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Title:
NEEDLING SYSTEM FOR PRODUCING A TEXTILE PREFORM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/175255
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a needling system (100) for producing a textile preform, the system comprising: a needling head (110); a robotic arm (120) that is movable in multiple degrees of freedom, bears the needling head and is configured so as to move the needling head along predetermined trajectories and in predetermined orientations; a device (130) for supplying a textile web, the device being mounted on the needling head and being configured to deposit the textile web on a support and to cut it; and a control unit (140) configured to control the robotic arm, the actuation of the needling head and the deposition of the textile web according to a predefined program for producing the textile preform.

Inventors:
CLARKE GARETH (FR)
BARDY JULIEN (FR)
LAFFARGUE FRANCK (FR)
MAISONNAVE NICOLAS (FR)
BITONNEAU DAVID (FR)
DUPILLIER JEAN-MARC (FR)
Application Number:
PCT/FR2023/050307
Publication Date:
September 21, 2023
Filing Date:
March 08, 2023
Export Citation:
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Assignee:
ARIANEGROUP SAS (FR)
International Classes:
D04H18/02; G05B19/408
Foreign References:
FR2669941A11992-06-05
CN105755680B2017-10-20
CN112318499A2021-02-05
CN110109421A2019-08-09
Other References:
CHEN XIAOMING ET AL: "Robot needle-punching path planning for complex surface preforms", ROBOTICS AND COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING., vol. 52, 1 August 2018 (2018-08-01), GB, pages 24 - 34, XP055975165, ISSN: 0736-5845, DOI: 10.1016/j.rcim.2018.02.004
Attorney, Agent or Firm:
LAIK, Eric et al. (FR)
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Claims:
Revendications

[Revendication 1] Système d'aiguilletage (100) pour la réalisation d'une préforme textile comprenant :

- une tête d'aiguilletage (110, 210) ;

- un bras (120) robotisé mobile selon plusieurs degrés de liberté, portant la tête d'aiguilletage et configuré de manière à déplacer la tête d'aiguilletage suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées ;

- un dispositif d'alimentation (130, 230) d'une bande textile (233) monté sur la tête d'aiguilletage et configuré pour déposer la bande textile sur un support (250) et procéder à sa découpe, et

- une unité de contrôle (140) configurée pour commander le bras robotisé, l'actionnement de la tête d'aiguilletage et le dépôt de la bande textile selon un programme prédéfini pour la réalisation de la préforme textile.

[Revendication 2] Système d'aiguilletage selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de régulation configuré pour régler la tension de la bande textile lors de son dépôt sur le support en fonction d'une consigne donnée, ou en fonction d'un point particulier de la trajectoire.

[Revendication 3] Système d'aiguilletage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de guidage (270) de la bande textile.

[Revendication 4] Système d'aiguilletage selon la revendication 3, dans lequel le système de guidage comprend des rouleaux (271) de détours réglables selon au moins un repère tridimensionnel sphérique.

[Revendication 5] Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de régulation en position latérale.

[Revendication 6] Procédé de fabrication d'une préforme textile par aiguilletage mis en oeuvre par le système d'aiguilletage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 sur un outillage de support (250) dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, le procédé comprenant le dépôt et l'aiguilletage d'une bande textile sur l'outillage de support.

[Revendication 7] Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante.

[Revendication 8] Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel la bande textile est déposée et aiguilletée sur l'outillage de support sans limitation de trajectoire.

[Revendication 9] Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel la tête d'aiguilletage forme un angle (a) compris entre -85° et 85° par rapport à la direction perpendiculaire au plan tangent (260) de l'outillage de support durant tout ou partie du dépôt et de l'aiguilletage de la bande textile.

