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Procédé de fabrication additive in situ d'un revêtement sur un carter de
turbomachine
Arrière-plan de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication
de pièces en matériau polymère, notamment thermodurcissable, de pièces
métalliques, en alliage métallique ou en céramique par fabrication additive et
elle
concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, la fabrication de
revêtements abradables présentant des fonctionnalités acoustiques, notamment
pour carter de soufflante.
Le contrôle des nuisances sonores dues aux avions aux alentours des
aéroports est devenu en enjeu de santé public. Des normes et règlements de
plus en plus sévères sont imposés aux fabricants d'avions et aux gestionnaires
d'aéroports. Par conséquent, construire un avion silencieux est devenu au fil
des
années un argument de vente marquant. Actuellement, le bruit généré par les
moteurs d'avions est atténué par des revêtements acoustiques à réaction
localisée qui permettent de diminuer l'intensité sonore du moteur sur un ou
deux
octaves sur le principe des résonateurs de Helmholtz, ces revêtements se
présentant classiquement sous la forme de panneaux composites composés
d'une plaque rigide associée à une âme nid d'abeille recouvert d'une peau
perforée et disposés au niveau de la nacelle ou des conduits de propagation
amont et aval. Toutefois, dans les moteurs de nouvelle génération (par exemple
dans les turbosoufflantes), les zones disponibles pour les revêtements
acoustiques sont amenées à se réduire considérablement comme dans la
technologie UHBR (Ultra-High-Bypass-Ratio). De plus, ces zones de carters en
matériau composite sont susceptibles de présenter des défauts de forme qu'il
convient de rattraper par une opération additionnelle d'usinage avant la mise
en
place du revêtement.
Il est donc important de proposer des nouveaux procédés et/ou de
nouveaux matériaux (notamment des matériaux poreux) permettant d'éliminer
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ou de réduire de façon significative le niveau de bruit produit généré par les
moteurs d'avion surtout dans les phases de décollage et d'atterrissage et sur
une
gamme fréquentielle plus large qu'actuellement incluant les basses fréquences
tout en conservant les performances du moteur. C'est la raison pour laquelle
on
cherche aujourd'hui de nouvelles technologies de réduction de bruit pour
diminuer cette nuisance ainsi que de nouvelles surfaces de traitements
acoustiques et ceci avec un impact minimal sur les autres fonctionnalités du
moteur comme la consommation spécifique de carburant qui constitue un
avantage commercial important.
Or, au sein des moteurs d'avion, le bruit issu de la soufflante est un
des premiers contributeurs aux nuisances sonores favorisés par l'augmentation
du taux de dilution que recherchent ces nouvelles générations d'avions.
Par ailleurs, il est aujourd'hui courant et avantageux d'avoir recours à
des procédés de fabrication additive en lieu et place des procédés
traditionnels
de fonderie, de forge ou d'usinage dans la masse pour réaliser facilement,
rapidement et à moindre coût des pièces tridimensionnelles complexes. Le
domaine aéronautique se prête d'ailleurs particulièrement bien à l'utilisation
de
ces procédés. Parmi ceux-ci, on peut citer par exemple le procédé de dépôt
énergétique direct par fil (Wire Beam Deposition).
Objet et résumé de l'invention
La présente invention vise à proposer une méthode de mise en forme
d'un nouveau matériau abradable, permettant en outre de réduire de manière
significative le bruit généré par les turboréacteurs d'avion et notamment
celui
généré par l'ensemble soufflante-OGV. Un but de l'invention est également de
rattraper les défauts de forme résultant de la nature composite du substrat
sur
lequel ce matériau abradable est destiné à être déposé.
