Fabrication par injection flexible de pièces coniques pour des applications aérospatiales

Les matériaux composites sont présents dans les tuyères de moteurs spatiaux depuis les années soixante. Aujourd'hui, l'avènement des tissus tridimensionnels apporte une solution innovatrice au problème de délamination qui limitait les propriétés mécaniques de ces composites. L'utilisation de ces tissus nécessite toutefois la conception de procédés de fabrication mieux adaptés. Une nouvelle méthode de fabrication de pièces composites pour des applications aérospatiales a été étudiée tout au long de ce travail. Celle-ci applique les principes de l'injection flexible (procédé Polyflex) à la fabrication de pièces coniques de fortes épaisseurs. La pièce de validation à fabriquer représente un modèle réduit de pièce de tuyère de moteur spatial. Elle est composée d'un renfort tridimensionnel en fibres de carbone et d'une résine phénolique. La réussite du projet est définie par plusieurs critères sur la compaction et la formation de plis du renfort et sur la formation de porosités de la pièce fabriquée. Un grand nombre d'étapes ont été nécessaires avant la fabrication de deux pièces de validation. Premièrement, pour répondre au critère sur la compaction du renfort, la conception d'un outil de caractérisation a été entreprise. L'étude de la compaction a été effectuée afin d'obtenir les informations nécessaires à la compréhension de la déformation d'un renfort 3D axisymétrique. Ensuite, le principe d'injection de la pièce a été défini pour ce nouveau procédé. Pour en valider les concepts proposés, la perméabilité du renfort fibreux ainsi que la viscosité de la résine ont dû être caractérisées. À l'aide de ces données, une série de simulations de l'écoulement pendant l'injection de la pièce ont été réalisées et une approximation du temps de remplissage calculée. Après cette étape, la conception du moule de tuyère a été entamée et appuyée par une simulation mécanique de la résistance aux conditions de fabrication. Également, plusieurs outillages nécessaires pour la fabrication ont été conçus et installés au nouveau laboratoire CGD (composites grandes dimensions). En parallèle, plusieurs études ont été effectuées pour comprendre les phénomènes influençant la polymérisation de la résine.