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Title:
APPARATUS COMPRISING A REMOVABLE TOOL FOR INFILTRATION IN THE GAS PHASE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/156723
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a removable tool (100) for consolidation or densification in the gas phase of at least one fibrous preform (5) configured to be arranged in an oven (10, 20), the removable tool (100) being characterised in that it comprises a homogenisation chamber (110) comprising at least one gas inlet orifice (111) and a depletion chamber (130) comprising at least one gas outlet orifice (131), the removable tool (100) further comprising a reaction chamber (120) arranged between the homogenisation chamber (110) and the depletion chamber (130) and configured to receive at least one fibrous preform (5), the reaction chamber (120) being separated from the homogenisation chamber (110) and the depletion chamber (130) by perforated plates (115, 125).

Inventors:
LAMOUROUX FRANCK (FR)
POTIN JEAN-FRANÇOIS (FR)
Application Number:
PCT/FR2023/050165
Publication Date:
August 24, 2023
Filing Date:
February 07, 2023
Export Citation:
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Assignee:
SAFRAN CERAM (FR)
International Classes:
C23C16/04; C04B35/00; C23C16/44; C23C16/458; C23C16/46; C23C16/54; F27B5/04; F27B5/10
Domestic Patent References:
WO2018104640A12018-06-14
WO2015044562A12015-04-02
Foreign References:
FR3084737A12020-02-07
EP3653749A12020-05-20
FR3059679A12018-06-08
US10731252B22020-08-04
FR3021671A12015-12-04
FR3059679A12018-06-08
FR3107283A12021-08-20
Attorney, Agent or Firm:
DESORMIERE, Pierre-Louis et al. (FR)
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Claims:
Revendications

[Revendication 1] Installation (1) pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant :

- au moins un outillage amovible (100 ; 200) pour la consolidation ou la densification en phase gazeuse d'au moins une préforme fibreuse (5 ; 6), l'outillage amovible (100 ; 200) étant configuré pour être disposé dans un four (10, 20), l'outillage amovible (100 ; 200) comprenant une chambre d'homogénéisation (110 ; 210) comprenant au moins un orifice d'entrée de gaz (111 ; 211) et une chambre d'appauvrissement (130 ; 230) comprenant au moins un orifice de sortie de gaz (131 ; 231), l'outillage amovible (100 ; 200) comprenant en outre une chambre de réaction (120 ; 220) disposée entre la chambre d'homogénéisation (110 ; 210) et la chambre d'appauvrissement (130 ; 230) et configurée pour recevoir au moins une préforme fibreuse (5 ; 6), la chambre de réaction (120 ; 220) étant séparée des chambres d'homogénéisation (110 ; 210) et d'appauvrissement (130 ; 230) par des plaques perforées (115, 125), et

- au moins un four CVI (10) comprenant au moins un injecteur de gaz (11) et un système d'évacuation du gaz (13, 14), le four CVI (10) étant apte à recevoir l'outillage amovible (100) de sorte qu'au moins un orifice d'entrée de gaz (111) de l'outillage amovible (100) soit relié à au moins un injecteur de gaz (11) du four CVI (10), le four CVI (10) étant configuré pour chauffer ou isoler thermiquement ledit outillage amovible (100), l'installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre :

- au moins un four de préchauffage (20) apte à recevoir un outillage amovible (100) et configuré pour préchauffer ou isoler thermiquement ledit outillage amovible (100), et

- au moins une cellule de refroidissement (30) apte à recevoir un outillage amovible (100) et configurée pour refroidir ledit outillage amovible (100).

[Revendication 2] Installation (1) selon la revendication 1, dans laquelle l'outillage amovible (100 ; 200) est réalisé au moins partiellement en matériau conducteur et comprend des bornes de connexion électrique (150 ; 250). Tl

[Revendication 3] Installation (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l'outillage amovible (100 ; 200) est réalisé en graphite.

[Revendication 4] Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ladite installation (1) comprenant en outre au moins un tunnel de transfert (50) configuré pour permettre le déplacement de l'outillage amovible (100) au moins entre le four CVI (10) et un autre four CVI (10), un four de préchauffage (20) ou une cellule de refroidissement (30).

[Revendication 5] Utilisation d'une l'installation (1) pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant au moins un four CVI (10), un four de préchauffage (20) et une cellule de refroidissement (30), le four CVI (10) comprenant au moins un injecteur de gaz (11) et un système d'évacuation du gaz (13, 14), l'utilisation comprenant :

- le placement d'un chargement dans le four de préchauffage (20), le chargement comprenant un outillage amovible (100 ; 200) pour la consolidation ou la densification en phase gazeuse d'au moins une préforme fibreuse (5 ; 6), l'outillage amovible (100 ; 200) comprenant une chambre d'homogénéisation (100 ; 200) comprenant au moins un orifice d'entrée de gaz (111 ; 211) et une chambre d'appauvrissement (130 ; 230) comprenant au moins un orifice de sortie de gaz (131 ; 231), l'outillage amovible (100 ; 200) comprenant en outre une chambre de réaction (120 ; 220) disposée entre la chambre d'homogénéisation (110 ; 210) et la chambre d'appauvrissement (130 ; 230), la chambre de réaction (120 ; 220) étant séparée des chambres d'homogénéisation (110 ; 210) et d'appauvrissement (130 ; 230) par des plaques perforées (115, 125), le chargement comprenant en outre au moins une préforme fibreuse (5 ; 6) disposée dans la chambre de réaction (120 ; 220) de l'outillage amovible (100 ; 200), et

- le préchauffage dudit chargement, puis

- le placement du chargement dans le four CVI (10) de sorte qu'au moins un orifice d'entrée de gaz (111) de l'outillage amovible (100) du chargement soit relié à au moins un injecteur de gaz (11) du four CVI (10), puis la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse d'une matrice de la ou les préformes fibreuses (5) présentes dans le chargement, puis - le placement du chargement dans la cellule de refroidissement (30), et le refroidissement dudit chargement, puis

- le retrait du chargement de la cellule de refroidissement (30).

[Revendication 6] Utilisation selon la revendication 5, dans laquelle le chargement comprend en outre au moins un conformateur (7 ; 8) dans lequel est maintenue la préforme fibreuse (5 ; 6), le conformateur (7 ; 8) étant disposé dans la chambre de réaction (120 ; 220) de l'outillage amovible (100 ; 200).

[Revendication 7] Utilisation selon la revendication 6, dans laquelle ledit au moins un conformateur (8) comprend une pluralité de logements de conformation (80), chaque logement de conformation (80) étant formé par une première surface (81) et une deuxième surface (82) en regard l'une de l'autre et étant destiné à accueillir une préforme fibreuse (6), chaque première ou deuxième surface (81, 82) comprenant des éléments de maintien (81a, 82a) en saillie par rapport à ladite surface et s'étendant jusqu'à une face d'extrémité destinée à être au contact de la préforme fibreuse (6), chaque logement de conformation (80) s'étendant entre au moins une entrée de gaz (80e) et au moins une sortie de gaz (80s) positionnées entre la première surface (81) et la deuxième surface (82) dudit logement (80).

Description:
Description

INSTALATION COMPRENANT UN OUTILLAGE AMOVIBLE POUR L'INFILTRATION EN PHASE GAZEUSE

Domaine technique

La présente invention concerne la fabrication de pièces en matériau composite et, plus particulièrement, l'installation et les outillages utilisés lors de la consolidation ou de la densification par infiltration chimique en phase gazeuse d'une préforme fibreuse destinée à former au moins le renfort de la pièce en matériau composite.

