WO2025003601A1 - Fabrication d'un panneau acoustique par soudage par ultrasons - Google Patents

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acoustic component
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Nicolas Pierre LANFANT
Fabien ARNAUD
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Safran SA
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    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2024/00—Articles with hollow walls

Definitions

  • the present invention relates to the general field of acoustic attenuation structures. It relates more particularly to acoustic attenuation structures used to reduce noise produced in aircraft engines as in gas turbines or exhaust thereof.
  • Acoustic attenuation panels typically consist of an acoustic surface plate or skin permeable to the acoustic waves that are to be attenuated and a reflective solid plate or skin called a "closing plate", a multicellular body being arranged between these two skins.
  • the multicellular body is generally constituted by a set of partitions, for example in the shape of a honeycomb, delimiting a plurality of cells.
  • such panels form Helmholtz-type resonators which make it possible to attenuate acoustic waves in a certain frequency range.
  • Acoustic attenuation panels of this type are described in particular in documents US 5,912,442 and GB 2,314,526.
  • One solution for handling low frequencies without resorting to an overly thick multicellular body is to place hollow acoustic elements, for example open cone truncates, in the cells of the multicellular body as described in document FR 3 082 987. [0005] To manufacture such an acoustic panel, it is thus necessary to assemble the acoustic skin with an acoustic component formed by the hollow acoustic elements, the hollow acoustic elements with the multicellular body and the multicellular body with the possible closing skin.
  • hollow acoustic elements for example open cone truncates
  • the acoustic panel has a complex and curved shape, for example a double-curved shape.
  • the acoustic component formed by the hollow acoustic elements often cannot be molded directly with a curved shape, so that said hollow acoustic elements remain demoldable.
  • the acoustic component is therefore molded "flat", then shaped to be able to correctly introduce the hollow acoustic elements into the cells of the multicellular body.
  • the hollow acoustic elements do not always position themselves well in the cells of the multicellular body.
  • the hollow acoustic elements are made of thermoplastic material, possibly comprising additives to facilitate demolding.
  • the bonding of such thermoplastic materials is more complex to implement than the bonding of thermosetting materials.
  • the bonding of the hollow acoustic elements may require additional surface preparation steps which increase the cost of the process.
  • the assembly of the hollow acoustic elements with the acoustic skin can also be carried out by conduction welding.
  • the risk of deforming the hollow acoustic elements under the effect of the heat provided by the conduction to carry out the welding is significant, while such deformation would lead to a degradation of the acoustic performance.
  • This risk of deformation under the effect of heat is all the higher as the hollow acoustic elements are thin and not very thick.
  • the present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks by proposing an easy solution for assembling the hollow acoustic elements to the acoustic skin without risking reducing the acoustic performance of the acoustic panel obtained.
  • the assembly is carried out by ultrasonic welding.
  • this method has the advantage of being very localized, thus greatly reducing the risk of deformation of the hollow acoustic elements compared to conduction welding.
  • the glue is prevented from falling into the hollow acoustic elements and thus reducing the acoustic performance of the acoustic panel.
  • the method of the invention makes it possible to facilitate the progressive shaping of the acoustic panel to the correct curvature and to maintain said desired shape.
  • Hollow acoustic elements have a shape that gradually tapers between the base and a top.
  • ultrasonic welding is carried out by applying at least one sonotrode in contact with the connecting edges of the acoustic component or portions of the acoustic skin intended to be welded, said sonotrode transmitting to the connecting edges of the component acoustic or to the portions of the acoustic skin intended to be welded ultrasonic waves generated by a converter so as to cause localized heating.
  • said sonotrode transmits to the connecting edges of the acoustic component or to the portions of the acoustic skin intended to be welded ultrasonic waves generated by a converter so as to cause localized heating at the contact interface between the connecting edges and the acoustic skin resulting in the welding of said connecting edges to the acoustic skin.
  • This ultrasonic welding method is particularly suitable for welding the connecting edges to the acoustic skin.