[Revendication 10] Procédé (400) de détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage (530) pour la réalisation d'une préforme textile (500) par aiguilletage d'une bande textile sur un outillage de support (505), comprenant au moins :

- la détermination (410) d'un ensemble de triplets de coordonnées (x, y, z), (xl, yl, zl), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3) des points de passage (520, 521, 522, 523) de la tête d'aiguilletage (530) en fonction des positions des fibres selon l'axe Z dans la préforme textile à réaliser (500), de sa géométrie locale et d'une distance minimale (dmin) prédéterminée à respecter entre la tête d'aiguilletage et l'outillage de support (505) ou la préforme permettant d'éviter une collision avec cette dernière, et

- la détermination (420) de l'orientation angulaire (a, P, y) de la tête d'aiguilletage pour chaque point de passage en fonction de l'orientation angulaire de la bande textile et des fibres en Z dans la préforme textile à réaliser, le procédé comprenant en outre la détermination d'une vitesse de déplacement locale de la tête d'aiguilletage en fonction du taux de fibres en Z dans la zone associée de la préforme textile à réaliser et d'une rotation de l'outillage de support.

[Revendication 11] Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'outillage de support est en rotation autour d'un axe de rotation (580) et le procédé comprend une projection mathématique (421) des points de passage déterminés dans un plan de référence (540, À) fixe ou mobile par rapport à l'outillage de support et comprenant l'axe de rotation.

[Revendication 12] Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, comprenant en outre la réalisation (409) d'un maillage (510) de la géométrie de la préforme textile à réaliser, la détermination de l'ensemble des triplets de coordonnées (x, y, z) étant effectuée sur ce maillage.

[Revendication 13] Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel l'outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non- débouchante.

[Revendication 14] Procédé de fabrication (600) d'une préforme textile par aiguilletage comprenant la détermination (610) d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage selon l'une des revendications 10 à 13 et la fabrication par aiguilletage (620) de la préforme textile sur un outillage de support, dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, à l'aide d'une tête d'aiguilletage programmée selon le programme déterminé.

Description:
Description

Titre de l'invention : Système d'aiguilletage pour la fabrication d'une préforme textile

Domaine Technique

La présente invention concerne la fabrication de préforme textile par aiguilletage, et plus particulièrement un système d'aiguilletage pour la fabrication d'une préforme textile.

Technique antérieure

Les préformes textiles forment le renfort de matériaux composites à matrice organique ou céramique. Elles forment une armature au matériau reprenant l'essentiel des efforts mécaniques, qui est renforcée et protégée par la matrice organique ou céramique du matériau composite.

La réalisation de préformes textiles par aiguilletage consiste à superposer des plis textiles et à lier ces plis entre eux par aiguilletage. En particulier, l'aiguilletage consiste à lier entre eux les plis en transférant des fibres d'un pli à l'autre dans la direction Z, c'est-à-dire long de l'épaisseur de la préforme, créant ainsi des liaisons mécaniques entre les plis dans cette direction. Les systèmes d'aiguilletage actuels permettent ainsi de réaliser des préformes axisymétriques ou des préformes dont la géométrie est débouchante.

Les moyens actuels d'aiguilletage sont programmés pour suivre une certaine trajectoire de manière à aiguilleter la préforme selon certains critères, comme par exemple la densité de fibres en Z. Les programmes actuels sont propres à la machine utilisée, et ne sont pas utilisables sur une autre. De plus, ils peuvent suivre un profil axisymétrique basé sur un mode adaptatif, qui permet de corriger la position de la machine en fonction des surépaisseurs rencontrées lors de l'aiguilletage. Néanmoins, certaines préformes, comme les préformes de protections thermiques de rentrée atmosphérique, peuvent avoir une forme de calotte sphérique (géométrie non-débouchante) ou une géométrie non-axisymétrique et les moyens actuels d'aiguilletage ne sont pas adaptés à ce type de géométrie.

Il est donc souhaitable de disposer d'un nouveau système d'aiguilletage plus versatile et permettant d'aiguilleter des préformes dont la géométrie est non- axisymétrique et/ou non-débouchante, ou dont la géométrie est axisymétrique ou non, débouchante ou non, et capable d'aiguilleter des bandes textiles dont les trajectoires sont entièrement paramétrables, sans limitation de trajectoire.

Il est également souhaitable de disposer d'une nouvelle solution de programmation des moyens d'aiguilletage permettant d'être utilisée sur plusieurs machines d'aiguilletage et de s'adapter à tout type de géométrie de préforme, y compris les géométries non-axisymétriques et non-débouchantes.

