FR3160623A1

FR3160623A1 - Ensembles de panneau composite ayant des joints à emboîtement et leurs procédés de fabrication

Info

Publication number: FR3160623A1
Application number: FR2502819A
Authority: FR
Inventors: Daniel Gene Dunn; Douglas Glenn Decesare; Jared Hogg Weaver; Scott Roger Finn
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2024-03-28
Filing date: 2025-03-19
Publication date: 2025-10-03
Also published as: US20250303663A1

Abstract

Un ensemble de panneau composite (200) comporte un premier panneau composite (202) ayant une première structure de base (204). La première structure de base comporte une première face de première structure de base (206) et une seconde face de première structure de base (208). Le premier panneau composite (202) comporte en outre une première feuille composite de premier panneau composite (210) et une seconde feuille composite de premier panneau composite (212). La première feuille composite de premier panneau composite (210) est liée à la première face de première structure de base (206) et une seconde feuille composite de premier panneau composite (212) est liée à la seconde face de première structure de base. Un élément à emboîtement (214) est défini dans la première structure de base. L’ensemble de panneau composite (200) comporte en outre un composant (300) ayant une partie qui s’étend dans l’élément à emboîtement (214), de telle sorte qu’un joint mécanique à emboîtement (400) est formé entre le premier panneau composite et le composant.

Description

Ensembles de panneau composite ayant des joints à emboîtement et leurs procédés de fabrication

La présente description concerne des ensembles de panneau composite ayant un panneau composite et un composant accouplés ensemble pour former un joint à emboîtement.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

Les machines modernes telles que les avions, les automobiles, les bateaux, les fusées, les véhicules spatiaux ou les équipements industriels peuvent être soumis à des conditions de fonctionnement extrêmes, notamment des températures élevées, des pressions élevées et des vitesses élevées. Les composites à matrice céramique (« CMC ») renforcés comprenant des fibres dispersées dans des matrices céramiques continues de même composition ou de composition différente sont bien adaptés aux applications structurelles en raison de leur ténacité, de leur résistance thermique, de leur résistance à haute température et de leur stabilité chimique. De tels composites présentent de manière générale un rapport résistance/poids élevé et conservent cette caractéristique sur une vaste plage de températures qui dépasse celle des alliages métalliques. Cela les rend attrayants dans les applications où le poids est essentiel et où les caractéristiques structurelles à haute température limitent fortement la conception des composants et des systèmes, telles que les applications aéronautiques et de véhicules spatiaux. Grâce à leur stabilité à des températures élevées, les CMC conviennent très bien dans des applications où les composants sont en contact avec un gaz à haute température, telles que dans un moteur à turbine à gaz et dans des conditions de rentrée de véhicules spatiaux dans des environnements terrestres et non terrestres.

Une description complète et utile de la présente description, y compris le meilleur mode de celle-ci, destiné à une personne de compétences ordinaires, est exposée dans la spécification, qui fait référence aux figures annexées, dans lesquelles :

LaFIG. 1illustre une vue en perspective éclatée d’un exemple de panneau composite avec une pluralité de cellules, les cellules étant de forme hexagonale, conformément aux modes de réalisation de la présente description ;

LaFIG. 2illustre une vue schématique partiellement éclatée d’un exemple d’ensemble de panneau composite ayant un joint à tenon et mortaise ou un joint à embrèvement conformément aux modes de réalisation de la présente description ;

LaFIG. 3illustre une vue schématique de l’ensemble de panneau composite illustré à laFIG. 2entièrement assemblé conformément aux modes de réalisation de la présente description ;

LaFIG. 4illustre une vue schématique partiellement éclatée d’un autre exemple d’ensemble de panneau composite ayant un joint à queue d’aronde conformément aux modes de réalisation de la présente description ;

LaFIG. 5illustre de manière schématique l’ensemble de panneau composite illustré à laFIG. 4entièrement assemblé conformément aux modes de réalisation de la présente description ;

LaFIG. 6illustre une vue schématique partiellement éclatée d’un autre exemple d’ensemble de panneau composite ayant un joint en forme de T conformément aux modes de réalisation de la présente description ;

LaFIG. 7illustre de manière schématique l’ensemble de panneau composite illustré à laFIG. 6entièrement assemblé conformément aux modes de réalisation de la présente description ;

LaFIG. 8illustre une vue schématique partiellement éclatée de l’ensemble de panneau composite, dans lequel l’élément à emboîtement est une ouverture avec un passe-fils composite disposé à l’intérieur de celle-ci, conformément aux modes de réalisation de la présente description ;

LaFIG. 9illustre une vue en coupe du panneau composite illustré depuis le long de la ligne 9-9 illustrée à laFIG. 8, conformément aux modes de réalisation de la présente description ; et

LaFIG. 10est un organigramme d’un exemple de procédé de fabrication d’un ensemble de panneau composite conformément aux modes de réalisation de la présente description.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Nous allons maintenant nous référer en détail à certains modes de réalisation de la description, dont un ou plusieurs exemples sont illustrés dans les dessins joints. La description détaillée utilise des désignations numériques et alphabétiques pour se référer aux caractéristiques des dessins. Dans les dessins et la description, des désignations semblables ou similaires ont été utilisées pour se référer à des parties semblables ou similaires de l’invention.

L’expression « à titre d’exemple » est utilisée ici pour signifier « servant d’exemple, de cas ou d’illustration ». Toute mise en œuvre donnée ici « à titre d’exemple » ne doit pas nécessairement être interprétée comme préférée ou avantageuse par rapport à d’autres mises en œuvre. En complément, sauf indication spécifiquement contraire, tous les modes de réalisation décrits dans le présent document doivent être considérés comme illustratifs.

Aux fins de la description ci-après, les termes « supérieur », « inférieur », « droit », « gauche », « vertical », « horizontal », « latéral », « longitudinal » et les dérivés de ceux-ci se rapportent aux modes de réalisation tels qu’ils sont orientés dans les figures des dessins. Toutefois, il est entendu que les modes de réalisation peuvent prendre diverses variantes, sauf indication contraire expresse. Il est également entendu que les dispositifs spécifiques illustrés dans les dessins ci-joints et décrits dans la spécification suivante ne sont que des exemples de modes de réalisation de la description. Par conséquent, les dimensions spécifiques et autres caractéristiques physiques liées aux modes de réalisation décrits ici ne doivent pas être considérées comme limitatives.

Les termes d’approximation, tels que « environ », « approximativement », « généralement » et « substantiellement », ne doivent pas être limités à la valeur précise spécifiée. Dans au moins certains cas, le langage d’approximation peut correspondre à la précision d’un instrument de mesure de la valeur, ou à la précision des procédés ou machines de construction ou de fabrication des composants et systèmes. Dans au moins certains cas, le langage d’approximation peut correspondre à la précision d’un instrument de mesure de la valeur, ou à la précision des procédés ou machines de construction ou de fabrication des composants et systèmes. Par exemple, le langage d’approximation peut se référer à une marge de 1, 2, 4, 5, 10, 15 ou 20 pour cent pour des valeurs individuelles, plage(s) de valeurs et points d’extrémité définissant une/des plage(s) de valeurs. Lorsqu’ils sont utilisés dans le contexte d’un angle ou d’un sens, de tels termes s’entendent dans les dix degrés supérieurs ou inférieurs à l’angle ou au sens indiqué. Par exemple, « généralement vertical » comporte les sens situés dans les dix degrés de la verticale dans l’un quelconque sens, par exemple dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.

Dans le présent document, les termes « premier », « deuxième/second » et « troisième » peuvent être utilisés indifféremment pour distinguer un composant d’un autre et ne sont pas prévus pour désigner l’emplacement ou l’importance des composants individuels.

Les formes singulières « un », « une », « la » et « le » comportent les références plurielles, à moins que le contexte ne s’y oppose clairement.

L’expression « au moins l’un parmi » dans le contexte de, par ex., « au moins l’un parmi A, B et C » se réfère uniquement à A, uniquement à B, uniquement à C, ou à toute combinaison de A, B et C.

Ici et dans l’ensemble de la spécification et des revendications, les limitations de plage sont combinées et interchangées, de telles plages sont identifiées et comportent toutes les sous-plages contenues dans celles-ci, sauf indication contraire du contexte ou du langage. Par exemple, toutes les plages décrites ici comprennent les points d’extrémité, et les points d’extrémité peuvent être combinés indépendamment les uns aux autres.

Le terme « turbomachine » se réfère à une machine comportant un ou plusieurs compresseurs, une section de production de chaleur (par ex., une section de combustion) et une ou plusieurs turbines qui, ensemble, génèrent un couple de sortie.

Le terme « moteur à turbine à gaz » se référer à un moteur dont tout ou une partie de la source d’énergie est une turbomachine. Parmi les exemples de moteurs à turbine à gaz, on peut citer les turbosoufflantes, les turbopropulseurs, les turboréacteurs, les turbomoteurs, etc., ainsi que les versions hybrides-électriques d’un ou de plusieurs de ces moteurs.

