FR3162015A1 - Tooling for manufacturing an aeronautical part and a method for manufacturing the aeronautical part using this tooling - Google Patents
Tooling for manufacturing an aeronautical part and a method for manufacturing the aeronautical part using this toolingInfo
- Publication number
- FR3162015A1 FR3162015A1 FR2404800A FR2404800A FR3162015A1 FR 3162015 A1 FR3162015 A1 FR 3162015A1 FR 2404800 A FR2404800 A FR 2404800A FR 2404800 A FR2404800 A FR 2404800A FR 3162015 A1 FR3162015 A1 FR 3162015A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- tooling
- compartment
- resin
- cavity
- fibrous preform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
- B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
- B29C45/14778—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the article consisting of a material with particular properties, e.g. porous, brittle
- B29C45/14786—Fibrous material or fibre containing material, e.g. fibre mats or fibre reinforced material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/748—Machines or parts thereof not otherwise provided for
- B29L2031/7504—Turbines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
L’invention concerne un outillage (6) de fabrication d’une pièce aéronautique, l’outillage comprenant deux coques (62, 64) rigides qui sont assemblées pour définir entre elles une cavité (60) destinée à recevoir une préforme fibreuse (520), dans lequel au moins une des coques comprend une ouverture traversante (800), et une membrane (82) élastiquement déformable qui s’étend au niveau de cette ouverture et qui définit un premier compartiment d’injection (880) débouchant dans la cavité, et un second compartiment de compaction (882) séparé de la cavité par la membrane, l’outillage comprend en outre au moins un premier port (804) relié au premier compartiment et qui est configuré pour être relié à une source de résine, et au moins un second port (884, 886) relié au second compartiment et qui est configuré pour être relié à une source de fluide de compaction. Figure pour l'abrégé : Figure 6The invention relates to a tool (6) for manufacturing an aeronautical part, the tool comprising two rigid shells (62, 64) assembled to define a cavity (60) for receiving a fibrous preform (520), wherein at least one of the shells comprises a through opening (800), and an elastically deformable membrane (82) extending at the level of this opening and defining a first injection compartment (880) opening into the cavity, and a second compaction compartment (882) separated from the cavity by the membrane. The tool further comprises at least one first port (804) connected to the first compartment and configured to be connected to a resin source, and at least one second port (884, 886) connected to the second compartment and configured to be connected to a compaction fluid source. Figure 6
Description
La présente invention concerne le domaine de fabrication des pièces aéronautiques.The present invention relates to the field of manufacturing aeronautical parts.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un outillage de fabrication d’une pièce aéronautique, en particulier pour une turbomachine d’aéronef. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’une telle pièce aéronautique au moyen d’un tel outillage, ainsi qu’une pièce aéronautique obtenue par un tel procédé de fabrication.More specifically, the present invention relates to tooling for manufacturing an aeronautical part, particularly for an aircraft turbomachine. The present invention also relates to a method for manufacturing such an aeronautical part using such tooling, as well as an aeronautical part obtained by such a manufacturing method.
Certaines pièces aéronautiques peuvent être réalisées en matériau composite (telles que dans des structures d’un aéronef, des parties d’une turbomachine, etc.). A titre d’exemple, un carter entourant une soufflante de turbomachine peut être réalisé en matériau composite. Ces pièces aéronautiques sont généralement des pièces composées d’une préforme fibreuse et d’une matrice polymérique en résine. La préforme fibreuse confère au matériau composite sa résistance mécanique et la matrice polymérique lie les fibres de la préforme fibreuse entre elles afin que le matériau composite final soit un ensemble rigide, ductile et non fragile.Some aeronautical components can be made of composite materials (such as aircraft structures, turbomachine parts, etc.). For example, a housing surrounding a turbomachine fan can be made of composite material. These aeronautical components are generally composed of a fibrous preform and a polymer resin matrix. The fibrous preform gives the composite material its mechanical strength, and the polymer matrix binds the fibers of the fibrous preform together so that the final composite material is rigid, ductile, and not brittle.
Il existe dans l’art antérieur plusieurs procédés de fabrication de telles pièces notamment à partir de préformes dites sèches (c’est-à-dire sans imprégnation au préalable de la préforme fibreuse avec la résine).In the prior art, there are several manufacturing processes for such parts, notably from so-called dry preforms (that is, without prior impregnation of the fibrous preform with resin).
Par exemple, il est connu de réaliser de telles pièces en matériau composite par un procédé de moulage par transfert de résine ou RTM qui est un acronyme anglais pour «Resin Transfer Molding». Le procédé RTM utilise un outillage composé généralement de coques rigides (ou dit autrement un moule et un contre-moule qui sont rigides) qui une fois assemblées referment une cavité. Une préforme fibreuse est installée dans cette cavité puis une résine liquide (qui devient visqueuse après un ou plusieurs cycles de chauffage) y est injectée afin d’imprégner la préforme fibreuse. La polymérisation de la résine (ou cuisson) est ensuite réalisée dans un autoclave, une fois les demi-coquilles fermées et des injecteurs de résine connectés.For example, it is known to produce such parts from composite materials using a resin transfer molding (RTM) process. The RTM process uses tooling typically composed of rigid shells (or, in other words, a rigid mold and counter- mold ) which, once assembled, close a cavity. A fibrous preform is placed in this cavity, and then a liquid resin (which becomes viscous after one or more heating cycles) is injected to impregnate the fibrous preform. The resin is then cured in an autoclave, once the shell halves are closed and resin injectors are connected.
Les figures 1 et 2 illustrent un exemple d’outillage 6 du procédé RTM qui comprend au moins deux coques rigides 62, 64 (ou dit autrement moule et contre-moule) qui sont assemblées pour définir une cavité 60. En particulier, l’outillage comprend une coque interne 62 comportant deux demi-coques annulaires internes, une coque externe 64 comportant plusieurs secteurs angulaires et montés autour des demi-coques annulaires internes. Des coques d’étanchéité 66, 68 sont disposées sur chacune des deux extrémités des coques interne 62 et externe 64. Une préforme fibreuse 520 destinée à former une pièce 5, est disposée dans la cavité 60.Figures 1 and 2 illustrate an example of tooling 6 for the RTM process, which comprises at least two rigid shells 62, 64 (or, in other words, mold and counter-mold) assembled to define a cavity 60. Specifically, the tooling includes an inner shell 62 with two internal annular half-shells, and an outer shell 64 with several angular sectors mounted around the internal annular half-shells. Sealing shells 66, 68 are arranged on each end of the inner shell 62 and the outer shell 64. A fibrous preform 520, intended to form a part 5, is placed in the cavity 60.
Il est également connu de réaliser des pièces en matériau composite par un procédé de type «Polyflex». Dance ce procédé Polyflex, la préforme fibreuse est disposée sur un outillage comportant une surface ayant le profil désiré au final pour la pièce. La préforme fibreuse est ensuite recouverte d’une membrane imperméable déformable puis une résine est injectée sous la membrane afin d’imprégner la préforme fibreuse. Au-dessus de la membrane, un autre fluide est injecté dans une seconde cavité faite par une coque externe et la membrane. Ce second fluide exerce alors une pression isostatique sur la membrane ce qui déforme la membrane et la plaque contre la préforme fibreuse située en-dessous d’elle. Le placage de la membrane par le second fluide force la résine à imprégner les fibres de la préforme fibreuse et impose une pression sur l’ensemble fibres/résine qui est maintenue durant la phase de polymérisation de la résine. Ceci permet de garantir un bon TVF (acronyme pour Taux Volumique de Fibres), ratio en volume entre la préforme fibreuse et la cavité, et donc les bonnes propriétés mécaniques.It is also known to produce composite parts using a process similar to " Polyflex ." In this Polyflex process, the fiber preform is placed on a tooling with a surface having the desired profile for the final part. The fiber preform is then covered with a deformable, impermeable membrane, and a resin is injected under the membrane to impregnate the fiber preform. Above the membrane, another fluid is injected into a second cavity formed by an outer shell and the membrane. This second fluid exerts isostatic pressure on the membrane, deforming it and pressing it against the fiber preform below. The pressure exerted on the membrane by the second fluid forces the resin to impregnate the fibers of the fiber preform and applies pressure to the fiber/resin assembly, which is maintained during the resin polymerization phase. This ensures a good fiber volume ratio (FVR), the ratio of the fiber preform to the cavity volume, and therefore good mechanical properties.