Exposé de l'invention

La présente invention concerne un système d'aiguilletage pour la réalisation d'une préforme textile comprenant :

- une tête d'aiguilletage ;

- un bras robotisé mobile selon plusieurs degrés de liberté, portant la tête d'aiguilletage et configuré de manière à déplacer la tête d'aiguilletage suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées ;

- un dispositif d'alimentation d'une bande textile monté sur la tête d'aiguilletage et configuré pour déposer la bande textile sur un support et procéder à sa découpe, et

- une unité de contrôle configurée pour commander le bras robotisé, l'actionnement de la tête d'aiguilletage et le dépôt de la bande textile selon un programme prédéfini pour la réalisation de la préforme textile.

L'invention propose ainsi une tête d'aiguilletage modulable car, grâce au bras robotisé, elle peut s'adapter aux géométries complexes de préforme. Le système d'aiguilletage de l'invention permet donc de fabriquer des préformes de géométrie non-débouchante, comme une calotte sphérique, ou des géométries non- axisymétriques. Le système d'aiguilletage de l'invention permet également de paramétrer des trajectoires de bandes textiles à façon, sans limitation de trajectoire.

De plus, la présence du dispositif d'alimentation d'une bande textile sur la tête d'aiguilletage permet d'envisager un dépôt d'une bande et son aiguilletage sur les bandes précédemment déposées simultanément avec un seul système. Cela permet de déposer les bandes textiles dans diverses directions en faible ou forte épaisseur, et également d'automatiser le placement des bandes grâce au bras robotisé et à l'unité de contrôle. Cela permet également de se passer d'additif de fixation entre les bandes ou d'autres éléments pouvant polluer les bandes formant la préforme et pouvant perturber les liaisons fibres/matrices lors de la densification de la préforme aiguilletée, car le maintien des bandes entre elles est réalisé lors de l'aiguilletage par le transfert partiel dans le sens transversal des fibres provenant des bandes déposées. Autrement dit, il s'agit, dans le cas de l'invention, d'un liage mécanique des bandes textiles et non chimique contrairement aux procédés de l'art antérieur permettant de déposer et de maintenir les bandes textiles et/ou les fils (comme les technologies de nappage automatique, « Automatic Tape Laying, ATL » et de placement automatique de fibres, « Automatic Fiber Placement, AFP »).

Selon une caractéristique particulière de l'invention, le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de régulation, par exemple un système de freinage, configuré pour régler la tension de la bande textile lors de son dépôt sur le support en fonction d'une consigne donnée, ou en fonction d'un point particulier de la trajectoire.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de guidage de la bande textile.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le système de guidage de la bande textile comprend des rouleaux de détours réglables selon au moins un repère tridimensionnel sphérique. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de régulation en position latérale.

Cela permet de rendre plus précis le guidage de la bande et son placement sur le support. Cela peut en particulier être utile dans le cas où un trancanage est réalisé, tel qu'illustré à la figure 3, en permettant une légère translation de la bande pour corriger un éventuel défaut de positionnement lors de la dépose.

Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'une préforme textile par aiguilletage mis en oeuvre par le système d'aiguilletage de l'invention sur un outillage de support dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, le procédé comprenant le dépôt et l'aiguilletage d'une bande textile sur l'outillage de support.

Ce procédé permet d'aiguilleter directement la bande textile à la forme de la préforme finale.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante.

Cela permet de réaliser des préformes de géométrie complexe.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, la bande textile est déposée et aiguilletée sur l'outillage de support sans limitation de trajectoire.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, la tête d'aiguilletage forme un angle compris entre -85° et 85° par rapport à la direction perpendiculaire au plan tangent de l'outillage de support durant tout ou partie du dépôt et de l'aiguilletage de la bande textile.