Tel qu’il est utilisé ici, le terme « intégral » utilisé pour décrire une structure se réfère à la structure étant formée d’un matériau continu ou d’un groupe de matériaux sans joints, raccords, ou similaires. La structure intégrale décrite ici peut être formée par fabrication additive pour avoir la structure décrite, ou alternativement par un procédé de moulage, etc. Le terme « unitaire » tel qu’il est utilisé ici indique que le composant final a une construction dans laquelle les parties intégrées sont inséparables et est différent d’un composant comprenant une pluralité de pièces de composant séparées qui ont été fixées ensemble mais qui restent distinctes et le composant unique n’est pas inséparable (c’est-à-dire que les pièces peuvent être séparées à nouveau). Ainsi, les composants unitaires peuvent comprendre des pièces de matériau généralement essentiellement continues ou peuvent comprendre une pluralité de parties qui sont liées de façon permanente les unes aux autres. En tout état de cause, les diverses parties formant un composant unitaire sont intégrées les unes aux autres, de telle sorte que le composant unitaire est une pièce unique avec des parties inséparables.

Les éléments chimiques sont abordés dans la présente description à l’aide de leur abréviation chimique courante, telle qu’on la retrouve couramment dans un tableau périodique des éléments. Par exemple, l’hydrogène est représenté par son abréviation chimique courante H ; l’hélium est représenté par son abréviation chimique courante He ; et ainsi de suite.

Tel qu’il est utilisé ici, le terme « composite à matrice céramique » ou « CMC » se réfère à une catégorie de matériaux qui comporte un matériau de renforcement (par ex., des fibres de renforcement) entouré d’une phase de matrice céramique. En général, les fibres de renforcement assurent l’intégrité structurelle de la matrice céramique. Certains exemples de matériaux de matrice CMC peuvent comporter, sans caractère limitatif, des matériaux à base de silicium sans oxyde (par exemple, carbure de silicium, nitrure de silicium ou des mélanges de ceux-ci), des céramiques d’oxyde (par exemple, oxycarbures de silicium, oxynitrures de silicium, oxyde d’aluminium (Al₂O₃), dioxyde de silicium (SiO₂), aluminosilicates, ou des mélanges de ceux-ci), ou des mélanges de ceux-ci. Des particules de céramique (par exemple, des oxydes de Si, Al, Zr, Y et des combinaisons de ceux-ci) et des charges inorganiques (par exemple, pyrophyllite, wollastonite, mica, talc, kyanite et montmorillonite) peuvent également être incluses dans la matrice de CMC.

Certains exemples de fibres de renforcement des CMC peuvent comporter, sans toutefois s’y limiter, des matériaux à base de silicium non oxydé (par ex., carbure de silicium, nitrure de silicium, ou mélanges de ceux-ci), des matériaux à base de carbone non oxydé (par ex., carbone, carbure de silicium, carbure de zirconium), des céramiques oxydées (par ex., oxycarbures de silicium, oxynitrures de silicium, oxyde d’aluminium (Al₂O₃), dioxyde de silicium (SiO₂), aluminosilicates tels que mullite, ou mélanges de ceux-ci), ou des mélanges de ceux-ci.

Généralement, les CMC particuliers peuvent être désignés par leur combinaison de type de fibre/type de matrice. Par exemple, C/SiC pour le carbure de silicium renforcé par des fibres de carbone ; SiC/SiC pour le carbure de silicium renforcé par des fibres de carbure de silicium, SiC/SiN pour le nitrure de silicium renforcé par des fibres de carbure de silicium ; SiC/SiC-SiN pour le mélange de matrices de carbure de silicium renforcé par des fibres de carbure de silicium/nitrure de silicium, etc. Dans d’autres exemples, les CMC peuvent comporter une matrice et des fibres de renforcement comprenant des matériaux à base d’oxyde tels que l’oxyde d’aluminium (Al₂O₃), le dioxyde de silicium (SiO₂), les aluminosilicates et des mélanges de ceux-ci. Les aluminosilicates peuvent comporter des matériaux cristallins tels que la mullite (3Al₂O₃2SiO₂), ainsi que des aluminosilicates vitreux.

Dans certains modes de réalisation, les fibres de renforcement peuvent être regroupées ou enduites avant une inclusion au sein de la matrice. Par exemple, des faisceaux des fibres peuvent se présenter sous la forme d’un ruban renforcé, tel qu’un ruban renforcé unidirectionnel. Une pluralité de rubans peut être assemblée pour former un composant de préforme. Les faisceaux de fibres peuvent être imprégnés d’une composition de suspension avant ou après la formation de la préforme. La préforme peut ensuite subir un traitement thermique, tel qu’un durcissement ou une combustion pour obtenir un résidu charbonneux important dans la préforme, et un traitement chimique ultérieur, tel qu’une filtration par fusion avec du silicium, pour arriver à un composant formé d’un matériau CMC ayant une composition chimique souhaitée.

De tels matériaux, au même titre que certaines céramiques monolithiques (c’est-à-dire, des matériaux céramiques sans matériau de renforcement), sont particulièrement appropriés à des applications à haute température. En complément, ces matériaux céramiques sont légers par comparaison avec les superalliages, mais peuvent quand même assurer la solidité et la durabilité du composant réalisé à partir de ceux-ci. C’est pourquoi ces matériaux sont actuellement envisagés pour de nombreux composants de turbines à gaz, de structures de véhicules spatiaux et de propulsion utilisés dans des sections à haute température, tels que les profils aérodynamiques (par ex., les turbines et les aubes), les chambres de combustion, les carénages et autres composants similaires, les buses, les conduits de transition, les systèmes de protection thermique, les TPS, les surfaces de contrôle aérodynamiques et les bords d’attaque qui bénéficieraient du poids plus léger et de la capacité à résister à des températures plus élevées que ces matériaux peuvent offrir.

Tel qu’il est utilisé ici, le terme « fabrication additive » se réfère généralement à une technologie de fabrication dans laquelle les composants sont fabriqués couche par couche. Une machine de fabrication additive à titre d’exemple peut être conçue pour utiliser l’une quelconque technologie de fabrication additive appropriée. La machine de fabrication additive peut utiliser une technologie de fabrication additive qui comporte une technologie de fusion sur lit de poudre (PBF), telle qu’une technologie de fusion laser directe de métal (DMLM), une technologie de fusion sélective par laser (SLM), une technologie de frittage laser dirigé de métal (DMLS) ou une technologie de frittage sélectif par laser (SLS). Dans une technologie PBF à titre d’exemple, de fines couches de matériau en poudre sont appliquées séquentiellement sur un plan de construction, puis sélectivement fondues ou fusionnées les unes aux autres, couche par couche, pour former un ou plusieurs objets tridimensionnels. Les objets fabriqués de manière additive sont généralement de nature monolithique et peuvent avoir une variété de sous-composants intégraux.

Les technologies de fabrication additive appropriées en complément ou alternativement peuvent comporter, par exemple, la technologie de jet de liant, la technologie de modélisation par dépôt en fusion (FDM), la technologie de dépôt d’énergie directe (DED), la technologie de mise en forme sans reprise conçue par laser (LENS), la technologie de fabrication de forme sans reprise par laser (LNSM), la technologie de dépôt direct de métal (DMD), la technologie de traitement numérique de la lumière (DLP) et d’autres technologies de fabrication additive qui utilisent un faisceau d’énergie ou une autre source d’énergie pour solidifier un matériau de fabrication additive tel qu’un matériau en poudre. En fait, toute modalité de fabrication additive appropriée peut être utilisée avec l’objet de la présente description.

La technologie de fabrication additive peut généralement être décrite comme la fabrication d’objets en construisant des objets point par point, ligne par ligne, couche par couche, généralement dans un sens vertical. D’autres procédés de fabrication sont envisagés et dans le domaine d’application de la présente description. Par exemple, bien que le document se réfère ici à l’ajout de matériau pour former des couches successives, l’objet décrit dans le présent document peut être mis en œuvre avec l’une quelconque technologie de fabrication additive ou autre technologie de fabrication, y compris les procédés d’ajout de couches, les procédés de soustraction de couches ou les procédés hybrides.

Les procédés de fabrication additive décrits ici peuvent être utilisés pour la formation de composants à l’aide de l’un quelconque matériau approprié. Par exemple, le matériau peut être du métal, de la céramique, du polymère, de l’époxy, de la résine photopolymère, du plastique ou tout autre matériau approprié qui peut être solide, en poudre, en feuille, en fil, ou l’une quelconque autre forme appropriée, ou des combinaisons de ceux-ci. En complément, ou à titre d’alternative, les matériaux à titre d’exemple peuvent comporter des métaux, des céramiques ou des liants, ainsi que des combinaisons de ceux-ci. Les céramiques à titre d’exemple peuvent comporter des céramiques à ultra-haute température ou des précurseurs de céramiques à ultra-haute température, tels que des précurseurs polymères. Chaque couche successive peut être, par exemple, comprise entre environ 10 μm et 200 μm, bien que l’épaisseur puisse être déterminée en fonction de l’un quelconque nombre de paramètres et puisse être de l’une quelconque taille appropriée.