Technique antérieure

La consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse, également appelée « CVI » de l'anglais « chemical vapor infiltration », est classiquement réalisée en chargeant la ou les préformes fibreuses à consolider ou à densifier dans un four. Un tel four est notamment décrit dans les documents WO 2018/104640 Al et WO 2015/044562 Al.

Le four comprend habituellement une zone d'injection de gaz réactifs contenant un ou plusieurs précurseurs gazeux du matériau constitutif de matrice. Ces gaz réactifs sont ensuite introduits dans une zone d'homogénéisation du four, permettant d'homogénéiser la température et la composition desdits gaz, avant de pénétrer dans une zone de réaction dans laquelle les préformes à densifier ou à consolider sont disposées.

La température et la pression dans le four sont réglées pour permettre au gaz réactif de diffuser au sein des porosités des préformes fibreuses. Le gaz réactif peut ainsi former un dépôt du matériau constitutif de la matrice par décomposition d'un ou plusieurs constituants du gaz réactif ou réaction entre plusieurs constituants, ces constituants formant le précurseur de la matrice.

Puis, les gaz pénètrent dans une zone d'appauvrissement, au sein de laquelle lesdits gaz finissent d'être consommés, avant d'être évacués par le biais d'une zone d'éjection des gaz produits. Cependant, cette technique de consolidation ou de densification implique des cycles de production longs, surtout en comparaison de la durée effectivement utilisée pour densifier ou consolider la préforme. En effet, avant de pouvoir procéder à la densification ou à la consolidation à proprement parler, il est nécessaire de charger la ou les préformes fibreuses dans le four, de mesurer le taux de fuite du four et de chauffer le four pour atteindre la température souhaitée. Une fois l'étape de densification ou de consolidation réalisée, il est encore nécessaire de refroidir le four, de décharger la ou les pièces, puis de nettoyer et préparer le four pour le cycle suivant.

Exposé de l'invention

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients décrits précédemment.

A cet effet, l'invention propose un outillage amovible pour la consolidation ou la densification en phase gazeuse d'au moins une préforme fibreuse configuré pour être disposé dans un four, l'outillage amovible étant caractérisé en ce qu'il comprend une chambre d'homogénéisation comprenant au moins un orifice d'entrée de gaz et une chambre d'appauvrissement comprenant au moins un orifice de sortie de gaz, l'outillage amovible comprenant en outre une chambre de réaction disposée entre la chambre d'homogénéisation et la chambre d'appauvrissement et configurée pour recevoir au moins une préforme fibreuse, la chambre de réaction étant séparée des chambres d'homogénéisation et d'appauvrissement par des plaques perforées.

Par « chambre d'homogénéisation », on désigne une chambre configurée pour homogénéiser la composition et la température du ou des gaz pénétrant par le ou les orifices d'entrée de gaz. Par « chambre d'appauvrissement », on désigne une chambre configurée pour appauvrir le ou les gaz avant leur sortie par le ou les orifices de sortie de gaz. Par « four », on désigne de préférence un four configuré pour des opérations d'infiltration chimique en phase gazeuse.

Ainsi, l'outillage amovible selon l'invention permet d'augmenter fortement le temps durant lequel le four pour l'infiltration chimique en phase gazeuse est disponible pour réaliser effectivement des opérations de densification ou de consolidation. En effet, les zones d'homogénéisation, de réaction et d'appauvrissement sont les zones qui nécessitent un nettoyage et une maintenance récurrents, car ce sont les zones les plus exposées aux gaz réactifs. En utilisant un outillage amovible intégrant directement la zone d'homogénéisation, la zone de réaction et la zone d'appauvrissement, il est possible de réaliser les opérations récurrentes de nettoyage, de maintenance et de préparation sans immobiliser le four. Ainsi, les étapes de nettoyage et de préparation peuvent être effectuées sur un premier outillage amovible tandis que le four est simultanément utilisé, par exemple pour densifier ou consolider des préformes fibreuses à l'aide d'un deuxième outillage amovible.

En outre, grâce à un tel outillage amovible, il est possible de maintenir le four aux bonnes conditions de température et de pression en chargeant et déchargeant les outillages amovibles. Il n'est donc plus nécessaire de procéder aux étapes de chauffage et de refroidissement du four, celui restant à température, pendant que les outillages amovibles sont chauffés ou refroidis à part.

Ainsi, grâce à un tel outillage amovible, l'utilisation du four pour l'infiltration chimique en phase gazeuse est presque exclusivement limitée à l'opération de densification ou de consolidation, augmentant ainsi fortement la cadence possible de production.

Par ailleurs, l'utilisation d'un tel outillage amovible permet une économie de gaz réactifs, car la zone de réaction - ici limitée à la chambre de réaction - est de taille très restreinte. Cette réduction de consommation en gaz réactifs permet également une réduction des coûts liés à l'installation, en permettant un dimensionnement plus modeste du four, en particulier concernant le groupe de vide ou l'unité de traitement des effluents.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'outillage amovible est réalisé au moins partiellement en matériau conducteur et comprend des bornes de connexion électrique.

Ainsi, l'outillage amovible peut être connecté à des bornes électriques présentes dans le four, de sorte à faire office de résistance. L'outillage amovible peut ainsi être capable de chauffer les préformes fibreuses présentes dans sa chambre de réaction et éventuellement le ou les gaz réactifs présents dans ledit outillage amovible.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'outillage amovible est réalisé en graphite.

L'invention concerne également un chargement configuré pour être disposé dans un four, ledit chargement comprenant un outillage amovible selon l'invention et au moins une préforme fibreuse disposée dans la chambre de réaction de l'outillage amovible.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, le chargement comprend au moins un conformateur dans lequel est maintenue la préforme fibreuse, le conformateur étant disposé dans la chambre de réaction de l'outillage amovible.

Ainsi, la ou les préformes fibreuses peuvent être disposées librement dans la chambre de réaction de l'outillage amovible, ou être maintenues dans un ou plusieurs conformateurs.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, ledit au moins un conformateur comprend une pluralité de logements de conformation, chaque logement de conformation étant formé par une première surface et une deuxième surface en regard l'une de l'autre et étant destiné à accueillir une préforme fibreuse, chaque première ou deuxième surface comprenant des éléments de maintien en saillie par rapport à ladite surface et s'étendant jusqu'à une face d'extrémité destinée à être au contact de la préforme fibreuse, chaque logement de conformation s'étendant entre au moins une entrée de gaz et au moins une sortie de gaz positionnées entre la première surface et la deuxième surface dudit logement.

Par « face d'extrémité », on désigne la surface de l'élément de maintien qui est réellement au contact de la préforme fibreuse disposée dans le logement de conformation. Ainsi, la totalité de la face d'extrémité d'un élément de maintien doit être au contact de la préforme fibreuse lorsque celle-ci est disposée dans le logement de conformation.

Un tel conformateur est parfaitement adapté à un outillage amovible selon l'invention, et permet de réduire encore la consommation en gaz réactifs tout en augmentant la quantité de préformes fibreuses pouvant être consolidées ou densifiées simultanément. En outre, ce type de conformateur sans perforations nécessite peu d'entretien et d'opérations de nettoyage, tout en étant plus robuste.