Il existe également d’autres procédés de réalisation de pièces en matériau composite, tels que :
- un procédé VARTM (acronyme anglais pour «Vaccum Assisted Resin Transfer Molding») est similaire au procédé RTM durant lequel un vide est réalisé à l’intérieur de la cavité dans laquelle est installée la préforme fibreuse afin de faciliter et accélérer l’injection de la résine,
- un procédé CRTM (acronyme anglais pour «Compression Resin transfer Molding») qui est un procédé d’injection-compression similaire au procédé RTM durant lequel les coques sont espacées (i.e. le moule ou la coque interne n’est pas fermée), et l’injection est ensuite réalisée et accélérée par l’ouverture du moule puis l’imprégnation de la préforme fibreuse ainsi que sa mise en forme finale sont réalisées par le déplacement de la partie mobile du moule rigide par compression ;
- un procédé VARI (acronyme anglais pour «Vaccum Assisted Resin Infusion») ou un procédé LRI (acronyme anglais pour «Liquid Resin Infusion») durant ces procédés la préforme fibreuse est positionnée sur une coque interne (ou un moule) puis recouverte d’un tissu d’arrachage perméable, d’un feutre ou d’un drainant puis d’une membrane élastique et imperméable (i.e. bâche à vide), et une fois l’ensemble étanchéifié, un vide est tiré sous la bâche et la résine liquide imprègne alors la préforme fibreuse en remplissant l’espace laissé par le vide ; ou
- un procédé de « moulage au sac à vide » qui est applicable aux préformes fibreuses pré-imprégnées, soit partiellement enduits de résine, et dans ce procédé, l’obtention de la pièce finale se fait par simple cuisson de la préforme fibreuse ; en effet, la matrice polymérique est obtenue à partir de la résine déjà présente au sein de la préforme fibreuse (pas d’apport en résine durant ce procédé de fabrication).There are also other methods for manufacturing parts from composite materials, such as:
- A VARTM process (English acronym for " Vacuum Assisted Resin Transfer Molding ") is similar to the RTM process during which a vacuum is created inside the cavity in which the fibrous preform is installed in order to facilitate and accelerate the injection of the resin,
- a CRTM process (English acronym for " Compression Resin transfer Molding ") which is an injection-compression process similar to the RTM process during which the shells are spaced apart (i.e. the mold or the inner shell is not closed), and the injection is then carried out and accelerated by opening the mold, then the impregnation of the fibrous preform as well as its final shaping are carried out by moving the moving part of the rigid mold by compression;
- a VARI process (acronym for " Vacuum Assisted Resin Infusion ") or an LRI process (acronym for " Liquid Resin Infusion ") during which the fibrous preform is positioned on an internal shell (or mold) and then covered with a permeable peel ply, felt or drainage material, then with an elastic and impermeable membrane (i.e., vacuum bag). Once the assembly is sealed, a vacuum is drawn under the bag and the liquid resin then impregnates the fibrous preform, filling the space left by the vacuum; or
- a "vacuum bag molding" process which is applicable to pre-impregnated fibrous preforms, or partially coated with resin, and in this process, the final part is obtained by simply baking the fibrous preform; indeed, the polymer matrix is obtained from the resin already present within the fibrous preform (no resin is added during this manufacturing process).
Cependant, ces procédés de l’art antérieur permettent à la résine d’imprégner uniquement la préforme fibreuse, et ils ne permettent pas de réaliser des pièces en matériau composite avec une zone ou une partie enrichie en matrice polymérique (ou dit autrement en résine avant sa polymérisation/durcissement). Cette partie enrichie en matrice polymérique peut être également désignée par partie RRA qui est un acronyme anglais pour «Resin Rich Area». En effet, il peut être intéressant d’intégrer une ou plusieurs parties constituées principalement de matrice polymérique (et donc avec une densité de fibres nulle ou inférieure à celle de la préforme fibreuse) pour pouvoir ajouter une ou plusieurs fonctions additionnelles à cette pièce.However, these prior art processes only allow the resin to impregnate the fibrous preform, and they do not allow for the creation of composite parts with an area or section enriched in polymer matrix (or, in other words, in resin before its polymerization/curing). This polymer matrix-enriched area can also be referred to as an RRA, which is an acronym for " Resin Rich Area ." Indeed, it can be advantageous to integrate one or more sections composed primarily of polymer matrix (and therefore with a fiber density of zero or less than that of the fibrous preform) to add one or more additional functions to this part.
Les raisons identifiées par les inventeurs pour lesquelles les procédés de l’art antérieur ne permettent pas la création de partie RRA, notamment de façon maitrisée par exemple en termes de TVM (acronyme pour Taux Volumique de Matrice) dans cette partie RRA, de positionnement spatial de cette partie RRA et d’absence d’impact sur les taux TVF et TVM des autres parties de la pièce, sont la rigidité des coques utilisés ainsi que le foisonnement des fibres de la préforme fibreuse.The reasons identified by the inventors why prior art processes do not allow the creation of RRA parts, particularly in a controlled manner, for example in terms of TVM (acronym for Volumetric Matrix Ratio) in this RRA part, spatial positioning of this RRA part and absence of impact on the TVF and TVM ratios of other parts of the part, are the rigidity of the shells used as well as the bulking of the fibers of the fibrous preform.
En effet, l’utilisation de coques rigides fige le volume dans lequel se situe la texture fibreuse et dans lequel la résine peut évoluer. Pour obtenir un TVM élevé pour la partie RRA, il faudrait pouvoir laisser des espaces sans fibres au sein du volume en question. Or, les fibres vont tendre à occuper le maximum d’espace disponible et provoquer ainsi un foisonnement des fibres. Ce qui affectera le TVM désiré dans la partie RRA, et affectera également les taux TVF et TVM finaux des zones de la pièce proche de la partie RRA. Les caractéristiques mécaniques de la pièce dans ces zones ne seront donc plus conformes à l’attendu.Indeed, the use of rigid shells fixes the volume containing the fibrous texture and within which the resin can evolve. To obtain a high TVM (Total Fiber Resistance) for the RRA (Resin-Resin-Area) portion, it would be necessary to leave fiber-free spaces within this volume. However, the fibers will tend to occupy the maximum available space, thus causing fiber bulging. This will affect the desired TVM in the RRA portion and will also affect the final TVF (Total Fiber Resistance) and TVM (Total Fiber Resistance) values in areas of the part near the RRA portion. Consequently, the mechanical properties of the part in these areas will no longer meet expectations.
A titre d’exemple, la
L’utilisation de membrane flexible/déformable ou de bâche à vide, de par leur souplesse très élevée (comparée à des coques rigides), ne permet pas de maitriser la localisation précise des parties RRA.The use of flexible/deformable membrane or vacuum tarpaulin, due to their very high flexibility (compared to rigid shells), does not allow for precise control of the location of RRA parts.
Dans ce contexte, il est intéressant de proposer une solution permettant de pallier au moins un des inconvénients précités, notamment optimisant la réalisation d’une pièce aéronautique et l’outillage de fabrication de cette pièce pour faciliter l’intégration de façon robuste et maîtrisée d’au moins une partie composée de matrice polymérique.In this context, it is interesting to propose a solution that addresses at least one of the aforementioned drawbacks, in particular by optimizing the production of an aeronautical part and the tooling for manufacturing this part to facilitate the robust and controlled integration of at least one part composed of a polymer matrix.
La présente invention propose une solution simple, efficace et économique aux inconvénients précités de l’art antérieur.The present invention offers a simple, effective and economical solution to the aforementioned drawbacks of the prior art.
A cet effet, l’invention propose un outillage de fabrication d’une pièce aéronautique, en particulier pour une turbomachine d’aéronef,
l’outillage comprenant au moins deux coques rigides qui sont assemblées pour définir entre elles une cavité, cette cavité étant destinée à recevoir une préforme fibreuse.To this end, the invention proposes a tooling for manufacturing an aeronautical part, in particular for an aircraft turbomachine,
the tooling comprising at least two rigid shells which are assembled to define a cavity between them, this cavity being intended to receive a fibrous preform.
Selon l’invention, au moins une des coques comprend une ouverture traversante, et une membrane élastiquement déformable qui s’étend au niveau de cette ouverture et qui définit un premier compartiment dit d’injection, qui débouche dans la cavité, et un second compartiment dit de compaction qui est séparé de la cavité par la membrane.According to the invention, at least one of the shells comprises a through opening, and an elastically deformable membrane which extends at the level of this opening and which defines a first compartment called injection, which opens into the cavity, and a second compartment called compaction which is separated from the cavity by the membrane.