Tel qu’il est utilisé ici, le terme « plan de construction » se réfère à un plan défini par une surface sur laquelle un faisceau d’énergie pénètre pour irradier sélectivement et de ce fait consolider un matériau en poudre au cours d’un procédé de fabrication additive. Généralement, la surface d’un lit de poudre définit le plan de construction. Pendant l’irradiation d’une couche respective du lit de poudre, une partie précédemment irradiée de la couche respective peut définir une partie du plan de construction. Avant de distribuer le matériau en poudre sur un module de construction, une plaque de construction qui supporte le lit de poudre définit généralement le plan de construction.

Tel qu’il est utilisé ici, le terme « consolider » se réfère à la densification et à la solidification de matériau en poudre en conséquence de l’irradiation du matériau en poudre, y compris par fusion, frittage, ou similaires.

L’assemblage d’un sous-composant CMC, ou préforme, à un autre sous-composant CMC ou céramique pour former une structure de composant complète présente un intérêt particulier dans le domaine des CMC. Par exemple, l’assemblage d’un sous-composant CMC à un autre peut se produire lorsque la complexité de forme d’une structure complète globale est trop importante pour être stratifiée en une seule pièce. Un autre cas où l’assemblage d’un sous-composant CMC à un autre peut se produire est celui où une grande structure complète est difficile à stratifier en une seule pièce, et où plusieurs sous-composants, ou préformes, sont fabriqués et assemblés pour former la grande structure complète. La fabrication de composants composites complexes peut nécessiter un outillage complexe, et peut impliquer la formation de fibres sur de petits rayons, ce qui dans les deux cas pose des problèmes de fabrication. Les procédures actuelles de liaison des sous-composants CMC comportent, sans toutefois s’y limiter, la liaison par diffusion, la formation par réaction, l’infiltration de matière fondue, le brasage, les adhésifs, ou similaires. La séparation ou la défaillance du joint qui est formé lors de la procédure d’assemblage, lorsque sous l’influence de charges appliquées, est particulièrement préoccupante dans ces structures de composants CMC qui sont formées de sous-composants assemblés.

Ainsi, un joint et un procédé améliorés d’assemblage d’un sous-composant CMC, ou une préforme, à un autre sous-composant monolithique en céramique ou à un sous-composant CMC pour former une structure complète, sont souhaités et seraient appréciés dans la technique.

La présente description concerne généralement des ensembles de panneau composite ayant un panneau composite assemblé à un autre composant (tel qu’un autre panneau composite ou une pièce de quincaillerie). Un panneau composite peut comporter une structure de base (qui peut être fabriquée de manière additive ayant une ou plusieurs cellules creuses et un ou plusieurs éléments à emboîtement, ou les deux) et une ou plusieurs feuilles composites liées à la structure de base. Bien que les matériaux composites fournissent une bonne ténacité, une isolation thermique élevée, une résistance à haute température et une stabilité chimique, les matières premières et les techniques de traitement peuvent devenir coûteuses. Les structures actuelles capables de résister à des conditions de fonctionnement extrêmes peuvent être encombrantes, coûteuses, ou avoir une courte durée de vie. En conséquence, une structure plus légère, plus solide et plus rentable serait la bienvenue dans la technique. Les panneaux composites peuvent fournir des propriétés similaires tout en réduisant le poids du composant, et de manière notable, la quantité de matériau céramique utilisée dans le composant.

La présente description fournit des ensembles de panneau composite, construits à partir de matériaux composites, ayant un ou plusieurs éléments à emboîtement qui permettent à d’autres composants de s’accoupler à ceux-ci pour former un joint mécanique à emboîtement. Ces joints mécaniques à emboîtement peuvent comporter, sans toutefois s’y limiter, un joint à tenon et mortaise, un joint à queue d’aronde, un joint à poutre en I, des joints à passe-fils, ou un joint en forme de T. Le composant peut être un autre panneau composite ou tout autre composant ayant une forme appropriée pour s’accoupler mécaniquement à l’élément à emboîtement dans le panneau composite.

En référence désormais aux dessins, dans lesquels des chiffres identiques indiquent les mêmes éléments ou des éléments similaires dans différents modes de réalisation dans l’ensemble des figures, laFIG. 1illustre une vue éclatée du panneau composite 100 selon un ou plusieurs modes de réalisation décrits ici. Le panneau composite 100 comprend généralement une structure de base 120 et une première feuille composite 110 liée à un premier côté 141 (ou côté supérieur) de la structure de base 120. Dans certains modes de réalisation, tel que celui illustré à laFIG. 1, le panneau composite 100 peut comprendre en outre une seconde feuille composite 150 liée à un second côté 143 (ou côté inférieur) de la structure de base 120 et opposée au premier côté 141. La structure de base 120 peut définir au moins une face, telle qu’une première face 142 (ou face supérieure) et une seconde face 144 (ou face inférieure). La structure de base 120 peut également comporter une géométrie de section transversale 101 qui est non uniforme dans un sens de hauteur entre la première face 142 du premier côté 141 et la seconde face 144 du second côté 143. Une telle configuration peut permettre à la première face 142 de la structure de base 120, au second côté 143 de la structure de base 120, ou à une combinaison de ceux-ci, de produire une plus grande liaison avec la première feuille composite 110, la seconde feuille composite 150, ou une combinaison de celles-ci lorsqu’elles sont présentes, tout en produisant également un panneau composite 100 plus léger par comparaison avec un matériau composite entièrement solide.

La première feuille composite 110, la seconde feuille composite 150 et la structure de base 120 peuvent comprendre une combinaison de différents matériaux afin de répondre aux exigences structurelles et mécaniques du panneau composite 100. La première feuille composite 110 et la seconde feuille composite 150 peuvent comprendre l’un quelconque matériau composite tel qu’un CMC. Dans un mode de réalisation particulier, le matériau composite comprend généralement un matériau de renforcement fibreux incorporé dans un matériau matriciel (comme dans un CMC). Le matériau de renforcement sert de constituant porteur du matériau composite, tandis que la matrice d’un matériau composite sert à lier les fibres ensemble et à agir comme support par lequel une contrainte appliquée de l’extérieur est transmise et distribuée aux fibres.

La structure de base 120 peut comprendre un matériau différent par comparaison avec la première feuille composite 110 ou la seconde feuille composite 150. A titre d’exemple non limitatif, la structure de base 120 peut être un matériau qui est moins dense que le matériau de la première feuille composite 110 ou de la seconde feuille composite 150. Toutefois, même si le matériau de la structure de base 120 est différent, il est compatible avec la première feuille composite 110 et la seconde feuille composite 150 pour produire une liaison suffisante entre les composants, y compris dans des conditions de fonctionnement extrêmes telles que des températures élevées. Dans des exemples de modes de réalisation, la structure de base 120 peut comporter du silicium, du carbure de silicium, de l’alumine, du carbone ou des aluminosilicates, ou des combinaisons de ceux-ci. Toutefois, dans des exemples de modes de réalisation, la structure de base 120 peut comprendre le même matériau que la première feuille composite 110 ou la seconde feuille composite 150.

Comme illustré à laFIG. 1, la structure de base 120 comprend une pluralité de cellules creuses 130 définies par une pluralité de parois en treillis 132 s’étendant d’une première face 142 sur un premier côté 141 à une seconde face 144 sur un second côté 143, à l’opposé du premier côté 141. Dans l’exemple illustré, le premier côté 141 est en haut et le second côté 143 est en bas. Chacune parmi la pluralité de cellules creuses 130 qui forment la structure de base 120 peut s’étendre dans parallèlement les unes aux autres. Par ailleurs, chaque première face 142 de chacune parmi la pluralité de cellules creuses 130 peut être plane l’une par rapport à l’autre, de sorte que le premier côté 141 de la structure de base 120 comprend un plan essentiellement plat comprenant une pluralité de premières faces 142 provenant de la pluralité de cellules creuses 130. De même, chaque seconde face 144 de chacune parmi la pluralité de cellules creuses 130 peut être plane l’une par rapport à l’autre, de sorte que le côté inférieur 143 de la structure de base 120 comprend un plan essentiellement plat comprenant une pluralité de secondes faces 144 provenant de la pluralité de cellules creuses 130. Dans de tels modes de réalisation, les premières faces 142 et les secondes faces 144 peuvent être parallèles les uns aux autres, de sorte que la première feuille composite 110 étant liée au premier côté 141 de la structure de base 120 sera parallèle à la seconde feuille composite 150 étant liée au côté inférieur 143 de la structure de base 120.