L'invention concerne en outre une installation pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant au moins un outillage amovible selon l'invention, ladite installation comprenant en outre au moins un four CVI comprenant au moins un injecteur de gaz et un système d'évacuation du gaz, le four CVI étant apte à recevoir l'outillage amovible de sorte qu'au moins un orifice d'entrée de gaz de l'outillage amovible soit relié à au moins un injecteur de gaz du four CVI, le four CVI étant configuré pour chauffer ou isoler thermiquement ledit outillage amovible.

Par « four CVI », on désigne un four de type CVI, de l'anglais « chemical vapor infiltration », c'est-à-dire un four configuré pour la réalisation d'une opération d'infiltration en phase gazeuse.

La présence de plusieurs fours CVI dans l'installation permet d'augmenter la cadence de production, mais peut également offrir une plus grande flexibilité et permettre plus de variations dans la réalisation des procédés de consolidation et de densification, voire dans la réalisation de procédés mixtes. Ainsi, un même outillage amovible chargé peut être disposé successivement dans deux fours CVI, présentant par exemple des conditions différentes de température, de pression ou de composition du ou des gaz injectés.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, dans le cas où l'outillage amovible est réalisé au moins partiellement en matériau conducteur et comprend des bornes de connexion électrique, le four CVI comprend en outre des bornes de connexion électrique, le four CVI étant apte à recevoir l'outillage amovible de sorte que les bornes de connexion électrique du four CVI soient reliées aux bornes de connexion électrique de l'outillage amovible.

Ainsi, l'outillage amovible peut faire office de résistance, et ainsi être capable de chauffer les préformes fibreuses présentes dans sa chambre de réaction et éventuellement le ou les gaz réactifs présents dans ledit outillage amovible. Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'installation comprend en outre au moins un four de préchauffage apte à recevoir un outillage amovible selon l'invention et configuré pour préchauffer ou isoler thermiquement ledit outillage amovible.

La présence d'un four de préchauffage permet de pouvoir réaliser le préchauffage, c'est-à-dire la mise en température, voire la mise en pression, de l'outillage amovible chargé par la ou les préformes fibreuses sans nécessiter le blocage d'un four CVI configuré pour la consolidation ou la densification en phase gazeuse. Le ou les fours CVI peuvent ainsi être consacrés à l'étape de consolidation ou de densification proprement dite, le préchauffage des chargements étant réalisée dans le ou les fours de préchauffage. Les cadences de production peuvent ainsi être augmentées.

Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'installation comprend comprenant en outre au moins une cellule de refroidissement apte à recevoir un outillage amovible selon l'invention et configurée pour refroidir ledit outillage amovible.

La présence d'une cellule de refroidissement permet de pouvoir réaliser le refroidissement de l'outillage amovible chargé par la ou les pièces consolidées ou densifiées sans nécessiter le blocage d'un four CVI configuré pour la consolidation ou la densification en phase gazeuse. Le ou les fours CVI peuvent ainsi être consacrés à l'étape de consolidation ou de densification proprement dite, le refroidissement des pièces consolidées ou densifiées étant réalisé dans la ou les cellules de refroidissement. Les cadences de production peuvent ainsi être augmentées.

L'outillage amovible sort donc classiquement de l'installation selon l'invention depuis la cellule de refroidissement. Toutefois, la cellule de refroidissement peut également être l'entrée depuis laquelle l'outillage amovible pénètre dans l'installation selon l'invention. En effet, en chargeant l'outillage amovible dans la cellule de refroidissement avant de le faire pénétrer par le biais d'un tunnel de transfert dans un four de préchauffage ou dans un four CVI, on limite les pertes thermiques du four de préchauffage ou du four CVI par rapport à si ledit four de préchauffage ou CVI était directement ouvert sur l'extérieur. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'installation comprend au moins un tunnel de transfert configuré pour permettre le déplacement de l'outillage amovible au moins entre le four CVI et un autre four CVI, un four de préchauffage ou une cellule de refroidissement.

L'utilisation d'un tel tunnel de transfert permet de déplacer aisément l'outillage amovible entre le ou les fours CVI, le ou les fours de préchauffage et la ou les cellules de refroidissement.

De préférence, le tunnel de transfert comprend au moins deux ouvertures, et forme un passage fermé permettant le déplacement de l'outillage de conformation. De préférence, chaque ouverture du tunnel de transfert est apte à former un contact étanche avec la porte du four CVI, du four de préchauffage ou de la cellule de refroidissement.

De préférence, le tunnel de transfert est réalisé au moins partiellement dans un matériau adiabatique, c'est-à-dire dans un matériau empêchant l'échange de chaleur entre l'extérieur et l'intérieur du tunnel. Ainsi, en limitant les pertes de chaleur de l'outillage amovible lors de son passage dans le tunnel de transfert, on maintient sa température, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas d'un transfert entre deux fours de l'installation.

L'installation présente par conséquent une configuration modulaire, chaque four CVI, chaque four de préchauffage et chaque cellule de refroidissement correspondant à un module. Une telle architecture avec plusieurs modules permet une grande flexibilité dans la réalisation des procédés d'infiltration chimique en phase gazeuse. Ainsi, un outillage amovible chargé peut circuler d'un module à un autre facilement, selon les étapes à réaliser.

L'invention concerne également une utilisation d'une installation pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant au moins un four CVI, un four de préchauffage et une cellule de refroidissement, le four CVI comprenant au moins un injecteur de gaz et un système d'évacuation du gaz, l'utilisation comprenant : - le placement d'un chargement selon l'invention dans le four de préchauffage, et le préchauffage dudit chargement, puis

- le placement du chargement dans le four CVI de sorte qu'au moins un orifice d'entrée de gaz de l'outillage amovible du chargement soit relié à au moins un injecteur de gaz du four CVI, puis la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse d'une matrice de la ou les préformes fibreuses présentes dans le chargement, puis

- le placement du chargement dans la cellule de refroidissement, et le refroidissement dudit chargement, puis

- le retrait du chargement de la cellule de refroidissement.

Ensuite, on peut procéder au retrait de la ou les pièces consolidées ou densifiées par la matrice de l'outillage amovible.

L'utilisation décrite ici représente une utilisation classique de l'installation de consolidation ou de densification. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si l'on ajoute des étapes supplémentaires.

Plus généralement, l'invention concerne une utilisation d'une installation pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant au moins un four CVI, le four CVI comprenant au moins un injecteur de gaz et un système d'évacuation du gaz, l'utilisation comprenant :

- le placement d'un chargement selon l'invention dans le four CVI de sorte qu'au moins un orifice d'entrée de gaz de l'outillage amovible du chargement soit relié à au moins un injecteur de gaz du four CVI, puis la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse d'une matrice de la ou les préformes fibreuses présentes dans le chargement, puis

- le retrait du chargement du four CVI.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'utilisation de l'installation comprend en outre, avant le placement du chargement dans le four CVI, le placement du chargement dans un four de préchauffage, puis le préchauffage dudit chargement. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'utilisation de l'installation comprend en outre, après l'étape de consolidation ou de densification par infiltration en phase gazeuse, le placement du chargement dans une cellule de refroidissement, puis le refroidissement dudit chargement.

Dans le cas où l'utilisation précédente concerne la consolidation de préformes fibreuses, on peut réaliser une étape supplémentaire de densification par voie gazeuse, liquide ou solide de manière bien connue pour obtenir une pièce en matériau composite. L'étape supplémentaire de densification par voie gazeuse peut être réalisée grâce à l'outillage amovible ou à l'installation selon l'invention.

