Préformage de tissus 3D interlock de carbone pour la fabrication de composites en injection flexible

Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans l'industrie aérospatiale pour faire des pièces structurales. Les procédés de fabrication par moulage liquide (LCM), qui consistent à imprégner une résine liquide dans un renfort sec, permettent par exemple de diminuer les coûts de fabrication. Les procédés LCM existants, comme le moulage par transfert de résine (RTM) et l'infusion, présentent toutefois des limitations qui restreignent encore leur champ d'application. Le RTM est par exemple limité par la création de porosités et des vitesses d'imprégnation lentes. L'infusion est encore plus lent que le RTM à cause des faibles pressions d'injection utilisées et peut engendrer des variations d'épaisseur dans les pièces. Le procédé d'Injection Flexible (IF) a été développé pour répondre à ces limitations. Il permet de fabriquer des pièces plus rapidement que le RTM en accélérant notamment l'étape d'injection de résine. Ce procédé permet de plus d'appliquer une pression uniforme sur le composite pendant la polymérisation de la résine, ce qui permet en théorie d'assurer des bas taux de vides dans la pièce finale et donc de bonnes propriétés mécaniques. Pour ce faire, un moule et un contre-moule rigide sont séparés par une membrane flexible, donnant deux cavités. La cavité d'injection contient initialement le renfort sec puis la résine injectée, un fluide incompressible est injecté dans la cavité de compaction pour terminer l'imprégnation. Le préformage est une étape préliminaire à la fabrication avec les procédés LCM qui consiste à donner au renfort sec la forme et l'épaisseur proche de la pièce finale en créant des liens entre les fibres à l'aide d'un tackifiant à base de résine. Le terme « renfort » fait d'ailleurs référence au tissu avant préformage tandis qu'une « préforme » représente son état après cette étape. Il a été montré dans plusieurs études que cette est était nécessaire au procédé IF afin d'assurer la qualité et la répétabilité des fabrications. La compréhension des phénomènes intervenant lors du préformage et de la fabrication était toutefois insuffisante, ce qui ne permettait pas d'ajuster finement une stratégie de préformage à un cas donné. Ce projet de thèse vise donc à améliorer cette compréhension puis définir une stratégie de préformage pour un cas de fabrication réel qui est le carter de soufflante du moteur d'avion LEAP. Cette pièce, développée par le partenaire industriel du projet, est constituée d'une résine aéronautique et d'un renfort 3D interlock de carbone (tissu composé de plusieurs couches assemblées en un seul pli par des fils tissés en direction transverse). Le projet de recherche a été divisé en trois parties.