A cet effet, il est prévu un procédé de fabrication in situ de revêtement
consistant à déposer sur une surface interne d'un carter de turbomachine un
filament d'un matériau abradable selon une trajectoire de dépôt prédéfinie
afin
de créer un échafaudage tridimensionnel de filaments formant entre eux un
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réseau ordonné de canaux, le procédé étant caractérisé par les étapes
suivantes :
positionner un système de dépôt de matière filamentaire au niveau
d'un axe longitudinal dudit carter à une position et une distance déterminée
par rapport à ladite surface interne dudit carter,
déposer une première couche dudit revêtement sur les 3600 de la
circonférence dudit carter par un déplacement circonférentiel relatif entre
ledit
carter et ledit système de dépôt de matière filamentaire,
effectuer une rotation dudit système de dépôt de matière filamentaire
d'un premier angle déterminé et positionner ledit système de dépôt de
matière filamentaire au niveau dudit axe longitudinal dudit carter à une
position et une distance déterminée par rapport à ladite première couche
dudit revêtement,
déposer sur un secteur dudit carter par un déplacement axial relatif
entre ledit carter et ledit système de dépôt de matière filamentaire, une
deuxième couche dudit revêtement sur ladite
première couche dudit
revêtement,
effectuer un déplacement circonférentiel relatif entre ledit carter et
ledit système de dépôt de matière filamentaire d'un écart angulaire déterminé
correspondant au premier secteur déjà couvert lors du dépôt de ladite
deuxième couche de revêtement,
et répéter l'étape de dépôt sur ledit secteur de carter et l'étape de
déplacement circonférentiel relatif selon ledit écart angulaire déterminé pour
les secteurs suivants jusqu'à couvrir les 360 de la circonférence dudit
carter,
et
après avoir effectué une rotation dudit système de dépôt de matière
filamentaire d'un deuxième angle déterminé, reprendre l'ensemble des étapes
précédentes, à l'exception de la première, pour les couches suivantes jusqu'à
obtenir une épaisseur de revêtement souhaitée.
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Ainsi, on obtient une microstructure poreuse à porosité régulière et
ordonnée qui assure une absorption importante des ondes acoustiques par
dissipation visco-thermique au sein des canaux.
De préférence, préalablement au dépôt de ladite première couche
dudit revêtement, il est déposé une couche d'un matériau de rattrapage de jeu
pour obtenir une surface de dépôt de géométrie connue.
Avantageusement, le dépôt de matière filamentaire est effectué par
une pluralité de buses d'éjection dont le positionnement vertical de chacune
desdites buses d'éjection est ajustable de façon indépendante.
Selon le mode de réalisation envisagé, ladite étape de rotation dudit
système de dépôt filamentaire est effectuée deux fois par rotation successive
de
900, le premier angle déterminé étant égal à 900 ou encore ladite étape de
rotation dudit système de dépôt filamentaire est effectuée autant de fois
qu'il
existe de directions déterminées d'orientation des filaments différentes. Plus
particulièrement, ladite étape de rotation dudit système de dépôt filamentaire
est
effectuée six fois par rotation successive de 30 , le premier angle déterminé
étant égal à 30 .
De préférence, des couches supplémentaires dudit revêtement sont
ajoutées localement pour tenir compte d'une géométrie non axisymétrique dudit
carter.
Avantageusement, le dépôt de matière filamentaire est effectué par
une pluralité de buses d'éjection dont le positionnement vertical de chacune
desdites buses d'éjection est ajustable de façon indépendante.
De préférence, ledit carter est un carter de soufflante de turbomachine
en matériau composite tissé.
L'invention se rapporte également à un système de dépôt de matière
filamentaire pour la mise en oeuvre du procédé précité et à un revêtement
abradable de paroi de turbomachine obtenu à partir du procédé précité.
Brève description des dessins
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D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
ressortiront de la description détaillée faite ci-dessous, en référence aux
figures
suivantes dépourvues de tout caractère limitatif et sur lesquelles :
- La figure 1 illustre de façon schématique une architecture de
turbomachine d'aéronef dans laquelle est mise en uvre le procédé de
fabrication in situ de revêtement selon l'invention,
- La figure 2 est une vue schématique d'un premier exemple de dispositif
pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention,
- La figure 3 est une vue schématique d'un second exemple de dispositif
pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention,
- La figure 4 illustre un système de dépôt de matière filamentaire utilisé
dans le dispositif de la figure 2,
- La figure 5 est un éclaté d'un échafaudage tridimensionnel de filaments
cylindriques obtenu par le système de la figure 4,
- Les figures 6A à 6D sont des exemples de réseaux ordonnés de canaux
obtenus par le système de la figure 4, et
- La figure 7 montre les différentes étapes du procédé de fabrication in
situ
de revêtement selon l'invention.
Description détaillée de l'invention
La figure 1 montre de façon très schématique une architecture de
turbomachine d'aéronef, en l'espèce un turboréacteur à double flux, au niveau
de
laquelle est mis en oeuvre le procédé de fabrication d'un revêtement en
matériau
abradable à propriétés acoustiques de l'invention.