  • a compacting device is used to compress the bonding edges against the acoustic skin before ultrasonic welding.
  • the compacting device may take the form of at least one roller configured to roll in contact with the tops of several acoustic elements of the acoustic component prior to ultrasonic welding.
  • the ultrasonic welding is carried out so as to obtain continuous weld beads extending from one side of the acoustic component to the other.
  • the ultrasonic welding is carried out so as to obtain discontinuous weld beads extending from one side of the acoustic component to the other, the cumulative lengths of the weld bead discontinuities representing less than 50% of the total weld bead length.
  • the acoustic component is made of thermoplastic material.
  • the acoustic skin is made of composite material with a thermoplastic matrix.
  • At least the portions of the acoustic skin intended to be welded to the connecting edges of the acoustic component are covered by a layer of thermoplastic resin devoid of fibers.
  • Such a pure resin layer allows better control of ultrasonic welding, by ensuring a satisfactory and homogeneous quantity of material.
  • the pure resin layer can also facilitate the transmission of vibrations and by ensuring a homogeneous and controlled propagation of said vibrations.
  • the acoustic skin has a plurality of perforations before being assembled with the acoustic component.
  • Figure 1 is a schematic exploded perspective view of an acoustic panel obtained by the method of the invention.
  • Figure 2 is a schematic sectional view of the acoustic panel of Figure 1.
  • Figure 3 is a schematic sectional view illustrating the contacting of the acoustic component with the acoustic skin.
  • Fig. 4 is a schematic sectional view illustrating the welding of the acoustic component to the acoustic skin using an ultrasonic welding device.
  • Figure 5 is a schematic top view illustrating the trajectories of the sonotrode(s) of the ultrasonic welding device.
  • the acoustic skin 110 has the function of allowing the sound waves to be attenuated to pass through inside the acoustic panel 100.
  • the acoustic skin 110 comprises a plurality of perforations 111, as illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • Each perforation 111 of the acoustic skin 110 preferably corresponds to a cell of the multicellular body 130 and to a hollow acoustic element 121 of the acoustic component 120.
  • the acoustic skin 110 may have a thickness of between 1 mm and 5 mm, for example 2 mm.
  • the acoustic skin 110 can be produced in a well-known manner by stamping, by automatic placement of fibers called “AFP” for “Automated Fiber Placement”, or by automatic draping of ribbon called “ATL” for “Automated Tape Lying”. Other processes may also be used to manufacture the acoustic skin 110, such as manual draping.
  • the acoustic skin 110 may be made of thermoplastic material, for example a composite material with a thermoplastic matrix comprising fibers.
  • the fibers may be carbon, glass or aramid.
  • the acoustic skin 110 may not comprise fibers.
  • the thermoplastic matrix may be made, for example, of polyaryletherketone (PAEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyetherimide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), polyethersulfone (PESU) or polycarbonate (PC).
  • thermoplastic resin devoid of fibers.
  • a layer of thermoplastic resin makes it possible to ensure a satisfactory and homogeneous quantity of material, in order to obtain better controlled welding.
  • the closing skin 140 corresponds to a solid surface intended to reflect the sound waves entering the acoustic panel 100.
  • the closing skin 140 may be a constituent element of the acoustic panel, as in the example described here, or correspond to a structure of an object, for example an aircraft engine. In the latter case, the acoustic panel does not have a closing skin and is directly mounted on the structure of the object.
  • the closing skin 140 may have a thickness of between 1 mm and 5 mm, for example 2 mm.
  • the closure skin 140 may be produced in a well-known manner by stamping, by automatic fiber placement called “AFP” for “Automated Fiber Placement”, or by automatic tape draping called “ATL” for “Automated Tape Lying”. Other methods may also be used to manufacture the closure skin 140. For example, the closure skin may be pre-baked and then assembled by gluing on the multicellular body, or may be formed and baked directly on the multicellular body.