Cela permet de transférer les fibres, lors de l'aiguilletage, dans une direction perpendiculaire ou non perpendiculaire à la tangente de la préforme, c'est-à-dire la tangente de l'outillage de support. Le fait de ne pas se limiter à une direction perpendiculaire permet de transférer les fibres dans de nombreuses direction pour optimiser les propriétés thermomécaniques et la tenue à l'abrasion de la préforme textile finale selon les applications visées pour la pièce comprenant cette préforme. La présente invention concerne également un procédé de détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage pour la réalisation d'une préforme textile par aiguilletage d'une bande textile sur un outillage de support, comprenant au moins :

- la détermination d'un ensemble de triplets de coordonnées (x, y, z) des points de passage de la tête d'aiguilletage en fonction des positions des fibres dans la préforme textile à réaliser, de sa géométrie locale et d'une distance minimale prédéterminée à respecter entre la tête d'aiguilletage et l'outillage de support ou la préforme permettant d'éviter une collision avec cette dernière, et

- la détermination de l'orientation angulaire de la tête d'aiguilletage (a, P, y) pour chaque point de passage en fonction de l'orientation angulaire de la bande textile et des fibres dans la préforme textile à réaliser.

Grâce au procédé de l'invention, les points de passage et l'orientation de la tête d'aiguilletage sont déterminés avant de commencer l'aiguilletage en tenant compte de la complexité de la géométrie de la préforme à réaliser, de la densité et de l'orientation des fibres en Z tout en veillant que l'outillage de support et la préforme ne rentrent pas en collision avec la tête d'aiguilletage. Ce programme n'est donc pas lié à une machine particulière et peut s'adapter à toutes les machines et formes de préforme souhaitée. Il permet ainsi de fabriquer de manière versatile des préformes textiles par aiguilletage selon les besoins et les propriétés thermostructurales souhaités, comme par exemple la densité de fibres en Z et l'orientation des fibres en Z.

De plus, comme il est tenu compte de la complexité de la géométrie de la préforme à réaliser, le nombre de points de passage est adapté pour alléger les temps de calcul et le programme en lui-même. Par exemple, si une zone a un rayon de courbure local faible, le nombre de points de passage sera plus important dans cette zone qu'une autre zone ayant un rayon de courbure plus important.

La détermination des triplets de coordonnées des points de passage de la tête d'aiguilletage et de l'orientation angulaire de la tête peut résulter d'un ou de plusieurs calculs, ou certains paramètres (coordonnée ou angle) peuvent être prédéfinis par avance.

La détermination des triplets de coordonnées des points de passage de la tête d'aiguilletage peut être réalisée également en fonction de la largeur de la bande textile et de son éventuel recouvrement.

La détermination de l'orientation angulaire de la tête d'aiguilletage peut être réalisée par rapport à la normale à la géométrie locale.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'outillage de support est en rotation autour d'un axe de rotation et le procédé comprend une projection mathématique des points de passage déterminés sur un plan de référence fixe ou mobile par rapport à l'outillage de support et comprenant l'axe de rotation de l'outillage de support.

Cela permet de convertir les triplets de coordonnées (x, y, z) en coordonnées polaires (r, 0, z) et donc d'implémenter plus facilement les coordonnées des points de passage de la tête d'aiguilletage dans la machine d'aiguilletage.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le procédé comprend en outre la détermination d'une vitesse de déplacement locale de la tête d'aiguilletage en fonction du taux de fibres en Z dans la zone associée de la préforme à réaliser et d'une rotation de l'outillage de support.

Cela permet de pouvoir adapter la densité d'aiguilletage en fonction de la géométrie de la préforme, et ainsi augmenter, diminuer ou garder constante cette densité selon les caractéristiques géométriques locales de la préforme.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le procédé comprend en outre la réalisation d'un maillage de la géométrie de la préforme textile à réaliser, la détermination de l'ensemble des triplets de coordonnées (x, y, z) étant effectuée sur ce maillage.

Le maillage permet une utilisation mathématique plus précise de la géométrie de la préforme pour pouvoir ensuite appliquer l'ensemble des opérations de détermination des points de passage et de l'orientation angulaire de la tête, mais également de discrétiser le nombre de points de passage en fonction de la complexité géométrique de la préforme à réaliser.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante.

Cela permet de pouvoir réaliser une préforme textile de géométrie complexe.

Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'une préforme textile par aiguilletage comprenant la détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage selon l'invention et la fabrication par aiguilletage de la préforme textile sur un outillage de support, dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, à l'aide d'une tête d'aiguilletage programmée selon le programme déterminé.

Brève description des dessins

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif.

[Fig. 1] La figure 1 représente, de manière schématique et partielle, un système d'aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention.

[Fig. 2] La figure 2 représente, de manière partielle, une tête d'aiguilletage en cours de dépôt et d'aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention.

[Fig. 3] La figure 3 représente, de manière schématique et partielle, la tête d'aiguilletage de la figure 2, en particulier l'orientation des aiguilles par rapport à la bande déposée.

[Fig. 4] La figure 4 représente un ordinogramme du procédé de détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention.

[Fig. 5A] La figure 5A représente, de manière schématique et partielle, l'étape 409 du procédé décrit en figure 4. [Fig. 5B] La figure 5B représente, de manière schématique et partielle, l'étape 410 du procédé décrit en figure 4.

[Fig. 5C] La figure 5C représente, de manière schématique et partielle, l'étape 420 du procédé décrit en figure 4.

[Fig. 5D] La figure 5D représente, de manière schématique et partielle, l'étape 421 du procédé décrit en figure 4.

[Fig. 6] La figure 6 représente un ordinogramme du procédé de fabrication d'une préforme textile par aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention.

Description des modes de réalisation

La figure 1 représente, de manière schématique et partielle, un système d'aiguilletage 100 selon un mode de réalisation de l'invention permettant de réaliser une préforme textile.

Le système 100 comprend une tête d'aiguilletage 110 sur laquelle est monté un dispositif d'alimentation 130 d'une bande textile, un bras robotisé 120 mobile selon plusieurs degrés de liberté et portant la tête d'aiguilletage 110 et une unité de contrôle 140.

Le bras robotisé 120 est configuré de manière à déplacer la tête d'aiguilletage 110 suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées.

Le dispositif d'alimentation 130 est configuré pour déposer la bande textile sur un support et procéder à la découpe de la bande déposée.

L'unité de contrôle 140 est configurée pour commander le bras robotisé 120, l'actionnement de la tête d'aiguilletage 110 et le dépôt de la bande textile selon un programme prédéfini pour la réalisation de la préforme textile.

La figure 2 représente, de manière partielle, une tête d'aiguilletage 210 portant un dispositif d'alimentation 230 d'une bande textile 233 selon un mode de réalisation de l'invention lors de la fabrication d'une préforme textile, en particulier lors du dépôt et de l'aiguilletage d'une bande textile 234 sur un outillage de support 250. La figure 3 représente une vue schématique de la figure 2, notamment l'orientation des aiguilles de la tête d'aiguilletage par rapport à la bande déposée, les références utilisées pour ces deux figures représentant les mêmes objets.

Le dispositif d'alimentation 230 d'une bande textile 233 comprend un support de cassette 232 et une cassette 231 contenant la bande textile 233 et placée sur le support de cassette 232. La cassette 231 a une largeur correspondant sensiblement à la largeur de la bande textile 233 enroulée sur la cassette 231.

La bande textile 233 est par exemple une bande ou une nappe de fils dont les propriétés sont utiles en tant que renfort fibreux dans la préforme composant un matériau composite, par exemple un fil ou un ensemble de fils, un tissu, un textile non-tissé multidirectionnel (ou « Non Crimp Fabric, NCF »), une tresse, ou encore un voile non tissé.

La tête d'aiguilletage 210 comprend une pluralité d'aiguilles 211 montée sur une planche à aiguilles qui permettent d'aiguilleter la bande textile 234 qui vient d'être déposée sur l'outillage de support 250. Cette bande textile 234 est ainsi aiguilletée avec les bandes 235 précédemment déposées afin de réaliser la préforme textile. Afin d'obtenir la géométrie désirée, le dépôt et l'aiguilletage a lieu sur l'outillage de support 250 qui a une forme correspondant à celle de la préforme à réaliser. Ainsi pour réaliser une préforme non-axisymétrique, l'outillage de support 250 a une forme non-axisymétrique. L'outillage de support 250 peut également être mobile, par exemple en rotation autour d'un axe, afin de faciliter les mouvements du bras robotisé et de la tête d'aiguilletage 210.