Classiquement, un tel turboréacteur à double flux 10 possède un axe
longitudinal 12 et se compose d'un moteur à turbine à gaz 14 et d'une nacelle
annulaire 16 centrée sur l'axe 12 et disposée concentriquement autour du
moteur.
D'amont en aval, selon le sens d'écoulement d'un flux d'air ou de gaz
traversant le turboréacteur, le moteur 14 comprend une entrée d'air 18, une
soufflante 20, un compresseur basse-pression 22, un compresseur haute-
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pression 24, une chambre de combustion 26, une turbine haute-pression 28 et
une turbine basse-pression 30, chacun de ces éléments étant disposé selon
l'axe
longitudinal 12. L'éjection des gaz produits par le moteur est effectuée au
travers
d'une tuyère se composant d'un corps central annulaire 32 centré sur l'axe
longitudinal 12, d'un capot primaire annulaire 34 entourant de façon coaxiale
le
corps central pour délimiter avec celui-ci un canal annulaire d'écoulement du
flux
primaire Fi, et d'un capot secondaire annulaire 36 entourant de façon coaxiale
le
capot primaire pour délimiter avec celui-ci un canal annulaire d'écoulement du
flux secondaire F2 coaxial au canal d'écoulement primaire et dans lequel sont
disposées des aubes redresseuses 38 (dans l'exemple de réalisation illustré,
la
nacelle 16 du turboréacteur et le capot secondaire 36 de la tuyère sont une
seule
et même pièce). Les capots primaires et secondaires intègrent notamment les
carters intermédiaires de turbines 28A et 30A entourant les aubes mobiles des
rotors de turbines et le carter de soufflante 20A entourant les aubes mobiles
du
rotor de soufflante.
Selon l'invention, il est proposé d'apposer, par fabrication additive, sur
les parois internes de carters faisant faces à des aubes mobiles de rotor, un
revêtement doté de fonctionnalités abradable et acoustique et qui se présente
sous la forme d'un échafaudage tridimensionnel de filaments formant entre eux
un réseau ordonné de canaux. Selon la configuration envisagée, des
interconnections entre les canaux peuvent exister de manière régulière lors de
la
superposition des différentes couches du revêtement destinées à générer ces
différents canaux. Cette paroi est préférentiellement une paroi d'une
turbomachine, telle qu'un turboréacteur d'avion, montée en périphérie
immédiate
des aubes mobiles, et plus particulièrement la paroi interne du carter de
soufflante 20A en composite tissé 3D disposé en périphérie des aubes de
soufflante. Toutefois, un dépôt sur le ou les carters de turbine 28A, 30A peut
aussi être envisagé sous réserve bien entendu que le matériau abradable de
type
métallique ou céramique présente alors des propriétés adaptées à
l'environnement à très haute température de la turbine.
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L'intérêt de la fonctionnalité abradable est de rendre l'ensemble rotor-
carter compatible avec les déformations que subissent les aubes mobiles en
rotation lorsque ces dernières sont soumises à la somme des efforts
aérodynamiques et centrifuges.
Par matériau abradable on entend la capacité du matériau à se
disloquer (s'éroder) en fonctionnement au contact d'une pièce en regard
(faible
résistance au cisaillement) et sa résistance à l'usure suite aux impacts de
particules ou corps étrangers qu'il est amené à ingérer en fonctionnement. Un
tel
matériau doit en outre garder voire favoriser de bonnes propriétés
aérodynamiques, présenter des résistances à l'oxydation et à la corrosion
suffisantes et un coefficient de dilatation thermique du même ordre que la
couche ou le substrat sur lequel il est déposé, dans ce dernier cas le
matériau
composite tissé formant les parois de carter.
La figure 2 illustre un premier exemple de dispositif permettant la
réalisation d'un tel revêtement à propriétés acoustiques par le dépôt continu
de
filaments de matériau abradable au niveau d'une paroi interne de turbomachine
tel qu'un carter de soufflante 20A.
