Mise en place d'un banc d'essai

5.3.1. Essais d'infusion

L'objectif étant de réaliser une infiltration du réseau de fissures avec le moins de préparation possible et le modèle analytique le permettant, les premiers essais de réparation ont été réalisés directement par infusion. L'avantage du procédé d'infusion réside notamment dans l'utilisation de consommables que les entreprises de maintenance possèdent déjà, c'est-à-dire essentiellement du matériel de mise sous vide (poche, pompe, joint, etc.).

Dans un premier temps, nous avons cherché à réparer des éprouvettes endommagées par flexion. Ces éprouvettes présentent des délaminages débouchant et nous souhaitions utiliser cette propriété pour infiltrer le réseau de fissures (FIG. II.35). Comme on peut le voir sur l'illustration, nous avons utilisé une table chauffante à la place des tapis chauffants présents en centre de maintenance.

FIG. II.35 - Exemple de procédé d'infusion pour la réparation d'éprouvettes endommagées par flexion Malheureusement, l'infusion ne semble pas suffire pour combler de manière correcte les délaminages.

Une inspection visuelle des champs des éprouvettes nous a montré que des vides étaient toujours présents.

Bien que le modèle analytique montre qu'une pression d'injection n'est pas nécessaire, nous avons pu observer par transparence dans la poche à vide, qu'une trop forte dépression due à un vide prononcé (10^-4 bar), vaporise la résine de réparation et génère ainsi des porosités dans la réparation comme le montre la coupe micrographique de FIG. II.36

FIG. II.36 - Coupe micrographique d'un composite réparé par infusion; Zoom sur une porosité dans la réparation

Dans un deuxième temps, nous avons cherché à nous rapprocher du procédé proposé et surtout de la réparation de dommage d'impact. FIG. II.37 montre le principe de la réparation réalisée FIG. II.38.

L'objectif était bien de faire migrer la résine dans un réseau de fissures généré par un impact.

FIG. II.37 - Schéma de principe de la deuxième réparation réalisée avec un plateau chauffant

FIG. II.38 : Réalisation d'une réparation par infiltration sur éprouvette endommagée par impact La mise en place de cette réparation fut finalement assez complexe à réaliser et la difficulté principale a été d'obtenir une bonne étanchéité. La quantité de consommable a également été un frein à l'utilisation de la réparation par infiltration sous cette forme.

Pour ces raisons pratiques et afin d'étudier avec une meilleure reproductibilité la réparation par infiltration, nous avons choisi de développer un montage de réparation spécifique décrit ci-après.

5.3.2. Montage expérimental

Afin de réaliser la réparation par infiltration le matériel d'infusion semblait inadapté d'après les résultats présentés ci-dessus. De plus, sachant que nous voulions tester différentes configurations de réparation, maîtriser au mieux le cycle de température du processus de réparation et réduire la quantité de consommable, la mise au point d'un montage de réparation spécifique est la solution que nous avons choisie pour ce travail exploratoire. La FIG. II.39 présente le montage de réparation que nous avons finalement réalisé en moule fermé pour répondre à ces contraintes.

FIG. II.39 - Montage de réparation en moule fermé

FIG. II.40 : Détail du montage de réparation avec la sonde de température et les emplacements des éléments chauffants

Comme on peut le voir sur cette illustration, deux crayons chauffants par demi moule sont utilisés afin de respecter au mieux le cycle de réticulation de la résine de réparation. Deux emplacements de sondes de température et une simulation de la diffusion thermique dans le moule nous a permis d'assurer de bonnes conditions thermiques pour la réparation.

Une autre contrainte qui nous a poussée à choisir cette géométrie de moule fut la nécessité de tester mécaniquement les éprouvettes après réparation. Un des essais les plus discriminants pour les matériaux composites et largement employé industriellement est l'essai de Compression Après Impact (CAI). Or les dimensions des éprouvettes pour ce test étaient compatibles avec la réalisation d'une réparation sur un impact faible énergie contrairement à la réparation par patch. Nous avons ainsi conçu le moule de réparation afin de réparer ce type d'éprouvettes de 100 x 150 mm². Pour conserver l'étanchéité, une zone "humide" de 75 x 75 mm², en contact avec la résine de réparation, est délimitée

par des joints toriques (FIG. II.41). Afin de permettre à la résine de fluer dans toute cette zone, un jeu intérieur de 100 µm a été usiné. Cette épaisseur correspond à l'épaisseur d'un tissu d'arrachage qui permet de servir de drainant et d'enlever l'excédant de résine de réparation si besoin.

FIG. II.41 - Détail du montage de réparation avec la zone "humide" de réparation

Dans l'éventualité du transfert de cette technologie au monde industriel de la maintenance aéronautique, il n'est pas envisageable de conserver où d'adapter ce moule à toutes les structures aéronautiques. Cependant des solutions hybrides sont possibles. En effet, sur la face arrière des panneaux à réparer on peut imaginer le système classique de poche à vide déjà utilisé dans les centres de maintenance pour conserver la bonne compacité des réparations par patch. Pour ce qui est de la partie mise sous pression de la résine d'infiltration, on peut imaginer un système inspiré de ce qu'il se fait pour les pare-brises à l'aide d'un élément fileté et de ventouses (FIG. II.42). L'industrialisation du procédé de réparation n'étant pas le propos de cette thèse aucun développement n'a été réalisé dans ce sens.

FIG. II.42 - Exemple de système industriel qui permet de faire une infiltration avec une pression d'injection pour la réparation d'un pare-brise grâce à un ensemble fileté et des ventouses

(http://www.espritws.com)

Ayant à notre disposition un montage permettant de faire des essais d'infiltration de manière reproductible, nous nous sommes intéressés dans un premier temps à la réparation d'une seule interface délaminée puis aux cas concrets des dommages d'impact et d'indentation quasi-statique.