La résistance aux fortes sollicitations engendrées par la pression interne au réservoir se traduit par une épaisseur importante de composite. Cette épaisseur peut être obtenue en termes de structure textile soit par un empilement de structure élémentaire 2D soit directement par une
structure 3D. Pour éviter un endommagement au sein du composite par cisaillement transverse ou inter-laminaire nous considérerons par conséquent la conception d’armures textiles 3D. Trois technologies de transformation textile peuvent être prises en considération :
x Le tissage x Le tricotage x Le tressage
I-5.a.i. Le tissage
Le tissage est une technique où l’on entrecroise un minimum de deux séries de fils pour produire un tissu. Dans le cas où seulement deux séries sont utilisées, celles-ci sont généralement perpendiculaires entre elles. On parle alors de fils de chaine (longitudinaux) et de fils de trame (transversaux). Ce tissage, dit classique, consiste à passer un fil de trame dans l’espace formé par la séparation des fils de chaines en deux nappes, l’une levée et l’autre baissé. On inverse ensuite la position de ces deux nappes de manières à entrelacer les fils.
Figure I-9 : Métier à tisser [ 23]
Selon NEMOZ [ 64] le tissage multi-couches utilise plusieurs nappes parallèles de fils de chaine. Les fils peuvent traverser toute l’épaisseur du tissu pour générer un tissu à entrelacement d’angle (Figure I-10-a) ou uniquement des couches adjacentes pour réaliser un tissu à entrelacement multicouches (Figure I-10-b). Les fils de chaîne et de trame présentent une ondulation induite par le mode de croisement ou « embuvage » qui influencera le comportement mécanique et devra être pris en considération dans leurs modélisations.
Figure I-10 : Tissu à entrelacement [ 64]
I-5.a.ii. Le tricotage
Un textile tricoté est une étoffe constituée de fils recourbés, de manière à former des boucles que l’on enlace les une aux autres. Deux familles de tricots sont à distinguer.
x Les tricots trames x Les tricots chaînes
Le tricot trame est obtenu en entrelaçant une rangée de boucles sur une première rangée réalisée horizontalement, alors que le tricot chaine est obtenue en disposant verticalement une série de fils parallèles, où chaque fil est bouclé séparément et passé au travers d’une boucle voisine.
La technologie de base du tricotage a évolué ces dernières années pour s’adapter à la réalisation de pièces plus complexes et plus performantes. Dans le cas des nappes multiaxiales liées, ces textures sont obtenues par des techniques apparentées au tricotage et à la couture selon les procédés des constructeurs LIBA et Kaarl-Mayer. Il est possible d’assurer un liage entre les nappes de fils par couture (Figure I-12-a) et de réaliser un tricot double paroi (Figure I-12-b).
Figure I-12 : Evolution de la technologie de tricotage [ 64]
I-5.a.iii. Le tressage
La technologie de tressage a connu un fort essor au niveau de la production de préformes textiles pour le renforcement de pièces composites. Sa capacité à produire simplement des préformes de révolution à faible coût, répond au mieux aux demandes de nombreux cas d’applications industrielles. On distingue classiquement les technologies de tressage qui conduisent à une structuration du renfort 2D (Tressage 2D) de celles qui conduisent à une structuration du renfort 3D (Tressage 3D).
a. Tressage 2D :
Le tressage 2D consiste à entrelacer des fils sur la surface d’un mandrin en mouvement. Pour cela des bobines de fils circulent sur un plateau de tressage autour d’un axe, appelé axe de tressage, perpendiculaire au plateau de tressage. Les fils sortant des bobines convergent en un point, appelé point de tressage, situé sur l’axe de tressage. Les fils croisent ensuite la surface du mandrin sur lequel ils s’entrelacent.
Figure I-13 : Machine à tresser 2D
b. Tressage 3D :
Les principales limites, dans la conception de renfort tressé 2D, portent sur une épaisseur de tresse réduite ainsi qu'un choix limité de formes pouvant être tressées [ 15]. Une évolution de la technique de tressage 2D débouche sur deux nouveaux principes de machine :
x Une machine à base circulaire fonctionnant sur le même principe que le tressage 2D, en y introduisant plusieurs niveaux de circulation des fils sur le plateau de tressage. x Une machine à base rectangulaire générant des tresses cartésiennes pouvant être pleine
ou creuse. Zone de convergence Mandrin Front de tressage Avance du mandrin
Rotation des fuseaux de chaine Rotation des fuseaux de trame Anneau de tressage Fil Plateau de tressage
Figure I-14 : Evolution du procédé de tressage
L’ensemble de ces procédés de transformation textiles peuvent conduire à une large gamme de géométries de renfort. La Figure I-15 introduit les différents types de préformes réalisables par des techniques de tressage.
Figure I-15 : Différents types de préformes tressées [ 64]
Sachant que la technologie tressage circulaire est particulièrement bien adaptée à la réalisation de coques de révolution telles que celles correspondantes au réservoir à gaz du projet SAGANE (Figure I-4) et pour éviter un endommagement au sein du composite par cisaillement transverse ou inter-laminaire, nous nous orienterons dans le cadre de cette étude vers une technologie de tressage circulaire 3D interlock developpée par SPIRALTEX.
Les travaux de D. Bigaud [ 10] et L. Dreano [ 23] ont clairement mis en évidence que la structuration géométrique des tresses circulaire 3D interlock dépendait essentiellement :
x De la vitesse d’avance du mandrin x De la vitesse de rotation des fuseaux x De la géométrie du mandrin
Compte tenu de l’influence de la structure du renfort sur comportement mécanique du composite, un des objectifs de la recherche consistera à étudier l’influence de ces « paramètres machines » sur la structuration des renforts textiles et à chercher à optimiser leur positionnement pour atteindre des niveaux de résistance et de durabilité acceptables.