Ce dispositif comporte un support de carter 40 destiné à positionner le
carter de soufflante 20A de façon à ce que son axe longitudinal 42 soit
parallèle
au sol, favorisant ainsi le dépôt de la matière filamentaire par gravité
(dépôt
vertical de matériau vers le bas) sur n'importe quel point de la paroi interne
du
carter. Ce support peut par exemple être constitué de deux rouleaux
d'entraînement synchronisés 40A, 40B pour entrainer simultanément le carter en
rotation autour de son axe longitudinal, assurant ainsi un degré de liberté en
rotation selon cet axe longitudinal.
Le dispositif comporte également un ensemble mécanique 44 muni de
plusieurs articulations et équipé à une extrémité libre 44A d'un système de
dépôt
de matière filamentaire 46 comportant au moins une buse d'éjection 46A par
lequel le matériau abradable est éjecté avec précision. Typiquement, un tel
ensemble mécanique est constitué au moins par une machine 3 axes ou, comme
illustré, par un robot possédant des axes numériques de précision
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(positionnement de l'ordre de 5 microns) permettant via un logiciel connu
approprié de commander l'impression selon une trajectoire de dépôt définie par
l'utilisateur. Grâce à ces équipements, il est donc possible de garantir un
dépôt
précis de filaments dans un espace tridimensionnel déterminé, en contrôlant
les
paramètres d'impression tels que la vitesse d'écoulement du matériau, la
position
et vitesse de déplacement de l'ensemble mécanique.
Plus précisément, cet ensemble mécanique 44 dispose d'un degré de
liberté en translation selon l'axe longitudinal du carter de façon à atteindre
n'importe quel point de sa paroi interne pour déposer le matériau abradable.
Il
dispose également d'un degré de liberté en translation verticale, de sorte que
la
distance par rapport à la surface de dépôt puisse être ajustée en temps réel.
De
plus, ce degré de liberté permet d'adapter le système de dépôt aux variations
de
diamètre pouvant être observées entre différentes architectures de
turboréacteurs. Pour ce faire, un capteur de distance 48 solidaire ou disposé
à
proximité de la buse d'éjection 46A est prévu afin de mesurer les distances
entre
cette buse d'éjection et le carter ou le matériau abradable. Ce capteur peut
en
outre être utilisé, via l'utilisation d'algorithmes connus appropriés, pour
permettre
un contrôle métrologique de la géométrie dimensionnelle initiale et finale
qui,
dans le cas particulier d'un carter de soufflante, est non axisymétrique.
De façon optionnelle et selon la nature du matériau utilisé, le dispositif
peut aussi comporter un module de solidification 50 pour favoriser et
accélérer le
processus de solidification du matériau abradable déposé. Ce module peut être
formé par un dispositif d'émission d'ondes lumineuses (UV, infrarouges ou
autre),
par un ou plusieurs ventilateurs soufflants en direction du matériau abradable
ou
bien par une ou plusieurs résistances chauffantes ou encore par tout autre
système chauffant analogue, voire même éventuellement par un dispositif
réfrigérant selon la nature du matériau utilisé, ces différents dispositifs
pouvant
fonctionner seuls ou en combinaison entre eux.
Le contrôle et la commande de l'ensemble des constituants du
dispositif sont assurés par une unité de gestion 51, typiquement un
microcontrôleur ou un microordinateur, qui gère le dépôt de matériau abradable
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en liaison avec de la rotation du carter de soufflante, le tolérancement
dimensionnel final en fonction des données obtenues du capteur de distance 48
et lorsqu'il est présent le contrôle de la solidification via le module 50.
La figure 3 illustre une variante de réalisation du dispositif (les
éléments inchangés portent les mêmes références) dans laquelle la buse unique
d'éjection est remplacée par un système multi-buses 52 permettant d'accélérer
le
dépôt du matériau abradable d'un facteur supérieur au nombre de buses et
comportant plusieurs buses d'éjection 54A ¨ 54E alignées sur l'axe d'une pièce
rigide 56 qui les supporte et dont le positionnement vertical de chacune de
ces
buses, mesurable par un capteur de distance associé 48A - 48E, est ajustable
de
façon indépendante afin de garantir une distance optimale entre chaque buse et
la surface sur laquelle la matière filamentaire est déposée (tenant compte de
la
forme cylindrique du carter de soufflante). On notera que le capteur unique 48
pourrait, à l'aide d'un post traitement des données recueillies, déduire aussi
cette
distance entre chacune des buses et la surface du carter. Chaque buse est
avantageusement équipée d'un circuit permettant de réguler la pression et la
température en sortie de buse de telle façon à maîtriser les géométries ainsi
que
les temps et cycles de dépôt.