Brève description des dessins

[Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique en perspective transparente d'un chargement comprenant un outillage amovible selon l'invention.

[Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique en coupe d'une variante de chargement comprenant un outillage amovible selon l'invention.

[Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique simplifiée d'une installation selon l'invention.

[Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique en coupe d'un four CVI de l'installation selon l'invention comprenant un chargement.

Description des modes de réalisation

La présente invention s'applique à la fabrication de pièces en matériau composite et en particulier de type SiC/SiC ou C/SiC. Plus particulièrement, l'invention trouve une application avantageuse lors de la consolidation ou de la densification par infiltration chimique en phase gazeuse de préformes fibreuses.

La figure 1 illustre schématiquement un exemple de chargement comprenant un outillage amovible 100 accueillant plusieurs préformes fibreuses 5 disposées dans des conformateurs 7.

L'outillage amovible 100 comprend une chambre d'homogénéisation 110 du ou des gaz, qui présente au moins un orifice d'entrée de gaz 111. La chambre d'homogénéisation 110 est délimitée par une première plaque perforée 115, sur le côté de la chambre opposé à l'orifice ou aux orifices d'entrée de gaz 111. La chambre d'homogénéisation 110 est configurée pour homogénéiser la température et la composition du ou des gaz pénétrant dans ladite chambre 110 par le ou les orifices d'entrée de gaz 111.

L'outillage amovible 100 comprend également une chambre d'appauvrissement 130 du ou des gaz, au sein de laquelle les espèces réactives du ou des gaz finissent d'être consommées, qui présente au moins un orifice de sortie de gaz 131. La chambre d'appauvrissement 130 est délimitée par une deuxième plaque perforée 125, sur le côté de la chambre opposé à l'orifice ou aux orifices de sortie de gaz 131. La chambre d'appauvrissement 130 est configurée pour appauvrir le ou les gaz réactifs dans le but d'éviter le dépôt d'espèces condensables en sortie de l'outillage amovible 100.

L'outillage amovible 100 comprend en outre une chambre de réaction 120 s'étendant entre la première plaque perforée 115 et la deuxième plaque perforée 125. Ainsi, la chambre d'homogénéisation 110 et la chambre d'appauvrissement 130 sont disposées de part et d'autre de la chambre de réaction 120. La chambre de réaction 120 est configurée pour recevoir au moins une préforme fibreuse 5, qui peut être ou non disposée dans un conformateur 7. Les perforations de la première plaque 115 sont disposées de sorte à permettre un apport suffisant en gaz au niveau de la ou des préformes fibreuses 5 présentes dans la chambre de réaction 120, en particulier lorsque la ou les préformes fibreuses 5 sont maintenues par un ou des conformateurs 7.

Le ou les conformateurs 7 peuvent par exemple être des conformateurs multiperforés. De tels conformateurs sont notamment décrits dans les documents FR 3 021 671 Al ou FR 3 059 679 Al. Le ou les conformateurs peuvent également comprendre un logement de conformation présentant des surfaces intérieures non perforées, mais dotées de rainures ou d'éléments de maintien sur lesquels peut s'appuyer la préforme fibreuse disposée dans le logement de conformation. Une entrée de gaz située à une extrémité du logement de conformation permet de faire pénétrer le gaz à l'intérieur du conformateur, qui peut ensuite circuler au contact de la préforme fibreuse dans les rainures ou entre les éléments de maintien. Le gaz est ensuite évacué par une sortie de gaz située à l'autre extrémité du logement de conformation. Un tel conformateur est par exemple décrit dans le document FR 3 107 283.

Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la figure 2 illustre schématiquement un exemple de chargement comprenant un outillage amovible 200 accueillant plusieurs préformes fibreuses 6 disposées dans un unique conformateur multiple 8, ce chargement présentant une configuration particulièrement avantageuse pour la fabrication en grande série.

Comme précédemment, l'outillage amovible 200 comprend une chambre d'homogénéisation 210 du ou des gaz, qui présente au moins un orifice d'entrée de gaz 211. La chambre d'homogénéisation 210 est délimitée par une première plaque perforée 215, sur le côté de la chambre opposé à l'orifice ou aux orifices d'entrée de gaz 211. L'outillage amovible 200 comprend également une chambre d'appauvrissement 230 du ou des gaz, qui présente au moins un orifice de sortie de gaz 231. La chambre d'appauvrissement 230 est délimitée par une deuxième plaque perforée 225, sur le côté de la chambre opposé à l'orifice ou aux orifices de sortie de gaz 231.

La chambre de réaction 220 de l'outillage amovible 200 s'étend entre la première plaque perforée 215 et la deuxième plaque perforée 225. Une grande partie du volume de la chambre de réaction 220 est occupée par un conformateur multiple 8 comprenant une pluralité de logements de conformation 80, chaque logement de conformation 80 étant configuré pour accueillir une préforme fibreuse 6. Ainsi, on augmente fortement le nombre de préformes fibreuses qu'il est possible de charger dans l'outillage amovible.

Le conformateur 8 illustré sur la figure 2 comprend à titre d'exemple quatre logements de conformation 80. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si le conformateur comprend deux, trois ou plus de quatre logements de conformation.

Chaque logement de conformation 80 est formé par une première surface 81 et une deuxième surface 82 en regard de la première surface 81. Dans la configuration présentée sur la figure 2, le conformateur 8 est sous la forme d'une enceinte structurale comprenant une plaque de début, trois plaques intermédiaires et une plaque de fin. Les plaques intermédiaires séparent et délimitent les logements de conformation 80 les uns des autres. Les plaques de début et de fin permettent de fermer les logements de conformation 80 situés aux extrémités du conformateur 8. Les préformes fibreuses 6 sont intercalées dans les logements de conformation 80 entre la plaque de début, les plaques intermédiaires et la plaque de fin.

Ainsi, la première surface 81 de chaque logement de conformation 80 appartient à la plaque de début ou à une plaque intermédiaire. La deuxième surface 82 de chaque logement de conformation 80 appartient à une plaque intermédiaire ou à la plaque de fin. Chaque plaque intermédiaire comprend ainsi la première surface 81 d'un logement 80 et la deuxième surface 82 d'un logement adjacent 80.

Chaque logement de conformation 80 s'étend le long de sa première surface 81 et de sa deuxième surface 82 entre une première extrémité et une deuxième extrémité. Chaque logement de conformation 80 comprend au moins une entrée de gaz 80e positionnée à la première extrémité dudit logement de conformation 80, et débouchant dans le logement de conformation 80 entre la première surface 81 et la deuxième surface 82 dudit logement 80. Chaque logement de conformation 80 comprend en outre au moins une sortie de gaz 80s positionnée à la deuxième extrémité dudit logement de conformation 80, et débouchant dans le logement de conformation 80 entre la première surface 81 et la deuxième surface 82 dudit logement 80.