Tandis que la structure de base 120 à laFIG. 1est illustrée comme ayant une pluralité de cellules creuses 130 qui sont parallèles les unes aux autres, sont de la même longueur les unes que les autres, et comprennent un premier côté 141 parallèle à un côté inférieur 143, il convient d’avoir à l’esprit qu’une variété de configurations alternatives ou supplémentaires peuvent également être réalisées dans le domaine d’application de la présente description. Par exemple, la pluralité de cellules creuses 130 peut comprendre des longueurs différentes, peut comprendre des orientations différentes, peut produire des premiers côtés 141 et des côtés inférieurs 143 qui ne sont pas plans ou pas parallèles les uns aux autres, ou l’une quelconque combinaison de ceux-ci.

Comme illustré à laFIG. 1, la pluralité de parois en treillis 132 parmi la pluralité de cellules creuses 130 définit la forme, et plus spécifiquement, la géométrie de section transversale 101, de chacune parmi la pluralité de cellules creuses 130. En d’autres termes, la pluralité de parois en treillis 132 crée une structure partiellement fermée (c’est-à-dire enfermée par la pluralité de parois en treillis 132 sur le côté mais potentiellement ouverte sur les extrémités au niveau de la première face 142 ou de la seconde face 144) pour définir un intérieur creux 149 afin de former une géométrie de section transversale 101 pour chacune parmi la pluralité de cellules. Telle qu’elle est utilisée ici, la géométrie de section transversale 101 se réfère à l’espace ouvert, ou fermé, entre la pluralité de parois en treillis 132 au niveau de l’un quelconque point sur la longueur de l’une quelconque cellule individuelle. Par exemple, chaque cellule 130 a une première géométrie de section transversale 101a au niveau de sa première face 142 au niveau du premier côté 141 de la structure de base 120, et une géométrie de section transversale inférieure 101b au niveau de sa seconde face 144 au niveau du côté inférieur 143 de la structure de base 120. La pluralité de parois en treillis 132 peut être réunie pour former la pluralité de cellules creuses 130 à l’aide d’une variété de techniques différentes. Par exemple, à titre d’exemple non limitatif, la pluralité de parois en treillis 132 peut être formée de manière unitaire, formée de manière monolithique, ou formée de manière unitaire et monolithique.

La géométrie de section transversale 101 peut comprendre une variété de formes différentes à l’intérieur de chacune de la pluralité de cellules creuses 130. Par exemple, comme illustré sur le mode de réalisation de laFIG. 1, la géométrie de section transversale 101 de chaque cellule creuse 130 peut être un hexagone. En d’autres termes, chaque cellule creuse 130 de la pluralité de cellules creuses 130 peut avoir une forme hexagonale. Toutefois, la pluralité de cellules creuses 130 peut avoir des géométries de section transversale 101 qui sont différentes, par ex. où la géométrie de section transversale 101 est celle d’un hexagone, cercle, carré ou d’un triangle dans des exemples non limitatifs.

LesFIG. 2à 9 illustrent chacune des modes de réalisation d’ensembles de panneau composite selon la présente description. En particulier, lesFIG. 2et 3 illustrent un ensemble de panneau composite 200 conformément à un premier mode de réalisation de la présente description ; LesFIG. 4et 5 illustrent un ensemble de panneau composite 200’ conformément à un deuxième mode de réalisation de la présente description ; LesFIG. 6et 7 illustrent un ensemble de panneau composite 200’’ conformément à un troisième mode de réalisation de la présente description ; et lesFIG. 8et 9 illustrent un ensemble de panneau composite 200’’’ conformément à un quatrième mode de réalisation de la présente description.

Comme le montrent lesFIG. 2à 9, chacun des ensembles de panneau composite respectifs 200, 200’, 200’’ 200’’ peut comporter un premier panneau composite respectif 202, 202’, 202’’, 202’’’ et un composant respectif 300, 300’, 300’’, 300’’’. Il est entendu que le même numéro de référence renvoie à un élément similaire ou équivalent dans les différents modes de réalisation décrits dans le présent document.

En référence auxFIG. 2et 3, l’ensemble composite 200 comporte un premier panneau composite 202 et un composant respectif 300 qui est un second panneau composite 302. Toutefois, dans d’autres modes de réalisation, le composant 300 peut ne pas être un panneau composite (par ex., peut être un CMC ou autre matériau approprié). Dans le mode de réalisation illustré, le premier panneau composite 202 et le second panneau composite 302 peuvent chacun avoir une construction similaire au panneau composite 100, décrit ci-dessus en référence à laFIG. 1. Dans certains modes de réalisation, le premier panneau composite 202 et le second panneau composite 302 peuvent chacun incorporer un ou plusieurs parmi les éléments du panneau composite 100 décrits ci-dessus en référence à laFIG. 1, tels que la structure de base 120 ayant la pluralité de cellules creuses 130, la pluralité de parois en treillis 132, la forme hexagonale de section transversale, ou d’autres éléments.

Le premier panneau composite 202 peut comporter une première structure de base 204, une première feuille composite de premier panneau composite 210 et une seconde feuille composite de premier panneau composite 212. La première structure de base 204 peut avoir (ou définir) une première face de première structure de base 206 et une seconde face de première structure de base 208 à l’opposé de la première face de première structure de base 206. La première feuille composite de premier panneau composite 210 peut être liée à la première face de première structure de base 206, et la seconde feuille composite de premier panneau composite 212 peut être liée à la seconde face de première structure de base 208. La première structure de base 204 peut être un matériau céramique non renforcé (par ex., sans fibres dedans), tel que conçue de la même manière que la structure de base 120 décrite ci-dessus en référence à laFIG. 1. Le premier panneau composite 202 peut s’étendre entre une première extrémité 201 et une seconde extrémité 203. La première structure de base 204 peut en outre définir une première paroi d’extrémité 207 au niveau de la première extrémité 201 du premier panneau composite 202 et une seconde face d’extrémité 209 au niveau de la seconde extrémité 203 du premier panneau composite 202. Un élément à emboîtement 214 (telle qu’une rainure, une ouverture, un vide, une cavité, ou autre premier élément) peut être défini dans la première structure de base 204. Par exemple, la première structure de base 204 peut être fabriquée de manière additive ayant la rainure 216.

De même, le second panneau composite 302 peut comporter une seconde structure de base 304, une première feuille composite de second panneau composite 310, et une seconde feuille composite de second panneau composite 312. La seconde structure de base 304 peut avoir (ou définir) une première face seconde structure de base 306 et une seconde face de seconde structure de base 308 à l’opposé de la première face de seconde structure de base 306. La seconde feuille composite de premier panneau composite 310 peut être liée à la première face de seconde structure de base 306, et la seconde feuille composite de second panneau composite 312 peut être liée à la seconde face de seconde structure de base 308. La seconde structure de base 304 peut être conçue de la même manière que la structure de base 120 décrite ci-dessus en référence à laFIG. 1, dans de nombreux modes de réalisation. Le second panneau composite 302 peut s’étendre entre une première extrémité 301 et une seconde extrémité 303. La seconde structure de base 304 peut en outre définir une première paroi d’extrémité 307 au niveau de la première extrémité 301 du second panneau composite 302 et une seconde paroi d’extrémité 309 au niveau de la seconde extrémité 303 du second panneau composite 302. Une partie 314 peut être incluse dans le composant 300, la partie 314 peut s’étendre dans l’élément à emboîtement 214 de telle sorte qu’un joint mécanique à emboîtement 400 est formé entre le premier panneau composite 202 et le composant 300 (par ex., entre le premier panneau composite 202 et le second panneau composite 302).

Par exemple, l’élément à emboîtement 214 peut être une rainure 216 ayant diverses formes. Dans l’exemple illustré de laFIG. 2, la rainure est un canal. La partie 314 du composant 300 peut correspondre à la forme de la rainure 216, de telle sorte que la partie 314 peut être insérée dans la rainure 216 pour former le joint mécanique à emboîtement 400 entre le composant 300 et le premier panneau composite 202. Dans le mode de réalisation desFIG. 2et 3, le joint mécanique à emboîtement 400 est l’un parmi un joint à embrèvement ou un joint à tenon et mortaise 402. Dans le mode de réalisation desFIG. 4et 5, le joint mécanique à emboîtement 400 est un joint à queue d’aronde 404. Dans le mode de réalisation desFIG. 6et 7, le joint mécanique à emboîtement est un joint en forme de T 406.

Dans de nombreux modes de réalisation, le premier panneau composite 202 peut être orienté de manière généralement orthogonale par rapport au second panneau composite 302. Par exemple, le premier panneau composite 202 et le second panneau composite 302 peuvent chacun s’étendre le long d’une ligne centrale axiale, et la ligne centrale axiale du premier panneau composite 202 peut être généralement perpendiculaire à la ligne centrale axiale du second panneau composite 302 dans de nombreux modes de réalisation.