Les buses sont de préférence démontables et séparables de la pièce de
support 56 de sorte que l'on puisse paramétrer le nombre de buses et leur
géométrie en fonction du revêtement à mettre en uvre. Elles peuvent
également être ajustables en hauteur en fonction de l'angle que définit le
système de dépôt de matière filamentaire par rapport au carter. En outre,
chaque buse peut être alimentée par des sources de matériaux différentes,
selon
le type de revêtement souhaité.
La pièce de support 56 peut présenter une liaison en pivot 58 par
rapport à l'ensemble mécanique 44 qui le supporte. L'axe de ce pivot est
orienté
verticalement, c'est-à-dire parallèlement à celui des buses. Ainsi, en
appliquant
une rotation à la pièce de support, il est possible de contrôler les
espacements
entre les points de dépôt de matériau, quel que soit le sens de déplacement
relatif des buses (axial ou azimutal) par rapport au carter de soufflante 20A.
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Le système de dépôt de matière filamentaire 46 est illustré de façon
schématique à la figure 4. Ce système de dépôt filamentaire a pour objet de
déposer en liaison avec le circuit précité de contrôle en pression et
température
interne au système, un matériau abradable par extrusion via la buse d'éjection
5 46A de forme et dimension calibrées tout d'abord sur le substrat 62 puis
successivement sur les différentes couches superposées créées, jusqu'à
obtention de l'épaisseur désirée. Le système de dépôt filamentaire suit une
trajectoire de dépôt contrôlée par l'unité de gestion 51 à laquelle il est
relié
assurant la commande du système de dépôt filamentaire et contrôlant en tout
10 point de la surface traitée à la fois l'arrangement filamentaire et la
porosité du
milieu nécessaires à garantir l'abradabilité souhaitée.
L'alimentation en matériau abradable est assurée à partir d'une vis à
extrusion conique 64 permettant de mélanger plusieurs composants pour former
un fluide thixotrope ayant l'aspect d'une pâte. La vis d'extrusion conique
permet
d'assurer un mélange adéquat des composants et homogène (tout au long de
l'opération de dépôt), pour obtenir in fine un matériau fluide à haute
viscosité qui
va être déposé par la buse calibrée. Durant cette opération, il faut éviter la
génération de bulles d'air qui forment autant de défaut dans le filament
imprimé
et il est donc nécessaire de pousser de manière très progressive le matériau.
On
notera que le changement de la constitution du matériau déposé peut être
réalisé
simplement par un contrôle des différents composants introduits successivement
dans la vis à extrusion conique qui comporte au moins deux entrées 64A, 64B
pour l'introduction simultanée des deux composants. Une lampe de chauffage 66
montée à proximité de la buse d'éjection 46A et faisant fonction de module de
solidification peut être utilisée pour stabiliser le matériau déposé et éviter
le
fluage au cours du dépôt.
La figure 5 illustre en perspective éclatée une petite partie de
l'échafaudage tridimensionnel 60 de filaments 100, 200, 300, avantageusement
cylindriques, du matériau abradable permettant la réalisation du revêtement
sous
la forme d'un réseau ordonné de canaux de nature à conférer des propriétés
acoustiques à une paroi 62 destinée à recevoir ce revêtement.
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En effet, l'objectif est d'imprimer, dans la structure du matériau
abradable, des motifs spécifiques ayant des porosités dimensionnées permettant
le passage ou la dissipation des fluctuations aérodynamiques (voir leurs
modifications) et/ou des ondes acoustiques. Ces motifs peuvent consister en
des
perforations de dimensions inférieures à 1,5 mm ou des rainurages permettant
en outre d'améliorer les marges aérodynamiques. Mais, avantageusement, ces
motifs sont constitués de canaux ou micro canaux formant un réseau ordonné
comme le montrent les différentes configurations des figures 6A, 6B, 6C et 6D.
Sur la figure 6A, l'échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 200
est constitué de couches superposées dont les filaments d'une couche donnée
sont orientés alternativement à 0 ou à 900 sans décalage dans la superposition
des filaments ayant une même direction.
Sur la figure 6B, l'échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 200
est constitué de couches superposées dont les filaments d'une couche donnée
sont orientés alternativement à 0 ou à 90 et présentent un décalage dans la
superposition des filaments ayant une même direction.