Selon l’invention, l’outillage comprend en outre au moins un premier port qui est relié au premier compartiment et qui est configuré pour être relié à une source de résine en vue de l’injection de résine dans ledit premier compartiment, et au moins un second port qui est relié au second compartiment et qui est configuré pour être relié à une source de fluide de compaction en vue de l’alimentation du second compartiment en fluide de compaction.According to the invention, the tooling further comprises at least one first port which is connected to the first compartment and which is configured to be connected to a resin source for the purpose of injecting resin into said first compartment, and at least one second port which is connected to the second compartment and which is configured to be connected to a compaction fluid source for the purpose of supplying the second compartment with compaction fluid.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En effet, l’outillage selon l’invention permet de faciliter la réalisation d’une pièce aéronautique, notamment pour l’intégration d’au moins une partie composée de matrice polymérique (ou dit autrement une partie enrichie en résine) sur une préforme fibreuse. Pour cela, l’outillage comprend, d’une part, au moins deux coques rigides délimitant une cavité pour former la préforme fibreuse, et d’autre part, une membrane élastiquement déformable définissant deux compartiments distincts pour former la partie composée de matrice polymérique. L’outillage permet ainsi de combiner judicieusement les techniques RTM et Polyflex, et les propriétés de changement d’état de la résine qui formera la matrice polymérique. L’outillage permet ainsi de maitriser les dimensions (forme, taille, etc.) et la position de cette partie composée de matrice polymérique sur la préforme fibreuse. Par conséquent, l’outillage permet de former la pièce aéronautique souhaitée avec les bonnes proportions de taux volumiques de fibres TVF et de résine TVM, et la liaison entre la préforme fibreuse et la partie composée de matrice polymérique est robuste.Thus, this solution makes it possible to achieve the aforementioned objective. Indeed, the tooling according to the invention facilitates the production of an aeronautical part, particularly for the integration of at least one portion composed of a polymer matrix (or, in other words, a resin-enriched portion) onto a fibrous preform. To this end, the tooling comprises, on the one hand, at least two rigid shells defining a cavity to form the fibrous preform, and on the other hand, an elastically deformable membrane defining two distinct compartments to form the portion composed of the polymer matrix. The tooling thus makes it possible to judiciously combine RTM and Polyflex techniques, and the phase-change properties of the resin that will form the polymer matrix. The tooling therefore allows for precise control of the dimensions (shape, size, etc.) and position of this portion composed of the polymer matrix on the fibrous preform. Therefore, the tooling makes it possible to form the desired aeronautical part with the correct proportions of TVF fiber and TVM resin volume percentages, and the bond between the fibrous preform and the part composed of polymer matrix is robust.
En optimisant la réalisation de pièces aéronautiques en matériau composite, l’outillage selon l’invention permet de réduire l’impact environnemental de ces pièces en fonctionnement notamment dans une turbomachine d’aéronef. En effet, le matériau composite permet de réduire la masse de la pièce, réduisant ainsi la consommation en carburant qui à son tour entraine une réduction des émissions polluantes et/ou nocives (telles que les gaz CO, CO2, NOx, etc.).By optimizing the manufacturing of aeronautical parts from composite materials, the tooling according to the invention makes it possible to reduce the environmental impact of these parts during operation, particularly in an aircraft turbomachine. Indeed, the composite material reduces the mass of the part, thereby reducing fuel consumption, which in turn leads to a reduction in polluting and/or harmful emissions (such as CO, CO2, NOx, etc.).
L’outillage selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :The tooling according to the invention may comprise one or more of the following features, considered independently of each other or in combination with each other:
- un flasque recouvre ladite ouverture traversante et définit ledit second compartiment avec ladite membrane ;- a flange covers said through opening and defines said second compartment with said membrane;
- le flasque comprend ledit au moins un second port ;- the flask includes said at least one second port;
- le nombre de seconds ports est au moins égal à deux ;- the number of secondary ports is at least two;
- ledit au moins un premier port est formé directement dans l’au moins une des coques comportant l’ouverture traversante ;- said at least one first port is formed directly in at least one of the hulls having the through opening;
- le nombre de premiers ports est au moins égal à deux, et les premiers ports sont situés sur deux côtés opposés de l’ouverture traversante ;- the number of first ports is at least two, and the first ports are located on two opposite sides of the through opening;
- le nombre de coques est supérieur à deux ;- the number of shells is greater than two;
- les coques comprennent deux coques annulaires, respectivement interne et externe, et deux coques annulaires d’extrémité, la cavité définie par ces coques étant annulaire ;- the shells comprise two annular shells, respectively internal and external, and two end annular shells, the cavity defined by these shells being annular;
- l’ouverture et la membrane sont situés sur la coque externe, et en particulier sur un secteur angulaire de cette coque externe.- the opening and the membrane are located on the outer shell, and in particular on an angular sector of this outer shell.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’une pièce aéronautique, en particulier pour une turbomachine d’aéronef,
la pièce comportant un corps monobloc comportant deux parties solidaires l’une de l’autre, une première de ces parties comportant une préforme fibreuse noyée dans une première matrice polymérique, et une seconde de ces parties comportant une seconde matrice polymérique, la seconde partie ayant une densité de fibres nulle ou inférieure à celle de la première partie,
dans lequel cette pièce est réalisée au moyen d’un outillage selon l’une des particularités de l’invention.The present invention also relates to a method for manufacturing an aeronautical part, in particular for an aircraft turbomachine,
the part comprising a monobloc body having two parts joined together, a first of these parts comprising a fibrous preform embedded in a first polymeric matrix, and a second of these parts comprising a second polymeric matrix, the second part having a fiber density of zero or less than that of the first part,
in which this part is made using tooling according to one of the features of the invention.
Le procédé selon l’invention permet également de faciliter la réalisation d’une pièce aéronautique avec une intégration d’au moins une seconde partie composée d’une seconde matrice polymérique sur une préforme fibreuse noyée dans une première matrice polymérique. En effet, le procédé permet de former la seconde matrice polymérique directement sur la préforme fibreuse, notamment grâce à la configuration de l’outillage dans laquelle le premier compartiment débouche dans la cavité comportant la préforme fibreuse. Ceci permet de former une liaison robuste entre la préforme fibreuse noyée dans la première matrice polymérique et la seconde partie composée de la seconde matrice polymérique, sans utilisation de colle ou de liaison mécanique de type boulons ou rivets.The process according to the invention also facilitates the production of an aeronautical part incorporating at least one second component composed of a second polymer matrix onto a fibrous preform embedded in a first polymer matrix. Indeed, the process allows the second polymer matrix to be formed directly onto the fibrous preform, notably through the tooling configuration in which the first compartment opens into the cavity containing the fibrous preform. This enables the formation of a robust bond between the fibrous preform embedded in the first polymer matrix and the second component composed of the second polymer matrix, without the use of adhesives or mechanical fasteners such as bolts or rivets.
Tel que mentionné ci-dessus, le procédé permet de former la seconde partie composée de la seconde matrice polymérique en maitrisant et en modulant les dimensions et la position sur la première partie de la pièce.As mentioned above, the process allows the second part composed of the second polymer matrix to be formed by controlling and modulating the dimensions and position on the first part of the piece.
Par ailleurs, l’intégration de cette seconde partie composée de la seconde matrice polymérique peut conférer à la pièce une ou plusieurs nouvelles fonctions ou propriétés, telles qu’une fonction de butée, de protection d’une surface externe de la pièce, de témoin d’usure, etc.Furthermore, the integration of this second part composed of the second polymer matrix can give the part one or more new functions or properties, such as a stop function, protection of an external surface of the part, wear indicator, etc.
Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :The method according to the invention may comprise one or more of the following features, considered independently of each other or in combination with each other:
- le procédé comprend les étapes suivantes :
(a) mise en place de la préforme fibreuse dans la cavité de l’outillage,
(c) densification de la préforme fibreuse par une injection d’une première résine dans la cavité de l’outillage, de façon à préformer ladite première matrice polymérique,
(e) injection d’une seconde résine dans le premier compartiment de l’outillage, de façon à préformer ladite seconde matrice polymérique,
(g) polymérisation simultanée des première et seconde résines, de façon à former lesdites première et seconde matrices polymériques ;- The process includes the following steps:
(a) placement of the fibrous preform in the tooling cavity,
(c) densification of the fibrous preform by injecting a first resin into the tooling cavity, so as to preform said first polymeric matrix,
(e) injection of a second resin into the first compartment of the tooling, so as to preform said second polymer matrix,
(g) simultaneous polymerization of the first and second resins, so as to form said first and second polymeric matrices;
- le procédé comprend en outre :
- une première étape de compaction (b) de la préforme fibreuse qui est réalisée entre les étapes (a) et (c), et qui comprend l’injection du fluide de compaction dans le second compartiment, et/ou
- une second étape de compaction (f) de la préforme fibreuse densifiée par la première résine, qui est réalisée entre les étapes (e) et (g) et qui comprend l’injection du fluide de compaction dans le second compartiment ;- the process also includes:
- a first compaction step (b) of the fibrous preform which is carried out between steps (a) and (c), and which includes the injection of the compaction fluid into the second compartment, and/or
- a second compaction step (f) of the densified fibrous preform by the first resin, which is carried out between steps (e) and (g) and which includes the injection of the compaction fluid into the second compartment;
- le procédé comprend en outre, entre les étapes (c) et (e) une étape de vidange (d) du second compartiment ;- the process further includes, between steps (c) and (e) a step of emptying (d) the second compartment;
-- la première résine est identique à la seconde résine ;-- the first resin is identical to the second resin;
-- la pièce peut être un carter annulaire en particulier pour la turbomachine d’aéronef.-- the part can be an annular housing, particularly for aircraft turbomachinery.