De préférence, les premières extrémités de tous les logements de conformation 80 sont situées d'un côté du conformateur 8 et les deuxièmes extrémités de tous les logements de conformation 80 sont situées d'un autre côté dudit conformateur 8. Ainsi, de préférence, les entrées de gaz 80e du conformateur 8 sont toutes situées sur un même côté, et les sorties de gaz 80s du conformateur 8 sont toutes situées sur un même côté, opposé à celui des entrées de gaz 80e. Cela permet de faciliter la disposition du conformateur 8 dans l'outillage amovible 200, et les éventuels branchements des entrées et sorties de gaz. Les perforations de la première plaque perforée 215 sont adaptées aux entrées de gaz 80e du conformateur 8. De préférence, comme illustré sur la figure 2, les perforations de la première plaque perforée 215 coïncident avec les entrées de gaz 80e du conformateur 8. Ainsi, lorsque le conformateur 8 est disposé dans l'outillage amovible 200, les entrées de gaz 80e du conformateur 8 sont situées dans le prolongement des perforations de la première plaque perforée 215.

Les perforations de la deuxième plaque perforée 225 sont adaptées aux sorties de gaz 80s du conformateur 8. De préférence, comme illustré sur la figure 2, les perforations de la deuxième plaque perforée 225 coïncident avec les sorties de gaz 80s du conformateur 8. Ainsi, lorsque le conformateur 8 est disposé dans l'outillage amovible 200, les sorties de gaz 80s du conformateur 8 sont situées dans le prolongement des perforations de la deuxième plaque perforée 225.

En utilisant un unique conformateur 8 plutôt qu'une pluralité de conformateurs 7, il est possible de charger plus de préformes fibreuses dans l'outillage amovible 200. En outre, l'utilisation d'un tel conformateur 8 permet de réduire la quantité de gaz réactif nécessaire, le ou les gaz réactifs circulant dans la chambre de réaction 220 étant immédiatement au contact des préformes fibreuses 6. Le chargement illustré sur la figure 2 est donc particulièrement économe et adapté à la production en grande série.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention illustré sur la figure 2, lorsqu'une préforme fibreuse 6 est disposée dans un logement de conformation 80 du conformateur 8, la ou les entrées de gaz 80e du logement 80 sont uniquement situées entre la première surface 81 dudit logement et la préforme 6, à la première extrémité du logement de conformation 80. En outre, la ou les sorties de gaz 80s du logement 80 sont uniquement situées entre la deuxième surface 82 dudit logement et la préforme 6, à la deuxième extrémité du logement 80. On peut bien entendu inverser le rôle de la première surface du logement et de la deuxième surface du logement sans sortir de ce mode de réalisation.

Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, lorsqu'une préforme fibreuse est disposée dans un logement de conformation du conformateur, la ou les entrées de gaz du logement de conformation peuvent être situées à la fois entre la première surface du logement et la préforme, et entre la deuxième surface du logement et la préforme, à la première extrémité du logement de conformation. En outre, la ou les sorties de gaz du logement de conformation peuvent être situées à la fois entre la première surface du logement et la préforme, et entre la deuxième surface du logement et la préforme, à la deuxième extrémité du logement de conformation.

Chaque première ou deuxième surface 81, 82 de chaque logement de conformation 80 présente des éléments de maintien 81a, 82a en saillie par rapport à ladite surface

81, 82. Ces éléments de maintien 81a, 82a peuvent prendre la forme de proéminences ou de reliefs s'étendant depuis la première ou la deuxième surface 81,82 vers la surface opposée. Ces éléments de maintien 81a, 82a s'étendent ainsi jusqu'à une face d'extrémité, destinée à être au contact de la préforme fibreuse 6 disposée dans le logement de conformation 80.

Lorsqu'une préforme fibreuse 6 est disposée dans un logement de conformation 80 du conformateur 8, les éléments de maintien 81a, 82a du logement de conformation 80 s'étendent entre la préforme fibreuse 6 et la première ou deuxième surface 81,

82. Du gaz peut ainsi circuler entre la préforme fibreuse 6 et la première ou deuxième surface 81, 82 du logement de conformation 80 lors de l'étape de consolidation ou de densification.

Au moins une partie des éléments de maintien d'une surface peuvent présenter une forme tronconique, et de préférence tronconique de révolution. Au moins une partie des éléments de maintien d'une surface peuvent présenter une forme cylindrique, et de préférence cylindrique de révolution, comme c'est le cas dans l'exemple illustré sur la figure 2. Au moins une partie des éléments de maintien d'une surface peuvent présenter une forme de polyèdre, présentant de préférence deux faces en forme de trapèze, voire quatre faces en forme de trapèze distinctes de la face d'extrémité. Les éléments de maintien peuvent prendre la forme de rainures définissant des canaux d'écoulement du gaz réactif.

De préférence, au moins une partie des éléments de maintien présente une section diminuant progressivement depuis leur jonction avec la première ou deuxième surface jusqu'à leur face d'extrémité. Une telle diminution progressive de la section des éléments de maintien selon leur direction d'extension permet de leur conférer une meilleure robustesse, tout en obtenant une face d'extrémité d'aire la plus réduite possible pour le contact avec la préforme fibreuse.

De préférence, la somme des aires des faces d'extrémité des éléments de maintien de la première ou deuxième surface est inférieure ou égale à 50% de l'aire totale de ladite surface, afin d'exposer au gaz réactif la plus grande surface de la préforme fibreuse 5 possible. De préférence, la somme des aires des faces d'extrémité des éléments de maintien de la première ou deuxième surface est inférieure ou égale à 40% de l'aire totale de ladite surface, et de préférence supérieure ou égale à 5% de l'aire totale de ladite surface.

De préférence, l'aire de la face d'extrémité d'au moins une partie des éléments de maintien est comprise entre 1 mm 2 et 50 mm 2 . De préférence, l'aire de la face d'extrémité d'au moins une partie des éléments de maintien est comprise entre 2,5 mm 2 et 15 mm 2 .

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le contact entre au moins une partie des éléments de maintien et les préformes fibreuses est dit ponctuel, c'est-à- dire que l'aire de face d'extrémité d'au moins une partie des éléments de maintien est inférieure à 1 mm 2 . Au moins une partie des éléments de maintien peut présenter par exemple une forme globale d'aiguille, de tige droite, de tige courbée en arc ou en « C ».

On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les éléments de maintien présentent une autre forme ou géométrie, d'autres dimensions, ou une répartition différentes de celles décrites dans le présent exemple. En particulier, les éléments de maintien peuvent former des groupements variés entre deux surfaces, voire au sein d'une même surface.

De préférence, l'outillage amovible 100 ou 200 est réalisé en graphite. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'outillage amovible 100 ou 200 est réalisé dans un matériau conducteur capable de supporter les conditions imposées pour la densification ou la consolidation par infiltration chimique en phase gazeuse, comme par exemple le graphite, et l'outillage amovible 100 ou 200 est doté de bornes de connexion électriques 150 ou 250. Ainsi, l'outillage amovible 100 ou 200 peut faire office de résistance et peut donc chauffer la ou les préformes fibreuses 5 ou 6 présentes dans la chambre de réaction 120 ou 220 ainsi que les gaz présents dans l'outillage amovible 100 ou 200.

Chaque préforme fibreuse 5 ou 6 disposée dans l'outillage amovible 100 ou 200 correspond à une texture fibreuse « sèche », c'est-à-dire non imprégnée par une résine ou assimilé. Chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut comporter une pluralité de fils de diverses natures, en particulier des fils en céramique ou en carbone ou encore un mélange de tels fils. De préférence, chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut être réalisée à partir de fibres en carbure de silicium. De manière générale, chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut également être réalisée à partir de fibres constituées des matériaux suivants : l'alumine, la mullite, la silice, un aluminosilicate, un borosilicate, du carbone, ou un mélange de plusieurs de ces matériaux.

Chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut être obtenue à partir d'au moins une opération textile mettant en oeuvre les fils de céramiques et/ou carbone. Chaque préforme 5 ou 6 peut être réalisée par empilements de strates ou plis obtenus par tissage bidimensionnel (2D). Par « tissage bidimensionnel », on entend ici un mode de tissage classique par lequel chaque fil de trame passe d'un côté à l'autre de fils d'une seule couche de chaîne ou inversement.

Chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut, en particulier, être obtenues par tissage multicouches ou tridimensionnel des fils. Par « tissage tridimensionnel » ou « tissage 3D », il faut comprendre un mode de tissage par lequel certains au moins des fils de chaîne lient des fils de trame sur plusieurs couches de trame. Une inversion des rôles entre chaîne et trame est possible.

Chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut également être réalisée par des nappes de fibres unidirectionnelles (UD) qui peuvent être obtenues par placement automatique des fibres (AFP pour « Automated Fiber Placement »), ou par enroulement linéaire.

Il est aussi possible de partir de textures fibreuses telles que des tissus bidimensionnels ou des nappes unidirectionnelles (UD), et d'obtenir chaque préforme fibreuse 5 ou 6 par drapage de telles textures fibreuses sur une forme. Ces textures peuvent éventuellement être liées entre elles par exemple par couture, par implantation de fils ou d'éléments rigides, ou par aiguilletage pour former la préforme fibreuse 5 ou 6.

La figure 3 illustre schématiquement une installation 1 de consolidation ou de densification en phase gazeuse comprenant une pluralité de modules 10, 20 et 30. Chaque module correspond à un four CVI 10, à un four de préchauffage 20 ou à une enceinte de refroidissement 30.

L'outillage amovible 100 ou 200 est configuré pour être disposé dans un module 10, 20, 30 de l'installation 1 de consolidation ou de densification en phase gazeuse, et en particulier dans un four 10, 20. De préférence, l'outillage amovible 100 ou 200 est configuré pour être disposé dans chacune des modules 10, 20, 30 de l'installation 1, et par conséquent dans chacun des fours 10, 20 de l'installation 1. De préférence, l'outillage amovible 100 ou 200 est disposé dans un module 10, 20, 30 de l'installation 1 par le biais d'une porte 10a, 20a, 30a appartenant audit module 10, 20, 30.

Comme illustré sur la figure 3, les modules 10, 20, 30 peuvent également comprendre au moins une autre porte 10b, 20b, 30b, permettant de faciliter les opérations de maintenance, ou encore de sortir l'outillage amovible par une autre porte que celle par laquelle il a été chargé.

De préférence, l'installation 1 comprend plusieurs outillages amovibles 100 ou 200. Ainsi, lorsqu'un outillage amovible 100 ou 200 doit être nettoyé et préparé pour un prochain cycle, un ou plusieurs autres outillages amovibles 100 ou 200 peuvent être utilisés pour pouvoir continuer à densifier ou consolider des préformes 5 ou 6. Par conséquent, les étapes récurrentes de nettoyage de l'outillage 100 ou 200 de densification ou de consolidation peuvent être réalisées alors que le ou les fours 10 fonctionnent pour consolider ou densifier d'autres pièces.

Afin de pouvoir déplacer l'outillage amovible 100 ou 200 d'un module 10, 20, 30 à l'autre, l'installation 1 peut comprendre un ou plusieurs tunnels de transfert 50 spécialement adaptés audit outillage amovible 100 ou 200. Chaque tunnel de transfert 50 comprend au moins une première ouverture et une deuxième ouverture, chaque ouverture étant configurée pour créer un contact étanche entre la porte 10a, 20b, 30a d'un module 10, 20, 30 de l'installation 1 et ledit tunnel de transfert 50. Ainsi, chaque tunnel de transfert 50 permet de créer un passage entre au moins deux modules 10, 20, 30 de l'installation 1, le passage étant de préférence étanche aux gaz.

De préférence, le tunnel de transfert 50 est réalisé au moins partiellement dans un matériau adiabatique, c'est-à-dire limitant les échanges de chaleur entre l'extérieur et l'intérieur du tunnel 50. Il est ainsi par exemple possible de transférer un outillage amovible 100 ou 200 d'un module 10, 20, 30 à l'autre avec une perte de chaleur limitée. Le ou les tunnels de transfert 50 peuvent être fixes entre au moins deux modules 10, 20, 30. Le ou les tunnels de transfert 50 peuvent également être amovibles et peuvent être déplacés de sorte à joindre différents modules 10, 20, 30 selon les besoins. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, l'installation 1 ne comprend qu'un seul tunnel de transfert 50 fixe, qui relie tous les modules 10, 20, 30 de l'installation 1.

Comme illustré sur la figure 3, l'installation 1 comprend au moins un four CVI 10 pour la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse. De préférence, l'installation 1 comprend au moins deux fours CVI 10 pour la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse. L'utilisation de plusieurs fours CVI 10 permet d'utiliser des gaz ou des mélanges de gaz différents, et d'avoir une plus grande flexibilité pour la mise en oeuvre des procédés.

La figure 4 illustre un exemple de four CVI 10, dans lequel est disposé un chargement comprenant un outillage amovible 100 et au moins une préforme fibreuse 5. Chaque four CVI 10 comprend au moins un injecteur de gaz 11, de préférence sous la forme d'un tube en graphite. Lorsque l'outillage amovible 100 est disposé dans un four CVI 10, le ou les orifices d'entrée de gaz 111 de l'outillage amovible 100 sont placés dans le prolongement du ou des injecteurs de gaz 11 dudit four 10. De préférence, la liaison entre le ou les orifices d'entrée de gaz 111 de l'outillage amovible 100 et le ou les injecteurs de gaz 11 dudit four 10 est étanche. Ainsi, on limite l'échappement de gaz réactifs dans l'enceinte du four 10, à l'extérieur de l'outillage amovible 100. L'encrassement du four 10 est donc fortement limité, permettant de réduire considérablement la durée et la fréquence des opérations de maintenance et de nettoyage du four CVI 10.

Chaque four CVI 10 peut en outre comprendre un cône d'éjection 13 relié à un système de pompage 12. Lorsque l'outillage amovible 100 est disposé dans un four CVI 10, le ou les orifices de sortie de gaz 131 de l'outillage amovible 100 sont placés en vis-à-vis du cône d'éjection 13 dudit four 10. De préférence, chaque four CVI 10 comprend une cheminée 14 permettant d'aspirer le gaz sortant de l'outillage amovible 100 au plus près du ou des orifices de sortie de gaz 131 de l'outillage amovible 100. Cette cheminée 14 peut être rétractable, c'est-à-dire escamotable. Ainsi, la cheminée 14 peut être rétractée afin de faciliter les opérations de chargement et de déchargement de l'outillage amovible 100, et déployée lors du fonctionnement du four CVI 10. Une telle cheminée 14 permet ainsi de limiter encore voire de supprimer la circulation de gaz réactifs dans l'enceinte du four 10, même appauvris, réduisant encore l'encrassement du four 10.

Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, un gaz inerte, par exemple de l'azote, peut circuler dans l'enceinte du four CVI 10 à l'extérieur de l'outillage amovible 100, afin de limiter une rétrodiffusion des espèces réactives ou produites vers les éventuelles parois chauffantes du four CVI 10.

Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, dans lequel l'outillage amovible 100 comprend des bornes de connexion électrique 150, chaque four CVI 10 peut comporter des bornes de connexion électrique 15. Lorsque l'outillage amovible 100 est disposé dans un tel four CVI 10, les bornes de connexion électrique 150 de l'outillage amovible 100 peuvent être connectées aux bornes de connexion électrique 15 du four CVI 10. Ainsi, l'outillage amovible 100 peut faire office de résistance et peut donc chauffer la ou les préformes fibreuses 5 présentes dans la chambre de réaction 120 ainsi que les gaz présents dans l'outillage amovible 100. Dans ce mode particulier de réalisation de l'invention, il n'est donc pas nécessaire que le four CVI 10 soit capable de chauffer. Le four CVI 10 remplit alors une fonction d'isolation thermique.

Comme illustré sur la figure 3, l'installation 1 comprend de préférence au moins un four de préchauffage 20, permettant de chauffer l'outillage amovible 100. Ainsi, la présence d'un four de préchauffage 20 permet de réaliser simplement la montée en température des préformes fibreuses 5 et éventuellement du ou des gaz présents dans l'outillage amovible 100 avant leur consolidation ou leur densification, sans nécessiter l'utilisation d'un four CVI 10. Ainsi, l'opération de montée en température des préformes fibreuses 5 et éventuellement du ou des gaz ne bloque pas un four CVI 10, qui peut rester consacré à la consolidation ou à la densification. Le four de préchauffage 20 peut ainsi présenter une configuration plus simple que le ou les fours CVI 10, car il ne nécessite pas d'injecteur de gaz, de système de pompage ou d'évacuation de gaz.

Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, dans lequel l'outillage amovible 100 comprend des bornes de connexion électrique 150, chaque four de préchauffage 20 peut comporter des bornes de connexion électrique. Lorsque l'outillage amovible 100 est disposé dans un tel four de préchauffage 20, les bornes de connexion électrique 150 de l'outillage amovible 100 peuvent être connectées aux bornes de connexion électrique du four de préchauffage 20. Ainsi, l'outillage amovible 100 peut faire office de résistance et peut donc chauffer la ou les préformes fibreuses 5 présentes dans la chambre de réaction 120 et éventuellement l'air présent dans l'outillage amovible 100. Dans ce mode particulier de réalisation de l'invention, il n'est donc pas nécessaire que le four de préchauffage 20 soit capable de chauffer. Le four de préchauffage 20 remplit alors une fonction d'isolation thermique.

Comme illustré sur la figure 3, l'installation 1 comprend de préférence au moins une cellule de refroidissement 30, permettant de refroidir l'outillage amovible 100 de préférence de manière accélérée. Ainsi, la présence d'une cellule de refroidissement 30 permet de réaliser simplement le refroidissement des pièces densifiées ou consolidées et éventuellement du ou des gaz, sans nécessiter l'occupation et le refroidissement d'un four CVI 10. Ainsi, l'opération de refroidissement des pièces densifiées ou consolidées ne bloque pas un four CVI 10, qui peut rester consacré à la consolidation ou à la densification.

La cellule de refroidissement 30 peut également permettre de charger un outillage amovible 100 avant son transfert dans le four de préchauffage 20 ou dans un four CVI 10 par le biais du tunnel de transfert 50. En procédant ainsi, on limite les pertes thermiques du four de préchauffage 20 ou du four CVI 10 par rapport à si ledit four de préchauffage 20 ou CVI 10 était directement ouvert sur l'extérieur. La cellule de refroidissement 30 peut également permettre d'évacuer l'oxygène présent dans l'outillage amovible 100 avant son entrée dans le reste de l'installation 1.

Nous allons maintenant décrire un exemple de procédé de fabrication d'au moins une pièce en matériau composite, en relation avec l'exemple d'installation 1 illustré sur la figure 3.

Selon une première étape du procédé de l'invention, on prépare le chargement. Ainsi, on charge au moins une préforme fibreuse 5 ou 6 telle que définie précédemment dans la chambre de réaction 120 ou 220 d'un outillage amovible 100 ou 200 selon l'invention. La ou les préformes fibreuses 5 ou 6 peuvent être chargées seules, ou maintenues dans un ou plusieurs conformateurs 7 ou 8. La ou les préformes fibreuses 5 ou 6 sont disposées dans la chambre de réaction 120 ou 220, avec ou sans conformateur 7 ou 8, de sorte que les perforations des première et deuxième plaques 115, 215 et 125, 225 permettent le passage du ou des gaz dans la préforme fibreuse 5 ou 6.

Selon une deuxième étape du procédé de l'invention, on réalise une étape de préchauffage. L'outillage amovible 100 ou 200 peut être disposé dans un four de préchauffage 20 par le biais d'une porte 20a appartenant au four de préchauffage 20, afin de l'amener à la température souhaitée. De préférence, l'outillage amovible 100 ou 200 est préalablement disposé dans la cellule de refroidissement 30, où l'on peut évacuer l'oxygène éventuellement présent dans l'outillage amovible 100 ou 200, avant d'être transféré dans le four de préchauffage 20 par le biais d'une porte 20b grâce au tunnel de transfert 50. En effet, l'ouverture du four de préchauffage 20 par la porte 20a qui donne sur l'extérieur de l'installation 1 peut provoquer des pertes thermiques importantes.

Si l'outillage amovible 100 ou 200 comprend des bornes de connexion électrique 150 ou 250 et si le four de préchauffage 20 comprend des bornes de connexion électrique, les bornes 150 ou 250 de l'outillage amovible 100 ou 200 peuvent être connectées aux bornes du four de préchauffage 20. L'outillage amovible 100 peut alors chauffer la ou les préformes fibreuses 5 ou 6 et éventuellement l'air présent dans l'outillage amovible 100 ou 200, le four de préchauffage 20 pouvant également chauffer ou seulement remplir une fonction d'isolation thermique. L'outillage amovible 100 ou 200 peut également être amené à une pression souhaitée.

Lorsque l'outillage amovible 100 ou 200 a atteint la température et éventuellement la pression souhaitée, il est déchargé du four de préchauffage 20 pour être chargé dans un four CVI 10. Le transfert de l'outillage amovible 100 ou 200 du four de préchauffage 20 au four CVI 10 peut être effectué par le biais d'un tunnel de transfert, fixe ou amovible. Le tunnel de transfert 50 est disposé de sorte à former un contact étanche entre une porte 20b du four de préchauffage 20, de préférence distincte de la porte 20a par laquelle l'outillage amovible 100 ou 200 avait été chargé, et ledit tunnel. De même, le tunnel de transfert 50 est disposé de sorte à former un contact étanche entre une porte 10a du four CVI 10, de préférence distincte de la porte 10b par laquelle les opérations de maintenance et de préparation du four CVI 10 sont réalisées, et ledit tunnel. Ainsi, l'outillage amovible 100 ou 200 peut être transféré du four de préchauffage 20 au four CVI 10 par le tunnel de transfert 50 en limitant au maximum les pertes de température et de pression.