La tête d'aiguilletage 210 comprend également un débourreur 212 comprenant une plaque comportant une pluralité de perforations. La plaque présente une face interne et une face externe, la face externe étant présente du côté de l'outillage de support 250. La planche à aiguilles est en regard de la face interne du débourreur et les aiguilles 211 sont alignées avec les perforations présentes sur la plaque du débourreur 212. Lors de l'aiguilletage de la bande 234, les aiguilles 211 passent alternativement d'une position rétractée dans laquelle elles ne dépassent pas de la surface externe de la plaque du débourreur 212 à une position déployée dans laquelle elles dépassent de la face externe de la plaque afin de pénétrer dans la bande textile 234. Le dispositif d'alimentation 230 d'une bande textile 233 est fixé à la tête d'aiguilletage 210 transversalement à la plaque perforée du débourreur 212 destinée à être traversée par les aiguilles 211.

Le dispositif d'alimentation 230 d'une bande textile 233 peut comprendre un système de guidage 270 de la bande textile et/ou un système de freinage qui permet de régler la tension de la bande 234 lors de son dépôt. Le système de guidage 270 peut être fixé sur la surface du débourreur 212 ou sur la tête d'aiguilletage 210, idéalement au plus près de la surface du débourreur 210, portant le dispositif d'alimentation 230.

De plus, le système de guidage de la bande textile peut être muni de rouleaux de détours 271 réglables selon un repère tridimensionnel, notamment dans un repère sphérique. Ces rouleaux 271 sont par exemple réglables en translation selon la direction de la largeur de la bande 234 et réglables en rotation selon deux axes permettant de régler l'angle de la bande 234 par rapport à l'outillage de support 250. Ces rouleaux de détours 271 permettent de guider la bande 234 depuis la cassette 231 jusqu'à la surface de dépôt de l'outillage de support 250. La largeur de ces rouleaux 271 peut être adaptée à la largeur de la bande 234.

Quel que soit le mode de réalisation, le dispositif d'alimentation d'une bande textile peut être configuré pour stocker une bande textile de largeur comprise entre 5 mm et 500 mm, préférentiellement entre 5 mm et 200 mm.

Quel que soit le mode de réalisation, la tête d'aiguilletage peut être configurée pour différentes largeurs de planche à aiguilles (support portant la pluralité d'aiguilles) et/ou pour différentes largeurs de débourreur, par exemple de manière à pouvoir aiguilleter des bandes textiles de largeur comprise entre 5 mm et 500 mm, préférentiellement des bandes textiles de largeur comprise entre 5 mm et 200 mm. La planche à aiguilles et le débourreur peuvent également être amovibles de la tête d'aiguilletage afin de les adapter à la géométrie de préforme à réaliser et/ou aux largeurs de bandes textiles aiguilletées.

Quel que soit le mode de réalisation, la tête d'aiguilletage, en particulier les aiguilles, forme un angle a (représenté sur la figure 3) variable par rapport à un axe perpendiculaire 270 au plan tangent 260 de l'outillage de support 250 durant tout ou partie du dépôt et de l'aiguilletage de la bande textile, par exemple cet angle est compris entre -85° et 85°, de préférence entre -30° et 30°. Plus généralement, la tête d'aiguilletage est réglable selon toutes les directions autour de cet axe perpendiculaire 270. Cela permet d'aiguilleter les bandes textiles selon différentes orientations, par exemple en biais ou selon un angle pour transférer des fibres selon une certaine orientation pour conférer certaines propriétés thermomécaniques et/ou de tenue à l'abrasion à la pièce finale.

Quel que soit le mode de réalisation, la tête d'aiguilletage peut être programmée pour se déplacer et s'orienter, grâce au bras robotisé, autour de l'outillage de support pour déposer et aiguilleter la bande textile. Le programme de déplacement et d'orientation de la tête d'aiguilletage comprend ainsi les points de passage et l'orientation angulaire de la tête d'aiguilletage autour de l'outillage de support.