La présente invention concerne encore une pièce aéronautique pour une turbomachine d’aéronef, la pièce étant obtenue par le procédé de fabrication selon l’une des particularités de l’invention, la pièce comportant le corps comprenant la première partie avec la préforme fibreuse noyée dans la première matrice polymérique, et la seconde partie comportant la seconde matrice polymérique et ayant la densité de fibres nulle ou inférieure à celle de la première partie, la pièce étant annulaire (selon un exemple spécifique mais non limitatif) et ladite seconde partie étant en saillie sur une surface annulaire externe de la première partie.The present invention further relates to an aeronautical part for an aircraft turbomachine, the part being obtained by the manufacturing process according to one of the features of the invention, the part comprising the body including the first part with the fibrous preform embedded in the first polymeric matrix, and the second part including the second polymeric matrix and having a fiber density of zero or less than that of the first part, the part being annular (according to a specific but non-limiting example) and said second part being projecting on an external annular surface of the first part.
La seconde partie peut être une butée ou un revêtement de protection d’une partie ou d’une totalité de la surface annulaire externe de la première partie.The second part can be a stop or a protective coating for part or all of the external annular surface of the first part.
La pièce aéronautique selon l’invention présente l’avantage d’intégrer une ou plusieurs secondes parties composées de matrice polymérique. Cette ou ces secondes parties permettent de conférer à la pièce une ou plusieurs nouvelles fonctions ou propriétés supplémentaires. A titre d’exemple, ces nouvelles fonctions peuvent être au moins une fonction parmi les suivantes :
- protection : la seconde partie peut recouvrir une partie ou la totalité de la surface annulaire externe de la première partie de la pièce, afin de l’isoler de l’environnement extérieur ; de cette façon, la première partie correspondant à la partie structurale de la pièce peut être protégée des agressions externes (tel que des coups d’outil de manutention) ;
- mécanique en conditions exceptionnelles : la seconde partie peut constituer une partie fonctionnelle de la pièce notamment en conditions exceptionnelles ; cette seconde partie peut être par exemple une butée qui servirait à bloquer la pièce (ou limiter ses déplacements) au cas où celle-ci serait amenée exceptionnellement à se déplacer à cause de la rupture d’une pièce adjacente ;
- mécanique en conditions normales : la seconde partie peut également constituer une partie fonctionnelle de la pièce notamment dans une zone de cette pièce ne nécessitant pas de résistance mécanique élevée ; en effet, du fait de son fort taux de TVM, cette seconde partie sera mécaniquement plus faible que le reste de la pièce et elle sera plus légère, moins couteuse et moins complexe à obtenir comparer à la première partie de la pièce, d’autant plus si cette seconde partie n’a pas besoin d’être aussi robuste mécaniquement que le reste de la pièce ;
- témoin : la seconde partie peut recouvrir une portion de la pièce qui peut être susceptible de se retrouver en contact avec une pièce ou élément adjacent ; de cette façon, le contact se fera avec cette seconde partie sans impact sur la partie structurelle de la pièce (i.e. la première partie) et une inspection régulière de cette portion permettra de surveiller l’évolution de l’usure de contact.The aeronautical component according to the invention has the advantage of incorporating one or more secondary parts composed of a polymer matrix. These secondary parts allow the component to be given one or more new functions or additional properties. For example, these new functions could be at least one of the following:
- protection: the second part can cover part or all of the external annular surface of the first part of the piece, in order to isolate it from the external environment; in this way, the first part corresponding to the structural part of the piece can be protected from external aggressions (such as blows from handling tools);
- mechanics in exceptional conditions: the second part can constitute a functional part of the part, particularly in exceptional conditions; this second part can be, for example, a stop which would serve to block the part (or limit its movements) in the event that it is exceptionally caused to move due to the breakage of an adjacent part;
- mechanics under normal conditions: the second part can also constitute a functional part of the part, particularly in an area of this part not requiring high mechanical resistance; indeed, due to its high TVM rate, this second part will be mechanically weaker than the rest of the part and will be lighter, less expensive and less complex to obtain compared to the first part of the part, especially if this second part does not need to be as mechanically robust as the rest of the part;
- witness: the second part can cover a portion of the part which may be likely to come into contact with an adjacent part or element; in this way, contact will be made with this second part without impacting the structural part of the part (i.e. the first part) and regular inspection of this portion will allow monitoring of the evolution of contact wear.
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood and other details, features and advantages of the invention will become more apparent upon reading the following description, given by way of non-limiting example and with reference to the accompanying drawings in which:
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures.Elements having the same functions in different implementations have the same references in the figures.
Par convention, dans la description ci-après, les termes « longitudinal » et « axial » qualifient l'orientation d'éléments structurels s'étendant selon la direction d’un axe longitudinal (tel que d’une turbomachine ou d’une pièce aéronautique). Les termes « radial » ou « vertical » qualifient une orientation d'éléments structurels s'étendant selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal. Les termes « intérieur » et « extérieur », et « interne » et « externe » sont utilisés en référence à un positionnement par rapport à l’axe longitudinal. Ainsi, un élément structurel s'étendant selon l'axe longitudinal comporte une face intérieure tournée vers l'axe longitudinal et une surface extérieure, opposée à sa surface intérieure.By convention, in the description below, the terms "longitudinal" and "axial" refer to the orientation of structural elements extending along a longitudinal axis (such as in a turbomachine or aircraft component). The terms "radial" or "vertical" refer to the orientation of structural elements extending in a direction perpendicular to the longitudinal axis. The terms "interior" and "exterior," and "internal" and "external," are used to refer to positioning relative to the longitudinal axis. Thus, a structural element extending along the longitudinal axis has an interior face facing the longitudinal axis and an exterior surface opposite its interior surface.
Les figures 1, 2, 3a et 3b ont été décrites dans l’arrière-plan technique de la présente demande et illustrent un exemple d’un outillage de fabrication d’une pièce aéronautique à partir d’une préformer fibreuse.Figures 1, 2, 3a and 3b have been described in the technical background of this application and illustrate an example of tooling for manufacturing an aeronautical part from a fibrous preformer.
Les figures 4 à 7 et 10 à 12 illustrent un exemple non limitatif d’un outillage 6 selon l’invention. Cet outillage 6 permet de fabriquer une pièce 5 aéronautique, en particulier pour une turbomachine 10 d’aéronef.Figures 4 to 7 and 10 to 12 illustrate a non-limiting example of a tool 6 according to the invention. This tool 6 makes it possible to manufacture an aeronautical part 5, in particular for an aircraft turbomachine 10.
L’outillage 6 peut s’étendre suivant un axe longitudinal A.Tooling 6 can extend along a longitudinal axis A.
L’outillage 6 comprend au moins deux coques 62, 64 rigides qui sont assemblées pour définir entre elles une cavité 60. Cette cavité 60 est destinée à recevoir une préforme fibreuse 520. Cette préforme fibreuse 520 peut être configurée pour former une première partie 52 de la pièce 5.The tooling 6 comprises at least two rigid shells 62, 64 which are assembled to define a cavity 60 between them. This cavity 60 is intended to receive a fibrous preform 520. This fibrous preform 520 can be configured to form a first part 52 of the part 5.
Le nombre de coques de l’outillage 6 peut être supérieure à deux.The number of shells in tooling 6 can be greater than two.
Les deux coques 62, 64 peuvent comprendre deux coques annulaires, respectivement interne 62 et externe 64, et deux coques annulaires d’extrémité 66, 68. La cavité 60 définie par ces deux coques 62, 64 peut être annulaire. Les coques 62, 64, 66, 68 et la cavité 60 peuvent s’étendre autour de l’axe A.The two shells 62, 64 may comprise two annular shells, respectively internal 62 and external 64, and two end annular shells 66, 68. The cavity 60 defined by these two shells 62, 64 may be annular. The shells 62, 64, 66, 68 and the cavity 60 may extend around the axis A.
En référence à la
La cavité 60 annulaire peut être formée dans la coque interne 62 ou entre les coques interne 62 et externe 64.The annular cavity 60 can be formed in the inner shell 62 or between the inner shell 62 and outer shell 64.
