de la résine est réalisée. Au cours de l’étape de traitement thermique S6, l’ensemble noyau rigide 30/préforme fibreuse 20 est chauffé. L’étape de traitement thermique S6 permet donc de durcir la résine et d’obtenir la pièce finale rigide.

[0099] Le procédé de fabrication conforme à l’invention peut enfin prévoir également une étape de finition S7 au cours de laquelle la pièce est ajustée aux cotes souhaitées, par exemple par usinage. L’étape de finition S7 permet notamment d’obtenir l’aube directrice de sortie 10 représentée sur les figures 2 et 3.

[0100] Un deuxième mode de réalisation d’un procédé de fabrication conforme à l’invention exposée est décrit en référence aux figures 8 et 9. Dans le deuxième mode de réalisation d’un procédé de fabrication, la pièce en matériau composite est une hélice 10’ d’aéronef, par exemple une hélice 10’ d’un turbopropulseur ou d’un moteur non caréné, par exemple.

[0101 ] L’hélice 10’ comprend un bord d’attaque 14’, un bord de fuite 16’, un extrados 15’ et un intrados 17’. L’hélice 10’ diffère structurellement de l’aube directrice de sortie 10 du premier mode de réalisation, notamment, en ce qu’elle comporte un pied 40, en particulier un pied 40 en forme de tulipe, et un longeron 42 agencé au cœur de l’hélice 10’, notamment dans la cavité interne formée par une peau externe 13’ de l’hélice 10’, et traversant radialement celle-ci.

[0102] La peau externe 13’ de l’hélice 10’ comprend une surface externe 13a’, notamment en contact avec un flux d’air extérieur, et une surface interne 13b’, notamment formant une cavité interne de l’hélice 10’.

[0103] Les étapes du procédé de fabrication selon le deuxième mode de réalisation sont sensiblement identiques au procédé de fabrication du premier mode de réalisation et ne seront pas décrites de nouveau.

[0104] En particulier, le procédé de fabrication selon le deuxième mode de réalisation comprend également la fabrication d’un noyau rigide 30’, comprenant une paroi latérale 31 ’ destinée à être en contact avec la paroi interne 13b’ de la peau externe 13’ de l’hélice 10’.

[0105] On notera que, dans l’exemple illustré sur la figure 8, le noyau rigide 30’ comprend au moins un raidisseur longitudinal 35a’ disposé verticalement, c’est-à- dire selon la direction longitudinale de l’hélice 10’, et s’étendant le long d’une corde du noyau rigide 30’ depuis le bord d’attaque 14’ jusqu’au bord de fuite 16’ du noyau rigide 30’. Par ailleurs, le noyau rigide 30’ comprend une pluralité de raidisseurs verticaux 35b’ disposés verticalement et s’étendant transversalement, en l’occurrence de manière sensiblement perpendiculaire au raidisseur longitudinal 35a’.

[0106] Le noyau rigide 30’ est destiné à être une ossature d’une pièce à fabriquer, en particulier l’hélice 10’.

[0107] De façon analogue au premier mode de réalisation, l’agencement de raidisseur longitudinal 35a’ et de raidisseurs verticaux 35b’ n’est pas limitatif. D’autres agencements permettant d’améliorer la rigidité du noyau rigide 30’ sont possibles. Des raidisseurs horizontaux peuvent également être prévus.

[0108] Le procédé de fabrication selon le deuxième mode de réalisation diffère du procédé de fabrication selon le premier mode de réalisation, notamment, en ce que, lors de la fabrication du noyau rigide 30’, par exemple par fabrication additive, il est nécessaire de prévoir un logement interne 38’. Le logement interne 38’permet de définir un espace destiné à recevoir le longeron 42. Ainsi, l’étape d’insertion S4 au cours de laquelle le noyau rigide 30’ est inséré dans la préforme fibreuse 20 comprend également une insertion du longeron 42 dans le noyau rigide 30’, plus précisément dans le logement interne 38’ du noyau rigide 30’.

[0109] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

[0110] Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé de fabrication sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé de fabrication.