Sur la figure 6C, l'échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 200,
300, 400, 500, 600 est constitué de couches superposées présentant des
directions d'orientation des filaments Di décalées d'un même écart angulaire,
typiquement de 30 , à chaque couche i (i compris entre 1 et 6).
Et sur la figure 6D, l'échafaudage tridimensionnel de filaments 100,
200 est constitué de couches superposées présentant, pour chacune des
couches, à la fois une orientation de filaments à 0 et une orientation de
filaments à 90 , de façon à former des perforations verticales 700 de sections
carrées entre les filaments.
Une impression sur un secteur de carter avec ces différentes
configurations de réseau a montré la faisabilité d'un tel dépôt filamentaire
de
matériau abradable selon le procédé précité de fabrication additive. Des tests
de
comportement mécanique en compression et flexion ont aussi été réalisés ainsi
que des échantillons destinés à un test d'impact basse énergie ou à une
caractérisation de l'impédance acoustique en incidence normale. Notamment, il
a
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été constaté une transmission de l'énergie acoustique au travers de
l'échafaudage et une absorption d'une partie de cette énergie acoustique par
modification des sources aéro-acoustique ou absorption des ondes sonores
propagatrices.
La figure 7 montre les différentes étapes du procédé de fabrication
additive de revêtement sur un carter de soufflante pour une structure à
mailles
orthogonales telle que celle illustrée à la figure 6A obtenue avec le
dispositif de la
figure 3, le carter de soufflante 20A étant positionné sur son support de
maintien
40 mobile en rotation.
Dans une première étape 1000, le système de dépôt filamentaire 46 se
positionne par une série de translations verticales et axiale au-dessus de la
zone
de dépôt de matière, au niveau de l'axe 42 du carter de soufflante et à
distance
déterminée par rapport à la surface interne du carter de soufflante, et le
support
multi-buses est orienté parallèlement à l'axe 42 (position dite à 00). Dans
une
étape suivante 1002, le carter de soufflante est mis en rotation entrainant
alors
un dépôt de matière dans des plans perpendiculaires à l'axe 42, sur les 360
de
sa circonférence, avec autant de filaments de matière que de nombre de buses.
A l'étape 1004, le carter étant revenu dans sa position initiale, la rotation
du
carter de soufflante prend fin et la pièce de support des buses 56 effectue
alors
une rotation de 90 correspondant à la direction d'orientation des filaments
de la
seconde couche de revêtement. Dans une étape 1006, il est procédé au dépôt
d'une première rangée de filaments de matière sur un premier secteur du carter
par un déplacement axial du système de dépôt filamentaire 46, de sorte à
effectuer un dépôt à 90 par rapport aux filaments de matières précédemment
déposés circonférentiellement autour de l'axe 42. A l'étape suivante 1008, le
carter de soufflante effectue une rotation correspondant à un écart angulaire
déterminé égal au premier secteur déjà couvert puis il est fait retour à
l'étape
1006 pour effectuer les dépôts sur les secteurs suivants jusqu'à couvrir les
360
de circonférence du carter (test de l'étape 1010). Les étapes 1000 à 1008 sont
alors répétées jusqu'à obtenir l'épaisseur de matériau souhaitée (test final
de
l'étape 1012).
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On notera que si dans la description précitée, le dépôt circonférentiel
est effectué grâce à la rotation du carter, il est bien entendu que ce dépôt
peut
aussi être réalisé par rotation du système de dépôt filamentaire. De même, si
le
dépôt sectoriel est effectué grâce au déplacement axial du système de dépôt
filamentaire, il est bien entendu que ce dépôt peut aussi être effectué par un
déplacement axial du carter. L'important en effet est qu'il existe un
déplacement
relatif entre le carter et le système de dépôt filamentaire.
On notera également que si le procédé a été décrit en référence au
support multi-buses, il est clair qu'il est aussi applicable à la
configuration à buse
unique de la figure 2 sous réserve de prévoir après chaque rotation à 3600 un
déplacement axial du système de dépôt filamentaire d'un pas déterminé (étape
optionnelle 1016) pour, pas après pas, une fois l'ensemble des rotations à 360
achevé, couvrir toute la largeur du carter.