Les feuilles composites 210, 212, 310, 312 peuvent chacune avoir une épaisseur T qui est largement inférieure à une épaisseur des structures de base 204, 304. Par exemple, l’épaisseur T peut être comprise entre environ 1 % et environ 30 % d’une épaisseur des structures de base 204, 304, ou telle qu’entre environ 1 % et environ 20 %, ou telle qu’entre environ 1 % et environ 10 %, ou telle qu’entre environ 1 % et environ 10 %, ou telle qu’entre environ 1 % et environ 5 %.

Comme indiqué, le joint mécanique à emboîtement 400 peut être le joint à tenon et mortaise 402 (ou un joint à embrèvement) dans le mode de réalisation illustré auxFIG. 2et 3. LaFIG. 2illustre une vue partiellement éclatée de l’ensemble de panneau composite 200, dans lequel le premier panneau composite 202 et le second panneau composite 302 sont séparés (par ex., avant que la partie 314 du second panneau composite 302 ne soit insérée dans la rainure 216 du premier panneau composite 202). LaFIG. 3illustre l’ensemble de panneau composite 200 entièrement assemblé, avant ou après la liaison entre eux. Comme illustré, la première structure de base 204 peut définir la rainure 216 entre la première paroi d’extrémité 207 et la seconde face d’extrémité 209. La rainure 216 peut s’étendre à partir de la première face de première structure de base 206 vers (mais pas à travers) la seconde face de première structure de base 208. La rainure 216 peut être définie par un plancher 218 et au moins une paroi latérale 220. L’au moins une paroi latérale 220 peut être annulaire dans certains modes de réalisation. Dans d’autres modes de réalisation, l’au moins une paroi latérale 220 peut comporter une première paroi latérale et une seconde paroi latérale espacées l’une de l’autre. L’au moins une paroi latérale 220 peut être généralement perpendiculaire au plancher 218 et/ou à la première face de première structure de base 206.

La première feuille composite de premier panneau composite 210 peut définir une ouverture 211 qui s’aligne sur la rainure 216. L’ouverture 211 peut avoir la même largeur que la rainure 216 au niveau de la première face de première structure de base 206 et peut recevoir la partie 314 du composant 300. De telle sorte que la partie 314 peut s’étendre à travers l’ouverture 211 de la première feuille composite de premier panneau composite 210 et dans la rainure 216.

Dans le mode de réalisation illustré auxFIG. 2et 3, la rainure 216 du premier panneau composite 202 et la partie 314 du second panneau composite 302 peuvent chacune avoir une largeur uniforme. En d’autres termes, la rainure 216 peut comprendre une première largeur uniforme 222 (par ex., entre une première paroi ou un premier côté de l’au moins une paroi latérale 220 et une seconde paroi ou un second côté de l’au moins une paroi latérale 220). La partie 314 du second panneau composite 302 peut définir une seconde largeur uniforme 322 (par ex., entre une surface supérieure extérieure de la première feuille composite de second panneau composite 310 et une surface inférieure extérieure de la seconde feuille composite de second panneau composite 312). La première largeur uniforme 222 et la seconde largeur uniforme 322 peuvent être approximativement égales (par ex., avec une différence d’environ 0 % à environ 5 %, ou avec une différence d’environ 0 % à environ 1 %), de telle sorte que la partie 314 du second panneau composite 302 forme un ajustement serré (ou ajustement par friction) avec le second panneau composite 302 à l’intérieur de la rainure 216 (par ex., pour former le joint mécanique à emboîtement 400). Le premier panneau composite 202 et le second panneau composite 302, une fois imbriqués l’un dans l’autre, peuvent être assemblés à l’aide d’un agent de liaison approprié, tel que du silicium ou des alliages de silicium, des précurseurs de matrice qui durcissent en une matrice solide, des verres de scellement, ou des combinaisons de ceux-ci.

En référence désormais spécifiquement auxFIG. 4et 5, comme illustré, le joint mécanique à emboîtement 400 peut être le joint à queue d’aronde 404. LaFIG. 4illustre une vue partiellement éclatée de l’ensemble de panneau composite 200, dans lequel le premier panneau composite 202 et le second panneau composite 302 sont séparés (par ex., avant que la partie 314 du second panneau composite 302 ne soit insérée dans la rainure 216 du premier panneau composite 202). LaFIG. 5illustre l’ensemble de panneau composite 200 entièrement assemblé. Comme illustré, la première structure de base 204 peut définir la rainure 216 entre la première paroi d’extrémité 207 et la seconde face d’extrémité 209. La rainure 216 peut s’étendre à partir de la première face de première structure de base 206 vers (mais pas à travers) la seconde face de première structure de base 208. La rainure 216 peut être définie par un plancher 218 et au moins une paroi latérale 220. L’au moins une paroi latérale 220 peut être annulaire dans certains modes de réalisation. Dans d’autres modes de réalisation, l’au moins une paroi latérale 220 peut comporter une première paroi latérale et une seconde paroi latérale espacées l’une de l’autre. Comme le montrent lesFIG. 4et 5, l’au moins une paroi latérale 220 peut être à angle, oblique ou inclinée par rapport au plancher 218 et/ou à la première face de première structure de base 206 (par ex., l’au moins une paroi latérale 220 peut être oblique par rapport au plancher 218 et/ou à la première face de première structure de base 206).

Le second panneau composite 302 de seconde structure de base 304 peut comporter un corps principal 330 et une partie à queue d’aronde 332 s’étendant à partir du corps principal 330. Le corps principal 330 peut s’étendre de la première paroi d’extrémité 307 à une base 331 de la partie à queue d’aronde 332. La partie à queue d’aronde 332 peut s’étendre de la base 331 à la seconde paroi d’extrémité 309. La partie à queue d’aronde 332 peut comporter une surface supérieure à queue d’aronde 334 et une surface inférieure à queue d’aronde 336, qui peuvent être obliques par rapport à la seconde paroi d’extrémité 309 (par ex., généralement obliques par rapport à la seconde paroi d’extrémité 309). La surface supérieure à queue d’aronde 334 peut être une partie de la première face de seconde structure de base 306, et la surface inférieure à queue d’aronde 336 peut former une partie de la seconde face de structure de base 308.

La première feuille composite de premier panneau composite 210 peut définir une ouverture 211 qui s’aligne sur la rainure 216. L’ouverture 211 peut avoir la même largeur que la rainure 216 au niveau de la première face de première structure de base 206 et peut recevoir la partie 314 du composant 300. La partie 314 fait partie de la partie à queue d’aronde 332 qui s’étend à travers l’ouverture 211 de la première feuille composite de premier panneau composite 210 et dans la rainure 216. On aura à l’esprit que la partie 314 serait glissée dans la rainure 216 à partir d’un côté de la première feuille composite de premier panneau composite 210.

Toujours en référence auxFIG. 4et 5, l’élément à emboîtement 214 peut être une rainure 216 qui forme un joint à queue d’aronde 404. Dans le mode de réalisation illustré, le premier panneau composite 202 peut comporter en outre un revêtement composite 226 disposé à l’intérieur de la rainure 216. Le revêtement composite 226 peut être formé à partir du même matériau que la première feuille composite de premier panneau composite 210 et la seconde feuille composite de premier panneau composite 212. Dans certains modes de réalisation, comme illustré auxFIG. 4et 5, le revêtement composite 226 peut être une extension de (ou une partie de) la première feuille composite de premier panneau composite 210, de telle sorte que la première feuille composite de premier panneau composite 210 s’étend de manière continue à travers la rainure 216 (par ex., le long de l’au moins une paroi latérale 220 et du plancher 218). Autre exemple non illustré aux Figures, le revêtement composite 226 peut être une pièce séparée qui s’étend le long de, et est lié à, l’au moins une paroi latérale 220 et au plancher 218. Spécifiquement, un agent de liaison tel qu’un adhésif peut lier le revêtement composite 226 à l’au moins une paroi latérale 220. La seconde paroi d’extrémité 309 peut entrer en contact avec le et/ou être liée au revêtement composite 226 lorsque l’ensemble de panneau composite 200 est assemblé (comme illustré à laFIG. 5).

Dans le mode de réalisation illustré auxFIG. 4et 5, la rainure 216 du premier panneau composite 202 et la partie 314 du second panneau composite 302 peuvent chacune avoir une largeur variable. En d’autres termes, la rainure 216 peut comporter une première largeur variable 223 qui augmente continuellement entre la première face de première structure de base 206 et le plancher 218. La première largeur variable 223 peut être définie entre une première paroi ou un premier côté de l’au moins une paroi latérale 220 et une seconde paroi ou un second côté de l’au moins une paroi latérale 220. De manière similaire, la partie à queue d’aronde 332, qui comporte la partie 314, peut définir une seconde largeur variable 323. La seconde largeur variable peut augmenter continuellement entre la base 331 de la partie à queue d’aronde 332 et la seconde paroi d’extrémité 309. La seconde largeur variable 323 peut être définie entre une surface supérieure extérieure de la première feuille composite de second panneau composite 310 et une surface inférieure extérieure de la seconde feuille composite de second panneau composite 312). La partie à queue d’aronde 332, y compris la partie 314 du second panneau composite 302, peut former un ajustement serré (ou ajustement par friction) avec le premier panneau composite 202 à l’intérieur de la rainure 216 (par ex., pour former le joint mécanique à emboîtement 400).

