Tressage robotisé de préformes pour des structures primaires d'aéronefs en composites

Les composites polymères à renfort fibre de carbone (PRFC) sont utilisés pour la fabrication de structures primaires d'aéronefs. Les renforts préimprégnés de matrice sont généralement laminés à l'aide de méthodes de mise en forme automatique, puis polymérisés en autoclave. Les limitations de ce procédé ont conduit au développement de solutions alternatives. Les composites à renforts tressés sont l'une d'entre elles. Ceux-ci combinent une préforme tressée non imprégnée et le procédé de moulage de composites par injection ou infusion de résine (LCM). Des propriétés supérieures en tolérance aux dommages, l'automatisation de la mise en forme et la rentabilité supérieure des procédés LCM font des composites à renforts tressés une solution performante et économique. Une application potentielle de cette technologie est les cadres de fuselage d'aéronefs, une structure primaire supportant les panneaux raidis et leurs charges. À l'heure actuelle, certains facteurs limitent l'utilisation des composites à renforts tressés à des structures secondaires et tertiaires : les coûts reliés à la qualification auprès des autorités de certification et l'imprécision des modèles de tressage actuels lorsqu'appliqués à des géométries complexes. Les travaux de recherche qui font l'objet du présent mémoire portent sur la mise en forme de préformes tressées complexes pour des structures primaires d'aéronefs. Ils ont pour objectifs de proposer des améliorations aux modèles de tressage existants, d'automatiser la mise en forme et la caractérisation des préformes tressées. Dans une première phase, une revue de littérature portant sur les différents aspects du tressage 2D et de la planification de la trajectoire d'un manipulateur industriel a été effectuée. Par la suite, un algorithme de planification de la trajectoire d'un manipulateur industriel installé sur un rail linéaire est développé pour la mise en forme et la caractérisation des préformes tressées. Les modèles de tressage cinématiques préalablement identifiés lors de la revue de littérature sont appliqués à divers mandrins au cours de plans d'expériences numériques et expérimentaux. Des méthodes de caractérisation de l'angle de tresse des préformes par imagerie ont été développées afin de valider la justesse et la précision des modèles de tressage à l'étude. Les résultats obtenus à l'issue de cette phase ont fait l'objet de deux articles de conférence. Finalement, un démonstrateur technologique d'un cadre de fuselage d'aéronefs a été fabriqué et étudié. Celui-ci présente d'importants changements de sections reproduisant des éléments de conception que l'on retrouve typiquement sur une pièce réelle.