L'outillage amovible 100 ou 200 peut ne pas être chauffé préalablement dans un four de préchauffage 20, pour être chargé directement dans un four CVI 10. Dans ce cas, cette étape de chauffage préliminaire est réalisée directement dans le four CVI 10. Si l'outillage amovible 100 ou 200 comprend des bornes de connexion électrique 150 ou 250 et si le four CVI 10 comprend des bornes de connexion électrique 15, les bornes 150 ou 250 de l'outillage amovible 100 ou 200 peuvent être connectées aux bornes 15 du four CVI 10. L'outillage amovible 100 ou 200 peut alors chauffer la ou les préformes fibreuses 5 ou 6 et éventuellement l'air présent dans l'outillage amovible 100 ou 200, le four CVI 10 pouvant également chauffer ou seulement remplir une fonction d'isolation thermique durant cette étape de chauffage préliminaire. L'outillage amovible 100 ou 200 peut également être amené à une pression souhaitée. Selon une troisième étape du procédé de l'invention, on consolide ou on densifie la ou les préformes fibreuses 5 ou 6. L'outillage amovible 100 ou 200 a ainsi été chargé dans un four CVI 10. L'outillage amovible 100 ou 200 est disposé dans le four CVI 10 de sorte que le ou les orifices d'entrée de gaz 111 ou 211 de l'outillage amovible 100 ou 200 soient placés dans le prolongement du ou des injecteurs de gaz 11 dudit four 10. De préférence, la liaison entre le ou les orifices d'entrée de gaz 111 ou 211 de l'outillage amovible 100 ou 200 et le ou les injecteurs de gaz 11 dudit four 10 est étanche. En outre, l'outillage amovible 100 ou 200 est disposé dans le four CVI 10 de sorte que le ou les orifices de sortie de gaz 131 ou 231 de l'outillage amovible 100 ou 200 soient placés en vis-à-vis du cône d'éjection 13 dudit four 10. Si le four CVI 10 comprend une cheminée rétractable 14, celle-ci est déployée au plus près du ou des orifices de sortie de gaz 131 ou 231 de l'outillage amovible 100 ou 200, de préférence de sorte à former un contact étanche autour du ou des orifices de sortie de gaz 131 ou 231. Une telle installation permet de limiter fortement, voire d'empêcher, la circulation de gaz réactifs - même appauvris - dans le four CVI 10. L'encrassement du four CVI 10 est donc très réduit, et le four CVI 10 peut donc être utilisé sur de plus longues durées sans nécessiter d'opérations de nettoyage ou de maintenance.

Si l'outillage amovible 100 ou 200 comprend des bornes de connexion électrique 150 ou 250 et si le four CVI 10 comprend des bornes de connexion électrique 15, les bornes 150 ou 250 de l'outillage amovible 100 ou 200 peuvent être connectées aux bornes 15 du four CVI 10. L'outillage amovible 100 ou 200 peut alors chauffer la ou les préformes fibreuses 5 ou 6 et éventuellement le ou les gaz réactifs présents dans l'outillage amovible 100 ou 200, le four CVI 10 pouvant également chauffer ou seulement remplir une fonction d'isolation thermique durant l'étape de consolidation ou de densification. L'outillage amovible 100 ou 200 peut également être amené à une pression souhaitée.

Un ou plusieurs gaz réactifs contenant un ou plusieurs précurseurs du matériau de la matrice à déposer sont injectés par le ou les injecteurs de gaz 11 du four CVI 10 et introduits dans la chambre d'homogénéisation 130 ou 230 de l'outillage amovible 100 ou 200 par le biais du ou des orifices d'entrée de gaz 111 ou 211 dudit outillage 100 ou 200. Dans le cas d'un matériau céramique, comme du carbure de silicium (SiC), on peut utiliser de manière bien connue en soi du méthyltrichlorosilane (MTS) en tant que précurseur de carbure de silicium (SiC). Dans le cas du carbone par exemple, on utilise des composés gazeux hydrocarbonés, typiquement du propane, du méthane ou un mélange des deux.

La température, la pression et la composition du ou des gaz réactifs est homogénéisée dans la chambre d'homogénéisation 130 ou 230 de l'outillage amovible 100 ou 200. Puis, le ou les gaz réactifs homogénéisés pénètrent dans la chambre de réaction 120 ou 220 de l'outillage amovible 100 ou 200 par le biais des perforations présentes dans la première plaque perforée 115 ou 215.

La consolidation ou la densification de chaque préforme fibreuse 5 ou 6 est assurée, de façon bien connue en soi, par dépôt au sein de celle-ci du matériau de la matrice produit par décomposition du ou des précurseurs contenus dans le ou les gaz réactifs diffusant à l'intérieur de la porosité interne accessible de chaque préforme 5 ou 6.

Le ou les gaz réactifs pénètrent ensuite dans la chambre d'appauvrissement 130 ou 230 de l'outillage amovible 100 ou 200 par le biais des perforations présentes dans la deuxième plaque perforée 125 ou 225, où ils sont appauvris et où les espèces chimiques réactives présentes dans lesdits gaz finissent d'être consommées.

Enfin, le ou les gaz réactifs appauvris sont aspirés à travers le ou les orifices de sortie de gaz 131 ou 231 vers le cône d'éjection 13 du four CVI 10, de préférence par le biais de la cheminée rétractable 14.

Selon une quatrième étape du procédé de l'invention, on procède au refroidissement de l'outillage amovible 100 ou 200. De préférence, le refroidissement de l'outillage amovible 100 ou 200 est réalisé dans une cellule de refroidissement 30 de l'installation 1. L'outillage amovible 100 ou 200 est alors déchargé du four CVI 10 par le biais de la porte 10a appartenant au four CVI 10. Le transfert de l'outillage amovible 100 ou 200 du four CVI 10 à la cellule de refroidissement 30 peut être effectué par le biais d'un tunnel de transfert, fixe ou amovible. Le tunnel de transfert 50 est disposé de sorte à former un contact étanche entre une porte 10a du four CVI 10, de préférence distincte de la porte 10b par laquelle les opérations de maintenance et de préparation du four CVI 10 sont réalisées, et ledit tunnel. De même, le tunnel de transfert 50 est disposé de sorte à former un contact étanche entre une porte 30a de la cellule de refroidissement 30, de préférence distincte de la porte 30b par laquelle l'outillage amovible 100 ou 200 sera déchargé de ladite cellule 30, et ledit tunnel.

L'outillage amovible 100 ou 200 peut ne pas être refroidi à l'extérieur d'un four CVI 10, mais être refroidi à l'intérieur du four CVI 10.

Selon une cinquième étape du procédé de l'invention, on dégage les pièces consolidées ou densifiées. Ainsi, on retire l'outillage amovible 100 ou 200 refroidi de la cellule de refroidissement 30, ou du four CVI 10, puis on sort la ou les pièces consolidées ou densifiées de l'outillage amovible 100 ou 200.

L'installation 1 selon l'invention peut également permettre de consolider puis de densifier des préformes fibreuses, en réalisant ces deux opérations dans les fours CVI 10 de l'installation 1. Dans le cas où une préforme fibreuse est consolidée par l'installation 1 selon l'invention, elle pourra ensuite être densifiée par voie gazeuse, liquide ou solide de manière bien connue.

L'installation selon l'invention permet de densifier des préformes fibreuses par voie gazeuse. L'installation selon l'invention permet ainsi de former des pièces en matériau composite, en particulier des composites à matrice céramique (CMC) comme les composites SiC/SiC ou C/SiC. L'outillage amovible et l'installation selon l'invention permettent ainsi en particulier, mais non exclusivement, de réaliser des pièces en matériau composite présentant d'excellentes propriétés mécaniques à haute température et en environnement oxydant, comme par exemple des pièces de moteurs aéronautiques.