La coque interne 62 peut comprendre deux demi-coques annulaires assemblées entre elles.The internal shell 62 can comprise two annular half-shells assembled together.
La coque interne 62 peut comprendre un premier orifice d’injection de résine (non illustré sur les figures), notamment d’une première résine R1, permettant par exemple une densification de la préforme fibreuse 520.The internal shell 62 may include a first resin injection port (not shown in the figures), in particular of a first resin R 1 , allowing for example a densification of the fibrous preform 520.
La coque externe 64 peut comprendre un second orifice d’injection de résine si besoin (non illustré sur les figures), notamment de la première résine R1.The outer shell 64 may include a second resin injection port if needed (not shown in the figures), in particular for the first resin R 1 .
La coque externe 64 peut comprendre plusieurs secteurs angulaires 640 s’étendant autour de l’axe A. Le nombre de secteurs angulaires 640 peut être compris entre deux et dix.The outer shell 64 can include several angular sectors 640 extending around the axis A. The number of angular sectors 640 can be between two and ten.
Les coques 62, 64, 66, 68 peuvent être réalisées dans un matériau métallique.The hulls 62, 64, 66, 68 can be made of a metallic material.
L’une des particularités de l’invention est qu’au moins une des coques 62, 64 comprend :
- une ouverture traversante 800, et
- une membrane 82 élastiquement déformable qui s’étend au niveau de cette ouverture 800.One of the distinctive features of the invention is that at least one of the hulls 62, 64 comprises:
- a through opening of 800, and
- an elastically deformable membrane 82 which extends at the level of this opening 800.
Les figures 4 à 7 illustre un exemple de l’outillage 6 selon l’invention dans lequel la coque externe 64, et notamment l’un des secteurs angulaires 640, comporte l’ouverture traversante 800 et la membrane 82.Figures 4 to 7 illustrate an example of the tooling 6 according to the invention in which the outer shell 64, and in particular one of the angular sectors 640, comprises the through opening 800 and the membrane 82.
En variante non illustrée, l’ouverture traversante 800 et la membrane 82 peuvent être situées sur la coque interne 62.In an alternative not shown, the through opening 800 and the membrane 82 can be located on the inner shell 62.
Selon une autre variante non illustrée, plusieurs ouvertures traversantes 800 et plusieurs membranes 82 peuvent être situées à la fois sur la coque externe 64 et la coque interne 62.According to another variant not illustrated, several through openings 800 and several membranes 82 can be located both on the outer shell 64 and the inner shell 62.
Le secteur angulaire 640 comportant la membrane 82 et l’ouverture traversante 800 peut être un élément dit semi-rigide. En effet, ce secteur angulaire 640 peut comprendre une paroi 80 qui peut être rigide et qui peut être similaire à celle des autres secteurs angulaires 640 de la coque externe 64, et la membrane 82 permet d’apporter de la flexibilité. L’ouverture traversante 800 peut être formée dans cette paroi 80, et la membrane 82 peut être fixée à cette paroi 80 et recouvrir cette ouverture traversante 800.The angular sector 640, comprising the membrane 82 and the through-hole 800, can be considered a semi-rigid element. This angular sector 640 can include a rigid wall 80, similar to that of the other angular sectors 640 of the outer shell 64, while the membrane 82 provides flexibility. The through-hole 800 can be formed in this wall 80, and the membrane 82 can be attached to this wall 80 and cover the through-hole 800.
L’ouverture traversante 800 et/ou la membrane 82 peuvent s’étendre au moins partiellement et circonférentiellement autour de l’axe A. En variante, l’ouverture traversante 800 et/ou la membrane 82 peuvent être annulaires notamment lorsque la coque correspondante (à savoir la coque comportant l’ouverture traversante 800 et la membrane 82) est annulaire.The through opening 800 and/or the membrane 82 can extend at least partially and circumferentially around the axis A. Alternatively, the through opening 800 and/or the membrane 82 can be annular, in particular when the corresponding shell (namely the shell comprising the through opening 800 and the membrane 82) is annular.
La membrane 82 définit un premier compartiment dit d’injection 880, et un second compartiment dit de compaction 882. Le premier compartiment 880 débouche dans la cavité 60, et le second compartiment 882 est séparé de la cavité 60 par la membrane 82.The membrane 82 defines a first compartment called injection 880, and a second compartment called compaction 882. The first compartment 880 opens into the cavity 60, and the second compartment 882 is separated from the cavity 60 by the membrane 82.
La membrane 82 peut être réalisée dans un matériau élastiquement déformable, tel qu’en plastique ou en élastomère.The membrane 82 can be made of an elastically deformable material, such as plastic or elastomer.
La membrane 82 peut être configurée pour s’étendre entre une première position dite rétractée lorsque le second compartiment 882 est destinée à être rempli d’un fluide de compaction FC, et une seconde position dite déployée ou gonflée lorsque le premier compartiment 880 est destinée à être rempli au moins en partie ou totalement de résine, notamment d’une seconde résine R2. La
L’outillage 6 comprend en outre :
- au moins un premier port 802, 804 qui est relié au premier compartiment 880 et qui est configuré pour être relié à une source de résine en vue de l’injection de résine dans le premier compartiment 880, et
- au moins un second port 884, 886 qui est relié au second compartiment 882 et qui est configuré pour être relié à une source de fluide de compaction en vue de l’alimentation du second compartiment 882 en fluide de compaction FC.Tooling set 6 also includes:
- at least one first port 802, 804 which is connected to the first compartment 880 and which is configured to be connected to a resin source for the purpose of injecting resin into the first compartment 880, and
- at least one second port 884, 886 which is connected to the second compartment 882 and which is configured to be connected to a source of compaction fluid for the purpose of supplying the second compartment 882 with compaction fluid F C.
Le ou les premiers ports 802, 804 peuvent être formés directement dans la coque correspondante (c’est-à-dire l’au moins une des coques 62, 64 comportant l’ouverture traversante 800 et la membrane 82).The first port(s) 802, 804 can be formed directly in the corresponding hull (i.e. at least one of the hulls 62, 64 comprising the through opening 800 and the membrane 82).
Le nombre de premier port 802, 804 peut être au moins égal à deux. Les premiers ports 802, 804 peuvent être situés sur deux côtés opposés de l’ouverture traversante 800.The number of first ports 802 and 804 can be at least two. The first ports 802 and 804 can be located on two opposite sides of the through opening 800.
L’au moins un premier port 802, 804 peut former un canal de passage de résine, notamment de la seconde résine R2. Ce canal de passage ou dit autrement le premier port 802, 804 peut présenter en coupe axiale une forme courbée en L (
En particulier, l’au moins un premier port 802, 804 peut comprendre un premier port dit d’entrée 802 (ou dit autrement d’injection de résine dans le premier compartiment 880) et un premier port dit de sortie 804 (ou dit autrement de vidange d’un excès de résine du premier compartiment 880 vers la source de résine).In particular, at least one first port 802, 804 may include a first so-called inlet port 802 (or otherwise said for injecting resin into the first compartment 880) and a first so-called outlet port 804 (or otherwise said for draining excess resin from the first compartment 880 to the resin source).
La source de résine peut comprendre un réservoir contenant de la résine (en particulier la seconde résine R2telle que décrite ci-dessous) et un injecteur pour faire le vide dans le premier compartiment 880 si besoin, et/ou pour l’alimentation en résine de la source vers le premier compartiment 880, et/ou pour la vidange de résine en excès du premier compartiment 880 vers la source de résine.The resin source may include a reservoir containing resin (in particular the second resin R 2 as described below) and an injector to create a vacuum in the first compartment 880 if required, and/or for supplying resin from the source to the first compartment 880, and/or for draining excess resin from the first compartment 880 to the resin source.
Sur l’exemple des figures 4 à 7, le ou les premiers ports 802, 804 peuvent être formés sur la coque externe 64, et en particulier le secteur angulaire 640 comportant l’ouverture traversante 800 et la membrane 82. En particulier, les premiers ports d’entrée 802 et de sortie 804 peuvent s’étendre de part et d’autre de l’ouverture traversante 800.In the example of figures 4 to 7, the first port(s) 802, 804 can be formed on the outer shell 64, and in particular the angular sector 640 comprising the through opening 800 and the membrane 82. In particular, the first inlet ports 802 and outlet ports 804 can extend on either side of the through opening 800.
L’au moins un second port 884, 886 peut former un trou de passage du fluide de compaction. Ainsi, le second port 884, 886 peut déboucher, d’une part, dans le second compartiment 882, et d’autre part, à l’extérieur de l’outillage 6 notamment à la source du fluide de compaction.At least one second port 884, 886 can form a passage hole for the compaction fluid. Thus, the second port 884, 886 can open, on the one hand, into the second compartment 882, and on the other hand, outside the tooling 6, in particular at the source of the compaction fluid.