  • the closing skin 140 may be made of a composite material comprising fibers, for example a composite material based on carbon fibers impregnated with a thermoplastic or thermosetting resin. The closing skin 140 may not comprise fibers.
  • the acoustic skin 110 may be made of a thermoplastic material, for example a composite material with a thermoplastic matrix comprising fibers.
  • the fibers may be carbon, glass or aramid.
  • the thermoplastic matrix may be made for example of polyaryletherketone (PAEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyetherimide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), polyethersulfone (PESU) or polycarbonate (PC).
  • PAEK polyaryletherketone
  • PEKK polyetherketoneketone
  • PEI polyetherimide
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PESU polyethersulfone
  • PC polycarbonate
  • the multicellular body 130 comprises a plurality of partitions 131 which form a network of ribs, thereby delimiting cells 132.
  • the partitions 131 each extend between an upper edge 131a and a lower edge 131b.
  • the upper edges 131a of the partitions 131 define a first assembly face 130a of the multicellular body 130.
  • the lower edges 131b of the partitions 131 define a second assembly face 130b of the multicellular body 130.
  • the cells 132 extend from the first assembly face 130a to the second assembly face 130b of the multicellular body 130.
  • the heights HI 30 of the cells 132 of the multicellular body 130 are chosen so as to obtain processing of the frequencies of interest according to the use which will be made of the acoustic panel 100.
  • the cells 132 of the multicellular body 130 have a hexagonal section. It is of course not departing from the scope of the invention if the cells 132 of the multicellular body 130 have a square, rectangular, round or other section.
  • the multicellular body 130 may be made of polymer, composite or metallic material, by additive manufacturing or by conventional means.
  • the multicellular body 130 may also be made in a well-known manner of thermoplastic material by injection, folding or assembly of tubes.
  • the thermoplastic material may be loaded with short fibers or with long fibers.
  • the multicellular body 130 may not be loaded.
  • the acoustic component 120 comprises a plurality of hollow acoustic elements 121 each having a shape gradually narrowing between a base 121a and a top 121b.
  • the hollow acoustic elements 121 are connected to each other by one or more connecting edges 122.
  • the connecting edges 122 comprise an upper face 122a, located on the same plane as the bases 121a of the hollow acoustic elements 121, and a lower face 122b opposite the upper face 122a.
  • the bases 121a of the hollow acoustic elements 121 and the upper faces 122a of the edges 122 define a first assembly face 120a of the acoustic component 120.
  • the first assembly face 120a of the acoustic component 120 is intended to be assembled in contact with the acoustic skin 110.
  • the lower faces 122b of the edges 122 define a second assembly face 120b of the acoustic component 120.
  • the second assembly face 120b of the acoustic component 120 is intended to be assembled in contact with the multicellular body 130. More precisely, the second assembly face 120b of the acoustic component 120 is intended to be assembled in contact with the first assembly face 130a of the multicellular body 130.
  • the hollow acoustic elements 121 have a pyramidal shape. However, it is not beyond the scope of the invention if the hollow acoustic elements have, for example, a conical, spiral or funnel shape. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the hollow acoustic elements 121 have symmetry. However, it is not beyond the scope of the invention if the hollow acoustic elements are asymmetrical.
  • the bases 121a of the hollow acoustic elements 121 have a hexagonal geometry. It is of course not departing from the scope of the invention if the bases of the hollow acoustic elements have another geometry, for example a circular, square or rectangular geometry. In the example illustrated in FIGS. 1 and 2, the vertices 121b of the hollow acoustic elements 121 have a hexagonal geometry. It is of course not departing from the scope of the invention if the vertices of the hollow acoustic elements have another geometry, for example a circular, square or rectangular geometry. [0051]
  • the hollow acoustic elements 121 may have a wall thickness of between 0.25 mm and 2 mm.
  • the hollow acoustic elements 121 have a thickness of less than 1 mm, for example less than or equal to 0.5 mm, for example between 0.3 mm and 0.5 mm.