Dans la configuration de fabrication du revêtement ayant la structure à
mailles inclinées à écarts angulaires réguliers (tous les 30 ) telle que celle
illustrée à la figure 6C, l'étape 1004 de rotation n'est plus de 90 mais
seulement
de 30 , de sorte à effectuer dans l'étape suivante 1006 le dépôt de la couche
200
à 30 et non plus à 90 . Et une fois cette seconde couche 200 déposée, une
rotation supplémentaire de 30 , soit 60 , est effectuée suite au test de
l'étape
1014 pour déposer la troisième couche 300 au lieu d'un retour à la position
initiale à 0 qui n'est réalisée dans cette configuration qu'une fois déposée
la
couche 600 correspondant à la dernière direction d'orientation des filaments.
Il convient de noter qu'une couche supplémentaire peut être ajoutée
en préalable à l'élaboration de cet échafaudage tridimensionnel. En effet, le
carter de soufflante est un carter composite tissé 3D dont la géométrie
tridimensionnelle présente généralement des déviations (défauts de forme) par
rapport à la surface idéale calculée, du fait notamment de la tendance à la
formation de lobes liée au procédé de tissage utilisé (classiquement de type
poly-
flex). Or, le rattrapage de ces défauts implique actuellement des opérations
complexes et couteuses. Il est donc possible avec le dispositif de déposer un
matériau de rattrapage de jeu (résine ou autre) afin d'obtenir une géométrie
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connue. L'intérêt de cette étape préalable est de revenir à une surface de
dépôt
contrôlée, précisément définie et répondant aux contraintes de formes
nécessaires pour assurer les bons jeux aérodynamiques de la zone moteur.
Il convient aussi de noter que des couches supplémentaires peuvent
être ajoutées localement afin d'assurer l'axisymétrie de la surface abradable.
En
effet, les carters de soufflante présentent souvent une géométrie non
axisymétrique.
Le matériau abradable extrudé par la ou les buses calibrées est
avantageusement un matériau thermodurcissable à haute viscosité qui est
dépourvu de solvant dont l'évaporation génère comme il est connu un fort
retrait.
Ce matériau est de préférence une résine à cinétique de polymérisation lente
et
écoulement filamentaire stable se présentant sous la forme d'un mélange
thixotrope qui présente donc l'avantage d'un retrait beaucoup plus faible
entre
l'impression sur le substrat (juste après extrusion du matériau) et la
structure
finale (une fois chauffée et la polymérisation complète).
Un exemple de matériau abradable utilisé dans le cadre du procédé de
l'invention est un matériau se présentant sous forme pâteuse et constitué de
trois composants à savoir une base polymère, par exemple une résine époxyde
(se présentant comme une pâte à modeler bleue), un agent de réticulation ou
accélérateur (se présentant comme une pâte à modeler blanche) et une gelée de
pétrole de couleur translucide (par exemple de la vaselineTm). Les composants
accélérateur/base sont répartis selon un rapport pondéral de la base à
l'accélérateur compris entre 1 :1 et 2:1 et la gelée de pétrole est présente
entre
5 et 15% en poids du poids total du matériau. La base peut en outre comporter
des microsphères de verres creuses d'un diamètre déterminé pour assurer la
porosité désirée tout en permettant d'accroitre les performances mécaniques de
l'échafaudage imprimé. L'intérêt de l'introduction de la gelée de pétrole
réside
dans la réduction de la viscosité de la résine ainsi que de la cinétique de
réaction
de l'abradable, ce qui rend sa viscosité plus stable durant le temps de
l'impression et facilite ainsi l'écoulement du matériau. (La viscosité est
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directement liée à la pression d'extrusion nécessaire pour assurer la vitesse
d'extrusion adéquate pour conserver la qualité de l'impression).
A titre d'exemple, un tel rapport de 2 :1 donne un matériau abradable
comprenant 0.7g d'accélérateur et 1.4g de base auquel il convient d'ajouter
0.2g
de gelée de pétrole.
Ainsi la présente invention permet une impression rapide et stable
permettant de reproduire efficacement des structures acoustiques performantes
contrôlées (rugosité, aspect, taux d'ouverture) ayant une faible taille de
filament
(<250 microns de diamètre) et un faible poids (taux de porosité amélioré >
70%) particulièrement intéressantes aux vues des contraintes fortes
rencontrées
en aéronautique.
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