Le nombre de seconds ports 884, 886 peut être au moins égal à deux.The number of second ports 884, 886 can be at least equal to two.
En particulier, l’au moins un second port 884, 886 peut comprendre un second port dit d’entrée 884 (ou dit autrement d’injection de fluide de compaction dans le second compartiment 882) et un second port dit de sortie 886 (ou dit autrement de vidange du fluide de compaction contenu dans le second compartiment 882 vers la source de fluide de compaction).In particular, at least one second port 884, 886 may include a second port called inlet 884 (or otherwise for injecting compaction fluid into the second compartment 882) and a second port called outlet 886 (or otherwise for draining the compaction fluid contained in the second compartment 882 to the compaction fluid source).
La source de fluide de compaction peut comprendre un réservoir contenant le fluide de compaction FCet un injecteur pour faire le vide dans le second compartiment 882 si besoin, et/ou pour l’alimentation en fluide de compaction FCde la source vers le second compartiment 882, et/ou pour la vidange du fluide de compaction du second compartiment 882 vers la source de fluide de compaction.The compaction fluid source may include a reservoir containing the compaction fluid F C and an injector to create a vacuum in the second compartment 882 if required, and/or for supplying compaction fluid F C from the source to the second compartment 882, and/or for draining the compaction fluid from the second compartment 882 to the compaction fluid source.
A titre d’exemple, le fluide de compaction FCpeut être de l’eau ou de l’huile.As an example, the compaction fluid FC can be water or oil.
Avantageusement, l’outillage 6 peut comprendre un flasque 84 (
La membrane 82 peut être fixée de façon permanente au flasque 84 et/ou à la coque 62, 64, par exemple par collage.The membrane 82 can be permanently fixed to the flange 84 and/or to the shell 62, 64, for example by gluing.
En variante, la membrane 82 peut être fixée de façon temporaire ou amovible au flasque 84 et/ou à la coque 62, 64, par exemple en étant comprimée sur ses bords externes entre le flasque 84 et la coque 62, 64. Dans cette configuration, la membrane 82 peut être posée sur la coque 62, 64, et le flasque 84 peut être posée par-dessus l’ensemble en étant en contact avec la membrane 82 et la coque 62, 64. Ainsi, le flasque 84 est fixé sur la coque 62, 64 et la membrane 82 serait de fait coincée et fixée entre le flasque 84 et la coque 62, 64.Alternatively, the membrane 82 can be temporarily or removably fixed to the flange 84 and/or the shell 62, 64, for example by being compressed on its outer edges between the flange 84 and the shell 62, 64. In this configuration, the membrane 82 can be placed on the shell 62, 64, and the flange 84 can be placed on top of the assembly, in contact with the membrane 82 and the shell 62, 64. Thus, the flange 84 is fixed to the shell 62, 64, and the membrane 82 would be effectively wedged and fixed between the flange 84 and the shell 62, 64.
Le flasque 84 peut recouvrir l’ouverture traversante 800 et peut définir le second compartiment 882 avec la membrane 82.The flange 84 can cover the through opening 800 and can define the second compartment 882 with the membrane 82.
Le flasque 84 peut comprendre le ou les seconds ports 884, 886.The flange 84 may include the second port(s) 884, 886.
Le flasque 84 peut être réalisé en matériau métallique.Flange 84 can be made of metallic material.
La présente demande va maintenant décrire une pièce 5 aéronautique. Cette pièce 5 peut être réalisée au moyen de l’outillage 6 décrit ci-dessus notamment en référence aux figures 4 à 7.This application will now describe an aeronautical part 5. This part 5 can be manufactured using the tooling 6 described above, particularly with reference to Figures 4 to 7.
La pièce 5 peut comporter un corps 50 monobloc (c’est-à-dire venue de matière) comportant deux parties solidaires l’une de l’autre,Part 5 may comprise a single-piece body 50 (i.e., made from a single piece of material) consisting of two parts joined together,
une première 52 de ces parties comporte la préforme fibreuse 520 noyée dans une première matrice polymérique, etA first 52 of these parts comprises the fibrous preform 520 embedded in a first polymeric matrix, and
une seconde 54 de ces parties comporte une seconde matrice polymérique, la seconde partie 54 ayant une densité de fibres nulle ou inférieure à celle de la première partie 52.a second 54 of these parts comprises a second polymeric matrix, the second part 54 having a fiber density of zero or less than that of the first part 52.
La seconde partie 54 de la pièce 5 peut ainsi correspondre à une partie enrichie en résine RRA.The second part 54 of part 5 can therefore correspond to a part enriched in RRA resin.
La pièce 5 aéronautique peut donc être réalisée entièrement en matériau composite.Aeronautical part 5 can therefore be made entirely of composite material.
La pièce 5, et en particulier la première partie 52, peut être annulaire et la seconde partie 54 peut s’étendre en saillie sur une surface annulaire externe de la première partie 52.Part 5, and in particular the first part 52, can be annular and the second part 54 can extend in projection on an external annular surface of the first part 52.
La seconde partie 54 peut être une butée ou un revêtement de protection d’une partie ou d’une totalité de la surface annulaire externe de la première partie 52.The second part 54 can be a stop or a protective covering of part or all of the external annular surface of the first part 52.
L’invention s’applique d’une manière générale et non limitativement à différents types de pièce 5 aéronautique, en particulier pour une turbomachine 10 d’aéronef.The invention applies generally and not limited to different types of aeronautical parts 5, in particular for an aircraft turbomachine 10.
L’invention trouve une application avantageuse mais non exclusive dans des pièces annulaires 5 pouvant être un carter annulaire de la turbomachine 10.The invention finds an advantageous but not exclusive application in annular parts 5 which can be an annular housing of the turbomachine 10.
A titre d’exemple, la
La pièce 5 peut être obtenue par un procédé de fabrication de l’invention, tel que décrit ci-dessous.Part 5 can be obtained by a manufacturing process of the invention, as described below.
La présente demande va maintenant décrire un procédé de fabrication de la pièce 5 aéronautique en référence aux figures 9 à 12.The present application will now describe a manufacturing process for aeronautical part 5 with reference to figures 9 to 12.
La
De manière générale, le procédé de fabrication selon l’invention permet de réaliser la pièce 5 aéronautique en utilisant l’outillage 6 de l’invention.In general, the manufacturing process according to the invention makes it possible to produce the aeronautical part 5 using the tooling 6 of the invention.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(a) mise en place de la préforme fibreuse 520 dans la cavité 60 de l’outillage 6,
(c) densification de la préforme fibreuse 520 par une injection d’une première résine R1dans la cavité 60 de l’outillage 6, de façon à préformer la première matrice polymérique,
(e) injection d’une seconde résine R2dans le premier compartiment 880 de l’outillage 6, de façon à préformer la seconde matrice polymérique,
(g) polymérisation simultanée des première R1et seconde R2résines, de façon à former lesdites première et seconde matrices polymériques.The process may include the following steps:
(a) placement of the fibrous preform 520 in the cavity 60 of the tooling 6,
(c) densification of the fibrous preform 520 by injecting a first resin R 1 into the cavity 60 of the tooling 6, so as to preform the first polymeric matrix,
(e) injection of a second resin R 2 into the first compartment 880 of the tooling 6, so as to preform the second polymer matrix,
(g) simultaneous polymerization of the first R 1 and second R 2 resins, so as to form said first and second polymeric matrices.
Le procédé peut comprendre en outre :
- une première étape de compaction (b) de la préforme fibreuse 520 qui est réalisée entre les étapes (a) et (c), et qui comprend l’injection du fluide de compaction FCdans le second compartiment 882, et/ou
- une seconde étape de compaction (f) de la préforme fibreuse 520 densifiée par la première résine R1, qui est réalisée entre les étapes (e) et (g) et qui comprend l’injection du fluide de compaction FCdans le second compartiment 882.The process may also include:
- a first compaction step (b) of the fibrous preform 520 which is carried out between steps (a) and (c), and which includes the injection of the compaction fluid F C into the second compartment 882, and/or
- a second compaction step (f) of the fibrous preform 520 densified by the first resin R 1 , which is carried out between steps (e) and (g) and which includes the injection of the compaction fluid F C into the second compartment 882.
Le procédé peut comprendre en outre, entre les étapes (c) et (e) une étape de vidange (d) du second compartiment 882.The process may further include, between steps (c) and (e) a step of emptying (d) the second compartment 882.