En référence désormais spécifiquement auxFIG. 6et 7, comme illustré, le joint mécanique à emboîtement 400 peut être le joint en forme de T 406. LaFIG. 6illustre une vue partiellement éclatée de l’ensemble de panneau composite 200, dans lequel le premier panneau composite 202 et le second panneau composite 302 sont séparés (par ex., avant que la partie 314 du second panneau composite 302 ne soit insérée dans la rainure 216 du premier panneau composite 202). LaFIG. 7illustre l’ensemble de panneau composite 200 entièrement assemblé. Comme illustré, la première structure de base 204 peut définir la rainure 216 entre la première paroi d’extrémité 207 et la seconde face d’extrémité 209. La rainure 216 peut être en forme de T dans le mode de réalisation illustré auxFIG. 6et 7. La rainure 216 peut s’étendre à partir de la première face de première structure de base 206 vers (mais pas à travers) la seconde face de première structure de base 208. La première structure de base 204 peut comporter une paire de languettes 250 qui définit une ouverture vers la rainure 216 qui définit une tige de la forme en T. La rainure 216 peut être définie en outre par un plancher 218 et au moins une paroi latérale 220, qui permettent à la rainure 216 de s’étendre au-delà des languettes 250 pour former une ailette de la forme en T. En d’autres termes, la partie de la première feuille composite de premier panneau composite 210 qui s’étend autour des languettes 250 définit la tige de la forme en T, et l’au moins une paroi latérale 220 et le plancher 218 définissent l’ailette de la forme en T. L’au moins une paroi latérale 220 peut être annulaire dans certains modes de réalisation. Dans d’autres modes de réalisation, l’au moins une paroi latérale 220 peut comporter une première paroi latérale et une seconde paroi latérale espacées l’une de l’autre (qui peuvent être généralement parallèles). Comme le montrent lesFIG. 6et 7, l’au moins une paroi latérale 220 peut être généralement perpendiculaire au plancher 218 et/ou à la paire de languettes 250.

Le second panneau composite 302 de seconde structure de base 304 peut comporter un corps principal 330 et une partie en forme de T 340 s’étendant à partir du corps principal 330. Le corps principal 330 peut s’étendre de la première paroi d’extrémité 307 à une base 341 de la partie en forme de T 340. La partie en forme de T 340 peut comporter une âme 342 et une ailette 344 s’étendant généralement perpendiculairement à partir de l’âme 342. L’âme 342 est la partie verticale de la forme en T (également appelée tige d’une forme en T), et l’ailette 344 est la partie horizontale de la forme en T s’étendant au-delà de l’âme 342 (également appelée bras d’une forme en T). L’âme 342 peut s’étendre de la base 341 à l’ailette 344, et l’ailette 344 peut s’étendre de l’âme 342 à la seconde paroi d’extrémité 309.

Dans certains modes de réalisation, comme illustré auxFIG. 6et 7, le premier panneau composite 202 peut comporter en outre un revêtement composite 226 disposé à l’intérieur de la rainure 216. Le revêtement composite 226 peut être formé à partir du même matériau que la première feuille composite de premier panneau composite 210 et la seconde feuille composite de premier panneau composite 212. Dans certains modes de réalisation, le revêtement composite 226 peut être une extension de (ou une partie de) la première feuille composite de premier panneau composite 210, de telle sorte que la première feuille composite de premier panneau composite 210 s’étend de manière continue à travers la rainure 216 (par ex., le long de la paire de languettes 250, de l’au moins une paroi latérale 220 et du plancher 218). Le revêtement composite 226 peut s’étendre le long de, et être lié à, la paire de languettes 250, l’au moins une paroi latérale 220 et/ou au plancher 218. La seconde paroi d’extrémité 309 peut entrer en contact avec le et/ou être liée au revêtement composite 226 au niveau du plancher 218 lorsque l’ensemble de panneau composite 200 est assemblé (comme illustré à laFIG. 7).

Dans le mode de réalisation illustré auxFIG. 6et 7, la rainure 216 du premier panneau composite 202 et la partie en forme de T 340, qui comporte la partie 314, du second panneau composite 302 peuvent chacune avoir deux largeurs différentes. En d’autres termes, la rainure 216 peut comporter une première largeur 252 définie entre la paire de languettes 250, et une seconde largeur 254 définie entre une première paroi latérale et une seconde paroi latérale de l’au moins une paroi latérale 220. La seconde largeur 254 peut être supérieure à la première largeur 252. De manière similaire, la partie en forme de T 340, qui comporte la partie 314, peut définir une première largeur 352 et une seconde largeur 354. La seconde largeur 354 peut être supérieure à la première largeur 352. La partie en forme de T 340, y compris la partie 314 du second panneau composite 302, peut former un ajustement serré (ou ajustement par friction) avec le premier panneau composite 202 à l’intérieur de la rainure 216 (par ex., pour former le joint mécanique à emboîtement 400).

En référence désormais auxFIG. 8et 9, l’élément à emboîtement 214 du joint mécanique à emboîtement 400 peut être une ouverture 260, et le composant 300 peut être inséré dans l’ouverture 260. Par exemple, laFIG. 8illustre une vue partiellement éclatée de l’ensemble de panneau composite 200, dans lequel le premier panneau composite 202 et le composant 300 sont séparés (par ex., avant que le composant ne soit inséré dans l’ouverture 260 comme indiqué par la flèche 261). En particulier, l’élément à emboîtement 214 peut être l’ouverture 260 définie à travers la première structure de base 204. Par exemple, l’ouverture 260 peut être définie à travers la première structure de base 204 entre la première face de première structure de base 206 et la seconde face de première structure de base 208. La première feuille composite de premier panneau composite 210 peut définir une première ouverture 262, et la seconde feuille composite de premier panneau composite 212 peut définir une seconde ouverture 264. La première ouverture 262 et la seconde ouverture 264 peuvent s’aligner sur l’ouverture 260 (de telle sorte que les ouvertures 262, 264 et l’ouverture 260 sont coaxiales).

Dans des exemples de modes de réalisation, comme illustré, un passe-fils composite 266 peut être disposé à l’intérieur de l’ouverture 260 et lié à la première structure de base 204. Dans certains modes de réalisation, le passe-fils composite 266 peut s’étendre à travers l’une ou les deux parmi les ouvertures 262, 264 et l’ouverture 260 et être lié à la première structure de base 204, lié à la première feuille composite de premier panneau composite 210, et/ou lié à la seconde feuille composite de premier panneau composite 212. Le passe-fils composite 266 peut être formé à partir du même matériau que la première feuille composite de premier panneau composite 210 et/ou la seconde feuille composite de premier panneau composite 212 (par ex., du silicium, du carbure de silicium, de l’alumine, du carbone ou des aluminosilicates, ou des combinaisons de ceux-ci). Par exemple, le passe-fils composite 266 peut être une section de tube CMC qui est liée à la première structure de base 204 par le biais d’une liaison d’infiltration de matière fondue. Le matériau CMC peut réduire ou empêcher la fissuration ou la déformation du passe-fils composite 266. Dans un tel exemple, le passe-fils composite 266 peut être utilisé lorsque la première structure de base 204 est une plaque en céramique solide, une plaque en nid d’abeille ou une plaque CMC.

Dans de tels modes de réalisation, le composant 300 peut s’étendre à travers le passe-fils composite 266 pour former le joint mécanique à emboîtement 400 (comme indiqué par la flèche 261). Le composant 300 peut être l’une quelconque pièce ou structure appropriée pour former le joint mécanique à emboîtement 400. Par exemple, le composant 300 peut être une goupille qui s’étend à travers le passe-fils composite 266 pour former un ajustement par friction. Autre exemple, le composant 300 peut être un boulon qui traverse le passe-fils composite 266. Autre exemple, le composant 300 peut être une attache CMC qui s’étend à travers le passe-fils composite 266.

LaFIG. 9illustre une vue en coupe de la première structure de base 204 depuis le long de la ligne 9-9 illustrée à laFIG. 8. Comme illustré, le passe-fils composite 266 et l’ouverture 260 peuvent avoir une forme ovale, bien que d’autres formes soient possibles (telles que circulaire, rectangulaire, ou autres.). En d’autres termes, le passe-fils composite 266 peut comporter un axe principal 268 et un axe secondaire 270 mutuellement perpendiculaires l’un à l’autre. L’axe principal 268 peut être la dimension la plus longue du passe-fils composite 266, et l’axe secondaire 270 peut être la dimension la plus courte du passe-fils composite 266. Le passe-fils composite 266 peut comporter une surface intérieure 272 et une surface extérieure 274. La surface intérieure 272 peut entrer en contact, entourer, et s’accoupler au composant 300 lorsque l’ensemble composite est entièrement assemblé. La surface extérieure 274 peut être liée à l’un ou plusieurs parmi la première structure de base 204, la première feuille composite de premier panneau composite 210, et/ou la seconde feuille composite de premier panneau composite 212.