Les points de passage peuvent être déterminés en fonction des positions des fibres en Z dans la préforme textile à réaliser, de son rayon de courbure local et d'une distance minimale à respecter entre la tête d'aiguilletage et l'outillage de support ou la préforme pour éviter de dégrader la préforme. L'orientation angulaire de la tête d'aiguilletage peut être déterminée pour chaque point de passage en fonction de l'orientation angulaire des fibres en Z dans la préforme à réaliser.

De plus, afin de faciliter la programmation de la tête d'aiguilletage, et dans le cas d'un outillage de support en rotation sur lui-même, les points de passage peuvent être exprimés en termes de distance entre la tête d'aiguilletage et l'outillage de support. Pour cela, on peut projeter les points de passage dans un plan de référence fixe par rapport à l'outillage de support, et ainsi programmer la tête selon la distance entre la tête d'aiguilletage et l'outillage de support.

Quel que soit le mode de réalisation, il est également possible de piloter par un asservissement la pression du débourreur. En particulier, le débourreur peut appliquer une pression sur la bande de sorte à la maintenir en place lorsque les aiguilles en ressortent.

Quel que soit le mode de réalisation, il est également possible de piloter la tête d'aiguilletage par un asservissement en fonction de la pression du débourreur et/ou en fonction de la position du débourreur s'il est flottant et/ou en fonction de la position des aiguilles

Il est également possible de piloter la position du robot par un asservissement en fonction de la pression du débourreur et/ou en fonction de la position du débourreur s'il est flottant et/ou en fonction de la position des aiguilles.

Il est également possible de piloter la position du support par un asservissement en fonction de la pression du débourreur et/ou en fonction de la position du débourreur s'il est flottant et/ou en fonction de la position des aiguilles.

La figure 4 représente un ordinogramme du procédé 400 de détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention, et les figures 5A, 5B, 5C et 5D représentent les différentes étapes de ce même procédé. Le procédé est ainsi décrit en référence aux figures 4, 5A, 5B, 5C et 5D.

Le procédé 400 est un procédé de détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage 530 pour la réalisation d'une préforme textile 500 par aiguilletage d'une bande textile sur un outillage de support 505. Ce procédé 400 comprend la détermination 410 d'un ensemble de triplets de coordonnées (x, y, z), (xl, yl, zl), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3) des points de passage 520, 521, 522, 523 de la tête d'aiguilletage 530. Pour des raisons de clarté, seuls quelques points sont visibles sur les figures, néanmoins le nombre de points de passage n'est pas limité à ces quatre points. De plus, la position de ces points visibles sur la figure 5B ne signifie pas que l'on détermine d'abord le point 520 (ou le point 522) avant le point 521 (ou le point 523). Généralement, l'ordre de détermination des différents points de passage de la tête suit le déroulement et l'aiguilletage de la bande textile sur l'outillage de support.

Les points de passage 521, 522, 523 sont déterminés en fonction des positions des fibres selon les axes X, Y, Z, en particulier selon l'axe Z dans la préforme textile à réaliser 500, de la géométrie locale de la préforme 500, par exemple de son rayon de courbure local, et de la distance minimale d m in- Cette distance minimale d m in est une distance permettant d'éviter une collision entre la tête d'aiguilletage 530 et la préforme 500 en cours de réalisation ou l'outillage de support 505. La distance minimale d m in est prédéterminée par l'utilisateur. Cette étape 410 est représentée sur la figure 5B.

Le nombre de points de passage 520, 521, 522, 523 peut dépendre de la complexité de la préforme à réaliser 500. Par exemple, si la préforme est de forme complexe (par exemple, une forme non-axisymétrique), le nombre de points de passage sera généralement plus important qu'une préforme de forme simple (par exemple, une forme axisymétrique).