Le procédé peut comprendre une étape (i) de réalisation de la préforme fibreuse 520, cette étape (i) étant réalisée avant l’étape (a). A l’étape (i), la préforme fibreuse 520 peut être réalisée par tissage de fibres en deux dimensions ou trois dimensions pour former une préforme fibreuse 520 tissée. En variante, l’étape (i) peut être réalisée par drapage et superposition de plusieurs couches de fibres pour former une préforme fibreuse 520 stratifiées.The process may include a step (i) of producing the fiber preform 520, this step (i) being carried out before step (a). In step (i), the fiber preform 520 may be produced by weaving fibers in two or three dimensions to form a woven fiber preform 520. Alternatively, step (i) may be carried out by draping and layering several fibers to form a laminated fiber preform 520.
La préforme fibreuse 520 est dite sèche, c’est-à-dire qu’elle n’est pas préalablement imprégnée de résine.The 520 fibrous preform is said to be dry, meaning that it is not pre-impregnated with resin.
A l’étape (a), la préforme fibreuse 520 peut être disposée dans la cavité 60 formée soit sur la coque interne 62 ou sur la coque externe 64, soit entre les coques interne 62 et externe 64. De cette façon, la préforme fibreuse 520 est enfermée dans l’outillage 6. La cavité 60 peut avoir une forme complémentaire à celle de la préforme fibreuse 520.In step (a), the fibrous preform 520 can be placed in the cavity 60 formed either on the inner shell 62 or on the outer shell 64, or between the inner shell 62 and outer shell 64. In this way, the fibrous preform 520 is enclosed in the tooling 6. The cavity 60 can have a shape complementary to that of the fibrous preform 520.
A l’étape (b), une fois l’outillage 6 fermé, le fluide de compaction FCpeut être injecté dans le second compartiment 882 par le second port 884 de l’outillage 6.At step (b), once tooling 6 is closed, the compaction fluid F C can be injected into the second compartment 882 through the second port 884 of tooling 6.
L’étape (b) peut comprendre également une mise sous vide dans l’outillage 6, pour emprisonner la préforme fibreuse 520 en grande partie entre les coques 62, 64 et localement au niveau de la membrane 82. De cette façon, la membrane 82 peut appliquer une force de compaction sur la préforme fibreuse 520 pour la plaquer dans la cavité 60. La mise sous vide peut être réalisée en retirant l’air contenu dans la cavité 60 et le premier compartiment 880 par le ou les premiers ports 802, 804, tel qu’illustrée par des flèches en pointillés sur la
A l’étape (c), la première résine R1peut être injectée par le premier ou second orifice d’injection de la coque 62, 64. La quantité de première résine R1injectée peut correspondre au volume de la préforme fibreuse 520 à imprégner et aux taux TVF et TVM souhaités dans la pièce 5 finale (hors seconde partie 54).At step (c), the first resin R 1 can be injected through the first or second injection port of the shell 62, 64. The quantity of first resin R 1 injected can correspond to the volume of the fibrous preform 520 to be impregnated and to the desired TVF and TVM rates in the final part 5 (excluding second part 54).
A titre d’exemple, la
La première résine R1peut être de type thermodurcissable. Par exemple, la première résine R1peut être un époxyde.The first R1 resin can be of the thermosetting type. For example, the first R1 resin can be an epoxy.
Après imprégnation de la préforme fibreuse 520 par la première résine R1, l’outillage 6 peut être chauffé pour densifier la préforme fibreuse 520 par polymérisation et durcissement de la première résine R1.After impregnation of the fibrous preform 520 by the first resin R 1 , the tooling 6 can be heated to densify the fibrous preform 520 by polymerization and hardening of the first resin R 1 .
Le chauffage de l’outillage 6 peut être réalisée à une température prédéterminée comprise entre 100°C et 200°C et une durée prédéterminée comprise entre 10h et 20h (heure).The heating of tooling 6 can be carried out at a predetermined temperature between 100°C and 200°C and for a predetermined duration between 10h and 20h (hour).
Cette température prédéterminée et la durée prédéterminée de chauffage permettent d’obtenir une polymérisation partielle de la première résine R1.This predetermined temperature and predetermined heating time allow for partial polymerization of the first resin R 1 .
Le taux de polymérisation de la première résine R1peut être compris entre 50% et 70% à l’étape (c).The polymerization rate of the first resin R 1 can be between 50% and 70% at step (c).
En fin d’étape (c), la préforme fibreuse 520 peut donc être noyée dans la première résine R1qui présente une forme visqueuse et gélifiée.At the end of step (c), the fibrous preform 520 can therefore be embedded in the first resin R 1 which has a viscous and gelled form.
A l’étape (d), le fluide compaction Fc contenu dans le second compartiment 882 peut être vidé par exemple par le second port 886. Ceci permet de relâcher la force de compaction appliquée par la membrane 82 sur la préforme fibreuse 520, de façon à réaliser l’étape (e). Le vidange du second compartiment 882 est illustré par une flèche sur la
A l’étape (e), la seconde résine R2peut être injectée dans le premier compartiment 880 de l’outillage 6 par le premier port 802. La quantité de seconde résine R2injectée peut correspondre à l’épaisseur de la seconde partie 54 à former et aux taux TVM souhaités dans la pièce 5 finale (hors première partie 52).At step (e), the second resin R 2 can be injected into the first compartment 880 of the tooling 6 through the first port 802. The quantity of second resin R 2 injected can correspond to the thickness of the second part 54 to be formed and the desired TVM rates in the final part 5 (excluding the first part 52).
A titre d’exemple, la
La seconde résine R2peut ainsi recouvrir au moins partiellement la préforme fibreuse 520 densifiée avec la première résine R1de l’étape (c).The second resin R 2 can thus at least partially cover the fibrous preform 520 densified with the first resin R 1 of step (c).
La seconde résine R2peut être identique à la première résine R1.The second resin R2 can be identical to the first resin R1 .
La seconde résine R2peut être de type thermodurcissable. Par exemple, la seconde résine R2peut être un époxyde.The second resin R2 can be of the thermosetting type. For example, the second resin R2 can be an epoxy.
A l’étape (f), une fois le premier compartiment 880 rempli de la première résine R1et le ou les premiers ports 802, 804 fermés, le fluide de compaction Fc peut être injecté dans le second compartiment 882 par le second port 884 de l’outillage 6. Le fluide de compaction permet d’appliquer une force de compaction sur le premier compartiment 880 rempli de la première résine R1pour la plaquer contre la préforme fibreuse 520.At step (f), once the first compartment 880 is filled with the first resin R 1 and the first port(s) 802, 804 are closed, the compaction fluid Fc can be injected into the second compartment 882 through the second port 884 of the tooling 6. The compaction fluid allows a compaction force to be applied to the first compartment 880 filled with the first resin R 1 to press it against the fibrous preform 520.
Le volume du second compartiment 882 rempli par le fluide de compaction FCdans cette étape (f) peut être inférieur à celui de l’étape (b). En effet, la membrane 82 est déployée et le premier compartiment 880 est rempli de la première résine R1, ceci réduit ainsi le volume du second compartiment 882 rempli par le fluide de compaction FCà l’étape (f).The volume of the second compartment 882 filled with the compaction fluid F C in this step (f) may be less than that of step (b). Indeed, the membrane 82 is deployed and the first compartment 880 is filled with the first resin R 1 , thus reducing the volume of the second compartment 882 filled with the compaction fluid F C in step (f).
A titre d’exemple, la
A l’étape (g), l’outillage 6 peut être chauffé pour polymériser et durcir simultanément la première résine R1avec la préforme fibreuse 520 dans la cavité 60 et la seconde résine R2dans le premier compartiment 880. Durant cette étape (g), des liaisons covalentes peuvent être créées à l’interface entre les première R1et seconde R2résines pour former un réseau de points de réticulation homogène.In step (g), the tooling 6 can be heated to simultaneously polymerize and harden the first resin R 1 with the fibrous preform 520 in the cavity 60 and the second resin R 2 in the first compartment 880. During this step (g), covalent bonds can be created at the interface between the first R 1 and second R 2 resins to form a homogeneous crosslinking point network.
Le chauffage de l’outillage 6 peut être réalisée à une température prédéterminée comprise entre 100°C et 200°C et une durée prédéterminée comprise entre 10h et 20h (heure).The heating of tooling 6 can be carried out at a predetermined temperature between 100°C and 200°C and for a predetermined duration between 10h and 20h (hour).
Cette température prédéterminée et durée prédéterminée de chauffage permet d’obtenir de polymériser partiellement la première résine R1.This predetermined temperature and predetermined heating time allows for partial polymerization of the first resin R 1 .
Le taux de polymérisation de la première résine R1et de la seconde résine R2peut être de 100% à la fin de l’étape (g).The polymerization rate of the first resin R 1 and the second resin R 2 can be 100% at the end of step (g).