Dans certains modes de réalisation, un agent de liaison, tel qu’un adhésif ou un matériau de réticulation, peut être au moins partiellement disposé dans le joint mécanique à emboîtement 400 pour lier le premier panneau composite 202 au composant 300. L’agent de liaison peut être injecté dans l’élément à emboîtement 214 (tel que dans la rainure 216 ou dans l’ouverture 260) avant l’insertion du composant 300. Dans de nombreux modes de réalisation, l’agent de liaison peut être du silicium, des alliages de silicium, des précurseurs de matrice (y compris des précurseurs de matrice CMC), des verres de scellement, des matériaux de brasage ou des combinaisons de ceux-ci. Dans d’autres modes de réalisation, un mécanisme de liaison physique peut être utilisé pour lier le premier panneau composite 202 au composant. Les mécanismes de liaison physique peuvent comporter des filetages, des verrouillages par torsion, des ajustements par pression, des ajustements par friction, ou des combinaisons de ceux-ci.

En référence désormais à laFIG. 10, un organigramme d’un mode de réalisation d’un procédé 1000 de fabrication d’un ensemble de panneau composite est illustré conformément à des modes de réalisation du présent objet. En général, le procédé 1000 sera décrit ici en référence à l’ensemble de panneau composite 200 décrit ci-dessus en référence auxFIG. 2à 9. Toutefois, les personnes ayant des compétences ordinaires dans le domaine auront à l’esprit le fait que le procédé 1000 décrit peut généralement être utilisé avec l’un quelconque ensemble de panneau composite approprié. Par ailleurs, bien que laFIG. 10représente les étapes exécutées dans un ordre particulier à titre d’illustration et de discussion, les procédés abordés ici ne sont pas limités à l’un quelconque ordre ou agencement particulier, sauf indication contraire dans les revendications. Les personnes compétentes dans la technique, à l’aide des descriptions fournies ici, auront à l’esprit le fait que les diverses étapes des procédés décrites ici peuvent être omises, réagencées, combinées et/ou adaptées de diverses manières sans s’écarter du champ d’application de la présente description. Les cases en pointillé peuvent indiquer des étapes facultatives du procédé 1000.

Comme le montre laFIG. 10, le procédé 1000 peut comprendre au niveau de (1002) la fabrication d’une structure de base ayant une première face, une seconde face, et, dans certains modes de réalisations, un élément à emboîtement. L’élément à emboîtement peut être une rainure définie dans la structure de base (FIG. 2à 7), ou l’élément à emboîtement peut être une ouverture définie à travers la structure de base (FIG. 8et 9).

Dans certains modes de réalisation, la fabrication au niveau de (1002) peut comprendre en outre la fabrication additive de la structure de base. Par exemple, toute ou des parties de la structure de base peut être fabriquée de manière additive, par ex. par le biais d’un jet de liant ou d’un procédé similaire pour produire une structure de base fabriquée de manière additive. Dans des exemples de modes de réalisation, la structure de base peut être fabriquée de manière ayant l’élément à emboîtement (par ex., ayant la rainure et/ou l’ouverture prédéfinies ici), de telle sorte qu’aucun usinage ultérieur n’est nécessaire. En d’autres termes, la fabrication additive de la structure de base et de l’élément à emboîtement peut avantageusement éviter le besoin d’usinage ultérieur du panneau composite ou de la structure de base, minimisant de ce fait les coûts d’usinage. En particulier, la structure de base illustrée à laFIG. 1peut être fabriquée de manière additive pour produire la pluralité de cellules creuses. De cette manière, la pluralité de parois en treillis peut être fabriquée de manière additive en construisant toute ou une partie de la pluralité de parois en treillis couche par couche, par ex. à l’aide d’un matériau de charge de poudre. Que la structure de base soit creuse ou solide, la fabrication additive de la structure de base présente l’avantage de pouvoir ajouter les éléments à emboîtement à la structure de base. L’incorporation des éléments à emboîtement dans la structure de base permet de réduire l’outillage de stratification (les nappes sont stratifiées contre l’âme), d’éviter les chutes de nappes ou boudins pour augmenter l’épaisseur ou pour former des rayons de courbure, de réduire l’usinage de la pièce finale, ce qui réduit le coût, et de réduire la quantité de fibres enduites, ce qui réduit également le coût, car les fibres enduites ne sont utilisées que là où elles sont nécessaires.

Dans de tels modes de réalisation, la fabrication additive de la pluralité de parois en treillis peut entraîner une quantité résiduelle de charge de poudre libre non consolidée dans l’intérieur creux de chacune parmi la pluralité de cellules creuses. Ainsi, dans certains modes de réalisation, le procédé peut comprendre en outre l’élimination de la charge de poudre d’au moins l’une parmi la pluralité de cellules creuses. Par exemple, la charge de poudre peut être versée ou aspirée par une ouverture de la cellule creuse. L’enlèvement de la charge de poudre peut en outre permettre de recycler la charge de poudre inutilisée et de l’utiliser pour fabriquer des structures de base pour des panneaux composites supplémentaires ou d’autres pièces du panneau composite.

Bien que la fabrication additive soit décrite comme un exemple de procédé de fabrication de la structure de base, il convient d’avoir à l’esprit que d’autres techniques de traitement de la céramique peuvent également être utilisées dans le domaine d’application de la présente description, telles que, par exemple, le traitement par extrusion. En fonction des matériaux utilisés, du procédé de fabrication ou d’autres variables de fabrication, la structure de base peut être prête à être utilisée dans le panneau composite, ou peut nécessiter une ou plusieurs étapes de traitement intermédiaires supplémentaires. Par exemple, dans certains modes de réalisation, la structure de base peut être à l’état vert après la fabrication additive. Ainsi, dans de tels modes de réalisation, le procédé peut comprendre en outre le durcissement de la structure de base pour éliminer l’humidité ou le frittage de la structure de base.

Dans des exemples de modes de réalisation, le procédé 1000 peut en outre comporter au niveau de (1004) la liaison d’une feuille composite à l’une ou plusieurs parmi la première face, la seconde face, et l’élément à emboîtement pour former un panneau composite. En particulier, une première feuille composite peut être liée à la première face, et une seconde feuille composite peut être liée à la seconde face. Un revêtement composite ou un passe-fils composite peut être lié à l’élément à emboîtement, dans certaines mises en œuvre. Dans certains modes de réalisation, la première face ou la seconde face peut s’étendre à travers ou à l’intérieur de l’élément à emboîtement, par ex. lorsque l’élément à emboîtement est un joint à queue d’aronde ou un joint en forme de T. La liaison peut comporter l’un quelconque procédé approprié pour intégrer mécaniquement la feuille composite à la structure de base. Par exemple, la liaison au niveau de (1004) peut comprendre la liaison avec un adhésif. Dans certains modes de réalisation, la liaison au niveau de (1004) peut comporter une ou plusieurs étapes de fabrication utilisées dans la fabrication de composites à matrice céramique, telles que l’infiltration du matériau céramique ou le durcissement.

Dans certaines mises en œuvre, le procédé 1000 peut comporter au niveau de (1006) l’application d’un adhésif dans l’élément à emboîtement. L’adhésif peut être appliqué dans l’élément à emboîtement (par ex. dans la rainure ou dans l’ouverture) avant l’insertion du composant pour former le joint mécanique à emboîtement, par ex. par injection, par pulvérisation ou par d’autres formes d’application. Dans de nombreux modes de réalisation, l’adhésif peut être en silicium, alliages de silicium, précurseurs de matrice, verres de scellement, ou combinaisons de ceux-ci. Dans des mises en œuvre où l’adhésif est un précurseur de matrice, le procédé peut également comporter la conversion du précurseur de matrice en un matériau de matrice (qui peut être réalisé par un polymère précéramique, une infiltration de matière fondue, ou une infiltration par vapeur chimique).

Dans des exemples de modes de réalisation, le procédé 1000 peut comporter au niveau de (1008) l’insertion d’un composant dans l’élément à emboîtement pour former le joint mécanique à emboîtement entre le composant et le panneau composite. Cela peut comporter le glissement, le déplacement et/ou la rotation du composant par rapport au panneau composite, de telle sorte qu’une fois le composant positionné dans l’élément à emboîtement (par ex., la rainure ou l’ouverture), le composant ne peut pas être retiré.