Puis le procédé 400 comprend la détermination 420 de l'orientation angulaire de la tête d'aiguilletage 530 pour chaque point de passage 520, 521, 522, 523 déterminés dans l'étape 410 en fonction de l'orientation angulaire des fibres en Z dans la préforme textile à réaliser 500. Cette étape 420 est représentée sur la figure 5C. Dans cette étape 420, on détermine, par exemple, l'angle a formé entre la tête d'aiguilletage 530 et l'axe Z pour le point de passage 520 et/ou l'angle P formé entre la tête d'aiguilletage 530 et l'axe X pour le point de passage 520. Plus particulièrement, dans l'exemple de la détermination de l'angle a, l'angle a est formé entre l'axe Z et l'orientation de la tête, qui correspond à l'orientation 560 des fibres en Z pour ce point de passage 520.

Le procédé 400 peut également comprendre une étape 409 de réalisation d'un maillage 510 de la géométrie de la préforme textile à réaliser 500. La détermination 410 de l'ensemble des triplets de coordonnées (x, y, z) des points de passage est ainsi effectuée sur ce maillage 510. Cette étape 409 est représentée sur la figure 5A. Cela permet de simplifier la géométrie de la préforme 500 et de déterminer plus facilement les points de passage 520.

Quand l'outillage de support 505 tourne autour d'un axe de rotation 580, le procédé 400 peut encore comprendre une étape 421 de projection des points de passage 520 déterminés dans l'étape 410 dans un plan de référence 540 fixe ou mobile par rapport à l'outillage de support 505 et comprenant l'axe de rotation 580 de l'outillage de support 505. Le plan de référence 540 peut par exemple être le plan (YZ) ou le plan (XY) ou encore le plan (À). Cela permet de déterminer les coordonnées polaires (r, 0, z) des points de passage 520. Cette étape 421 est représentée sur la figure 5D.

Le procédé 400 peut encore comprendre la détermination d'une vitesse de déplacement locale de la tête d'aiguilletage 530 en fonction du taux de fibres en Z dans la zone associée de la préforme à réaliser 500 en fonction d'un éventuel déplacement de l'outillage de support 505. Par exemple, si l'outillage de support 505 est en rotation durant l'aiguilletage, selon le rayon de courbure de la géométrie de la préforme à réaliser 500, il peut être intéressant de faire varier la vitesse de déplacement de la tête d'aiguilletage 530 entre les points de passage 520 le long de ce rayon de courbure pour adapter au mieux le taux de fibres de Z.

La figure 6 représente un ordinogramme du procédé 600 de fabrication d'une préforme textile par aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention.

Le procédé 600 comprend d'abord la détermination 610 d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage selon l'invention, donc par exemple selon le procédé décrit précédemment, puis la fabrication 620 par aiguilletage de la préforme textile sur un outillage de support. L'outillage de support a la même forme que la surface interne de la préforme à réaliser. L'aiguilletage est réalisé à l'aide d'une tête d'aiguilletage programmée selon le programme déterminé dans l'étape 601.

Un système d'aiguilletage utilisé pour la fabrication est par exemple un système comprenant :

- une tête d'aiguilletage programmée selon le programme déterminé ;

- un bras robotisé mobile selon plusieurs degrés de liberté, portant la tête d'aiguilletage et configuré de manière à déplacer la tête d'aiguilletage suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées dans le programme de déplacement et d'orientation ;

- un dispositif d'alimentation d'une bande textile monté sur la tête d'aiguilletage et configuré pour déposer la bande textile sur un outillage de support et procéder à sa découpe, et - une unité de contrôle configurée pour commander le bras robotisé, l'actionnement de la tête d'aiguilletage et le dépôt de la bande textile selon le programme de déplacement et d'orientation de la tête.

L'outillage de support utilisé pour déterminer le programme de déplacement et d'orientation de la tête d'aiguilletage et pour la fabrication de la préforme textile peut avoir une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante. Cela permet de réaliser une préforme de forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante, qui pourra, par exemple, ainsi former une préforme de protection thermique de rentrée atmosphérique. L'outillage de support peut également tourner, dans les deux sens autour d'un axe de rotation, lors de l'aiguilletage, afin de faciliter les déplacements du bras robotisé. L'unité de contrôle peut, dans ce cas, piloter la rotation de l'outillage de support. Par exemple, elle peut commander l'axe de rotation et/ou la vitesse de rotation de l'outillage de support. L'expression « compris(e) entre ... et ... » doit se comprendre comme incluant les bornes.