Claims (14)
l’outillage (6) comprenant au moins deux coques (62, 64) rigides qui sont assemblées pour définir entre elles une cavité (60), cette cavité (60) étant destinée à recevoir une préforme fibreuse (520),
caractérisé en ce qu’au moins une des coques (62, 64) comprend une ouverture traversante (800), et une membrane (82) élastiquement déformable qui s’étend au niveau de cette ouverture et qui définit un premier compartiment dit d’injection (880), qui débouche dans la cavité (60), et un second compartiment dit de compaction (882) qui est séparé de la cavité (60) par la membrane (82),
et en ce que l’outillage (6) comprend en outre au moins un premier port (802, 804) qui est relié au premier compartiment (880) et qui est configuré pour être relié à une source de résine en vue de l’injection de résine dans ledit premier compartiment (880), et au moins un second port (884, 886) qui est relié au second compartiment (882) et qui est configuré pour être relié à une source de fluide de compaction en vue de l’alimentation du second compartiment (882) en fluide de compaction.Tooling (6) for manufacturing an aeronautical part (5), in particular for an aircraft turbomachine (10),
the tooling (6) comprising at least two rigid shells (62, 64) which are assembled to define between them a cavity (60), this cavity (60) being intended to receive a fibrous preform (520),
characterized in that at least one of the shells (62, 64) comprises a through opening (800), and an elastically deformable membrane (82) which extends at the level of this opening and which defines a first compartment called injection (880), which opens into the cavity (60), and a second compartment called compaction (882) which is separated from the cavity (60) by the membrane (82),
and in that the tooling (6) further comprises at least one first port (802, 804) which is connected to the first compartment (880) and which is configured to be connected to a resin source for the purpose of injecting resin into said first compartment (880), and at least one second port (884, 886) which is connected to the second compartment (882) and which is configured to be connected to a compaction fluid source for the purpose of supplying the second compartment (882) with compaction fluid.
la pièce (5) comportant un corps (50) monobloc comportant deux parties solidaires l’une de l’autre, une première (52) de ces parties comportant une préforme fibreuse (520) noyée dans une première matrice polymérique, et une seconde (54) de ces parties comportant une seconde matrice polymérique, la seconde partie (54) ayant une densité de fibres nulle ou inférieure à celle de la première partie (52),
caractérisé en ce que cette pièce (5) est réalisée au moyen d’un outillage selon l’une quelconque des revendications précédentes.Method for manufacturing an aeronautical part (5), in particular for an aircraft turbomachine (10),
the part (5) comprising a one-piece body (50) comprising two parts joined together, a first (52) of these parts comprising a fibrous preform (520) embedded in a first polymeric matrix, and a second (54) of these parts comprising a second polymeric matrix, the second part (54) having a fiber density of zero or less than that of the first part (52),
characterized in that this part (5) is made using tooling according to any one of the preceding claims.
(a) mise en place de la préforme fibreuse (520) dans la cavité (60) de l’outillage (6),
(c) densification de la préforme fibreuse (520) par une injection d’une première résine dans la cavité (60) de l’outillage (6), de façon à préformer ladite première matrice polymérique,
(e) injection d’une seconde résine dans le premier compartiment (880) de l’outillage (6), de façon à préformer ladite seconde matrice polymérique,
(g) polymérisation simultanée des première et seconde résines, de façon à former lesdites première et seconde matrices polymériques.A manufacturing process according to claim 10, wherein the process comprises the following steps:
(a) placement of the fibrous preform (520) in the cavity (60) of the tooling (6),
(c) densification of the fibrous preform (520) by injecting a first resin into the cavity (60) of the tooling (6), so as to preform said first polymeric matrix,
(e) injection of a second resin into the first compartment (880) of the tooling (6), so as to preform said second polymeric matrix,
(g) simultaneous polymerization of the first and second resins, so as to form said first and second polymeric matrices.
- une première étape de compaction (b) de la préforme fibreuse (520) qui est réalisée entre les étapes (a) et (c), et qui comprend l’injection du fluide de compaction dans le second compartiment (882), et
- une second étape de compaction (f) de la préforme fibreuse (520) densifiée par la première résine, qui est réalisée entre les étapes (e) et (g) et qui comprend l’injection du fluide de compaction dans le second compartiment (882).A manufacturing process according to claim 11, wherein the process further comprises:
- a first compaction step (b) of the fibrous preform (520) which is carried out between steps (a) and (c), and which includes the injection of the compaction fluid into the second compartment (882), and
- a second compaction step (f) of the fibrous preform (520) densified by the first resin, which is carried out between steps (e) and (g) and which includes the injection of the compaction fluid into the second compartment (882).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2404800A FR3162015A1 (en) | 2024-05-07 | 2024-05-07 | Tooling for manufacturing an aeronautical part and a method for manufacturing the aeronautical part using this tooling |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2404800A FR3162015A1 (en) | 2024-05-07 | 2024-05-07 | Tooling for manufacturing an aeronautical part and a method for manufacturing the aeronautical part using this tooling |
| FR2404800 | 2024-05-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3162015A1 true FR3162015A1 (en) | 2025-11-14 |
Family
ID=92456798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2404800A Pending FR3162015A1 (en) | 2024-05-07 | 2024-05-07 | Tooling for manufacturing an aeronautical part and a method for manufacturing the aeronautical part using this tooling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3162015A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012168623A1 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Snecma | Pressure-maintaining device for creating composite components by injecting resin and associated method |
| DE102017219719A1 (en) * | 2017-11-07 | 2019-05-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Mold tool and method for producing an RTM component |
| FR3100737A1 (en) * | 2019-09-12 | 2021-03-19 | Safran Aircraft Engines | A method of closing an injection mold using sacrificial anti-pinch pleats |
-
2024
- 2024-05-07 FR FR2404800A patent/FR3162015A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012168623A1 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Snecma | Pressure-maintaining device for creating composite components by injecting resin and associated method |
| DE102017219719A1 (en) * | 2017-11-07 | 2019-05-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Mold tool and method for producing an RTM component |
| FR3100737A1 (en) * | 2019-09-12 | 2021-03-19 | Safran Aircraft Engines | A method of closing an injection mold using sacrificial anti-pinch pleats |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2004390B1 (en) | Method of producing stiffened panels made of a composite | |
| EP3847006B1 (en) | Composite-material casing having an integrated stiffener | |
| WO1998039151A1 (en) | Method for making hollow parts of composite material | |
| EP2326486B1 (en) | Method for producing a component made of a composite material and associated device | |
| WO2011131908A1 (en) | Device for manufacturing a casing made of a composite material and manufacturing method employing such a device | |
| EP1996390A1 (en) | Method for producing structures of complex shapes of composite materials | |
| EP3927529B1 (en) | Repair or resumption of manufacture of a composite material part with fibrous three-dimensional woven reinforcement | |
| FR3026980A1 (en) | METHOD FOR IMMOBILIZING A PREFORM IN A MOLD | |
| CA2849707A1 (en) | Method for sealing a fuel tank | |
| WO2020178500A1 (en) | Repairing or resuming production of a component made of composite material | |
| FR3162015A1 (en) | Tooling for manufacturing an aeronautical part and a method for manufacturing the aeronautical part using this tooling | |
| EP3898157B1 (en) | Preform with one-piece woven fibrous reinforcement for inter-blade platform | |
| EP2809502A2 (en) | Device and method for producing a moulded part from a composite material | |
| WO2018234686A1 (en) | Method for producing a component of frustoconical or cylindrical shape in composite material, and tooling for impregnating a fibrous preform of frustoconical or cylindrical shape | |
| FR3132862A1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING A TURBOMACHINE CASING AND MANUFACTURING MOLD IMPLEMENTED IN SUCH A METHOD | |
| FR3139291A1 (en) | Hollow vane with woven insert and expanding foam filling | |
| EP4330023A1 (en) | Device for moulding a bladed part of a turbine engine | |
| FR3081761A1 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING A COMPOSITE MATERIAL | |
| FR3154645A1 (en) | MOLDING DEVICE FOR THE MANUFACTURE OF A COMPOSITE PART | |
| FR3161706A1 (en) | TURBOMACHINE CRANKCASE FEATURING A THERMAL PROTECTION COATING AND A METHOD FOR MANUFACTURING THIS CRANKCASE | |
| WO2023041559A1 (en) | Method for producing a composite material part | |
| EP4587260A1 (en) | Propeller blade or vane having a hollow composite root | |
| WO2024236252A1 (en) | Method for manufacturing a propeller blade or vane with bonding of an insert in a dry preform | |
| FR3153768A1 (en) | Process for manufacturing a blade or propeller with elastomeric media | |
| EP4448263A1 (en) | Method for producing a part, in particular a part made from a composite material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20251114 |