L’ensemble de panneau composite 200 tel que décrit ici peut être utilisé dans une variété de machines industrielles, y compris, sans toutefois s’y limiter, un ou plusieurs composants de turbomachines. Par ailleurs, l’ensemble de panneau composite 200 décrit ici peut fournir une alternative plus rentable, plus légère et potentiellement plus solide à des structures composites solides. Toutefois, les panneaux composites décrits ici permettent en outre d’améliorer la liaison entre la structure de base et les feuilles composites. Par ailleurs, la fabrication additive de la structure de base avec l’élément à emboîtement peut permettre de réaliser des joints complexes, mais solides, entre les panneaux composites et un autre composant (tels qu’un autre panneau composite ou un autre matériel).

Cette description écrite utilise des exemples pour décrire la présente description, y compris le meilleur mode, et également pour permettre à une quelconque personne compétente dans la technique de mettre en pratique la description, y compris la fabrication et l’utilisation de dispositifs ou systèmes quelconques et l’exécution de quelconques procédés incorporés. La portée brevetable de la description est définie par les revendications, et peut comporter d’autres exemples qui viennent à l’esprit des personnes compétentes dans la technique. De tels autres exemples sont censés prévus pour être dans le domaine d’application des revendications s’ils comportent des éléments structurels qui ne diffèrent pas du langage littéral des revendications, ou s’ils comportent des éléments structurels équivalents avec des différences non substantielles par rapport au langage littéral des revendications.

D’autres aspects sont fournis par l’objet des clauses suivantes :

Ensemble de panneau composite comportant un premier panneau composite ayant une première structure de base et au moins une feuille composite, la première structure de base définissant un élément à emboîtement, une première face de première structure de base et une seconde face de première structure de base, la seconde face de première structure de base étant opposée à la première face de première structure de base, l’au moins une feuille composite étant liée à la première face de première structure de base ou à la seconde face de première structure de base et un composant ayant une partie conçue pour s’étendre dans l’élément à emboîtement de telle sorte qu’un joint mécanique à emboîtement est formé entre le premier panneau composite et le composant.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel l’élément à emboîtement est une rainure définie dans la première structure de base, et dans lequel la partie comporte une forme complémentaire à recevoir dans la rainure.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel le premier panneau composite comporte en outre un revêtement composite lié à la première structure de base à l’intérieur de la rainure.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel le joint mécanique à emboîtement est l’un parmi un joint à embrèvement, un joint à tenon et mortaise, un joint à queue d’aronde et un joint en forme de T.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel le composant est un second panneau composite ayant une seconde structure de base et au moins une seconde feuille composite, la seconde structure de base définissant une seconde face de structure de base et une seconde face de seconde structure de base, l’au moins une seconde feuille composite liée à la première face de seconde structure de base ou à la seconde face de seconde structure de base.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel le premier panneau composite est orienté orthogonalement au second panneau composite.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel l’élément à emboîtement est une ouverture définie à travers la première structure de base, dans lequel le composant est une goupille, un boulon ou une attache CMC, et dans lequel l’élément à emboîtement est conçu pour recevoir le composant à travers lui.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel un passe-fils composite est disposé dans l’ouverture et lié à la première structure de base, et dans lequel le composant s’étend à travers le passe-fils composite pour former le joint mécanique à emboîtement.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel la première structure de base comporte en outre une pluralité de cellules creuses.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel au moins l’une parmi la pluralité de cellules creuses comporte une forme hexagonale.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel l’au moins une feuille composite comporte un composite à matrice céramique.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel la première structure de base comporte du silicium, du carbure de silicium, de l’alumine, du carbone, des aluminosilicates, ou des combinaisons de ceux-ci.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel la première structure de base est une structure de base fabriquée de manière additive.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel le joint mécanique à emboîtement est au moins l’un parmi un joint scellé, un joint lié, ou un joint brasé.

Ensemble de panneau composite selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel la première structure de base comporte un matériau céramique non renforcé.

Procédé de fabrication d’un ensemble de panneau composite, le procédé comportant la fabrication d’une structure de base ayant une première face, une seconde face et un élément à emboîtement, le liaison d’une feuille composite à une partie de la structure de base pour former un panneau composite, et l’insertion d’un composant dans l’élément à emboîtement pour former un joint mécanique à emboîtement entre le composant et le panneau composite.

Procédé selon l’une quelconque des clauses précédentes, comportant en outre l’application d’un adhésif dans l’élément à emboîtement avant d’insérer le composant dans l’élément à emboîtement pour former le joint mécanique à emboîtement.

Procédé selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel la fabrication comporte en outre la fabrication additive de la structure de base ayant la première face, la seconde face, et l’élément à emboîtement.

Procédé selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel la feuille composite comporte un composite à matrice céramique.

Procédé selon l’une quelconque des clauses précédentes, dans lequel la structure de base comporte du silicium, du carbure de silicium, de l’alumine, du carbone, des aluminosilicates, ou des combinaisons de ceux-ci.

Claims

1 Ensemble de panneau composite comprenant :
un premier panneau composite ayant une première structure de base et au moins une feuille composite, la première structure de base définissant un élément à emboîtement, une première face de première structure de base et une seconde face de première structure de base, la seconde face de première structure de base étant opposée à la première face de première structure de base, l’au moins une feuille composite étant liée à la première face de première structure de base ou à la seconde face de première structure de base ; et
un composant ayant une partie conçue pour s’étendre dans l’élément à emboîtement de telle sorte qu’un joint mécanique à emboîtement est formé entre le premier panneau composite et le composant.

2 Ensemble de panneau composite selon la revendication 1, dans lequel l’élément à emboîtement est une rainure définie dans la première structure de base, et dans lequel la partie comprend une forme complémentaire à recevoir dans la rainure.

3 Ensemble de panneau composite selon la revendication 2, dans lequel le premier panneau composite comprend en outre un revêtement composite lié à la première structure de base à l’intérieur de la rainure.

4 Ensemble de panneau composite selon la revendication 2, dans lequel le joint mécanique à emboîtement est l’un parmi un joint à embrèvement, un joint à tenon et mortaise, un joint à queue d’aronde, et un joint en forme de T.

5 Ensemble de panneau composite selon la revendication 1, dans lequel le composant est un second panneau composite ayant une seconde structure de base et au moins une seconde feuille composite, la seconde structure de base définissant une seconde face de structure de base et une seconde face de seconde structure de base, l’au moins une seconde feuille composite étant liée à la première face de seconde structure de base ou à la seconde face de seconde structure de base.

6 Ensemble de panneau composite selon la revendication 5, dans lequel le premier panneau composite est orienté orthogonalement au second panneau composite.

7 Ensemble de panneau composite selon la revendication 1, dans lequel l’élément à emboîtement est une ouverture définie à travers la première structure de base, dans lequel le composant est une goupille, un boulon ou une attache CMC, et dans lequel l’élément à emboîtement est conçu pour recevoir le composant à travers lui.

8 Ensemble de panneau composite selon la revendication 7, dans lequel un passe-fils composite est disposé dans l’ouverture et lié à la première structure de base, et dans lequel le composant s’étend à travers le passe-fils composite pour former le joint mécanique à emboîtement.

9 Ensemble de panneau composite selon la revendication 1, dans lequel la première structure de base comprend en outre une pluralité de cellules creuses.

10 Ensemble de panneau composite selon la revendication 9, dans lequel au moins l’une parmi la pluralité de cellules creuses comprend une forme hexagonale.

11 Ensemble de panneau composite selon la revendication 1, dans lequel l’au moins une feuille composite comprend un composite à matrice céramique.

12 Ensemble de panneau composite selon la revendication 1, dans lequel la première structure de base comprend du silicium, du carbure de silicium, de l’alumine, du carbone, des aluminosilicates, ou des combinaisons de ceux-ci.

13 Ensemble de panneau composite selon la revendication 1, dans lequel la première structure de base est une structure de base fabriquée de manière additive.

14 Ensemble de panneau composite selon la revendication 1, dans lequel le joint mécanique à emboîtement est au moins l’un parmi un joint scellé, un joint lié, ou un joint brasé.

15 Ensemble de panneau composite selon la revendication 1, dans lequel la première structure de base comprend un matériau céramique non renforcé.

16 Procédé de fabrication d’un ensemble de panneau composite, le procédé comprenant :
la fabrication d’une structure de base ayant une première face, une seconde face, et un élément à emboîtement ;
la liaison d’une feuille composite à une partie de la structure de base pour former un panneau composite ; et
l’insertion d’un composant dans l’élément à emboîtement pour former un joint mécanique à emboîtement entre le composant et le panneau composite.

17 Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre l’application d’un adhésif dans l’élément à emboîtement avant d’insérer le composant dans l’élément à emboîtement pour former le joint mécanique à emboîtement.

18 Procédé selon la revendication 16, dans lequel la fabrication comprend en outre :
la fabrication additive de la structure de base ayant la première face, la seconde face, et l’élément à emboîtement.

19 Procédé selon la revendication 16, dans lequel la feuille composite comprend un composite à matrice céramique.

20 Procédé selon la revendication 16, dans lequel la structure de base comprend du silicium, du carbure de silicium, de l’alumine, du carbone, des aluminosilicates, ou des combinaisons de ceux-ci.