  • a reduced thickness makes it possible in particular to confer significant flexibility on the acoustic component 120, which makes it easier to shape it and assemble it against the acoustic skin 110.
  • the base 121a of the hollow acoustic elements 121 is included in a circle whose diameter is between 8 mm and 25 mm.
  • the base 121a of the hollow acoustic elements 121 is included in a circle with a diameter of 20 mm.
  • the top 121b of the hollow acoustic elements 121 is included in a circle whose diameter is between 1 mm and 10 mm.
  • the top 121b of the hollow acoustic elements 121 is included in a circle with a diameter of 5 mm.
  • the height H120 of the hollow acoustic elements 121 is between 5 mm and 100 mm, and preferably between 5 mm and 50 mm.
  • the height H120 of the hollow acoustic elements 121 is 20 mm.
  • the height H120 of the hollow acoustic elements 121 is less than the height Hi 30 of the cells 132 of the multicellular body 130.
  • the acoustic component 120 can be produced in a well-known manner by additive manufacturing, injection or stamping.
  • the acoustic component 120 can also be produced in a well-known manner by injection-compression of a thermoplastic material. Injection-compression consists of injecting the material into a half-open mold. Thus, even if the material sets, the channels become less obstructed. When the material is distributed throughout the mold, the latter is completely closed by a closing force to return to the correct dimension. This makes it possible to obtain wall thicknesses for the acoustic components that are thinner than with a conventional injection process.
  • the acoustic component 120 can also be produced in a well-known manner by injection with controlled temperature of the tooling of a material thermoplastic.
  • Injection with tool temperature control consists of controlling the temperature of the tool or mold by means of a tool temperature control system, for example with a heat transfer fluid or with air.
  • the acoustic panel 100 comprises only a single multicellular body and a single acoustic component. It is of course not departing from the scope of the invention if the acoustic panel comprises several superimposed multicellular bodies. It is also not departing from the scope of the invention if the acoustic panel comprises several acoustic components. In this configuration, an acoustic component may have a width of between 200 mm and 1000 mm and a length of between 200 mm and 1000 mm. The acoustic panel may also comprise intermediate acoustic skins delimiting different levels of said acoustic panel.
  • the assembly of the acoustic component 120 with the acoustic skin 110 comprises a contacting step, possibly a position holding step and a welding step.
  • the acoustic component 120 is placed in contact with the acoustic skin 110, as illustrated in FIG. 3. More precisely, the first assembly face 120a of the acoustic component 120 is placed in contact with the acoustic skin 110, i.e. the upper faces 122a of the edges 122 are placed in contact with the acoustic skin 110.
  • the acoustic skin 110 already has the perforations 111 before being assembled to the acoustic component 120.
  • the acoustic component 120 is arranged in contact with the acoustic skin 110 of so that the perforations 111 open inside the hollow acoustic elements 121 and not on the connecting edges 122.
  • the contacting can be carried out manually, or by means of a robot and grippers.
  • the use of a robot makes it possible to automate the assembly.
  • the acoustic skin 110 can be arranged on fixed or mobile tooling.
  • the acoustic component 120 is then held in position in contact with the acoustic skin 110, i.e. the upper faces 122a of the edges 122 are held in position in contact with the acoustic skin 110.
  • This holding in position will continue during the welding step, in order to ensure satisfactory welding.
  • the holding in position is achieved by applying pressure such that the upper faces 122a of the edges 122 are pressed against the acoustic skin 110. Welding is thus facilitated.
  • the positioning can be carried out manually, or by means of a robot and grippers.
  • the use of a robot makes it possible to automate the assembly.
  • the robot used for positioning is preferably the same as that used for contacting.
  • the acoustic skin 110 can be arranged on fixed or mobile tooling, preferably on the same tooling as that used for contacting.
  • the ultrasonic welding step is preferably carried out by means of one or more sonotrodes 61.
  • the welding step can be carried out by means of an ultrasonic welding device 60 comprising at least one sonotrode 61, a converter 63 and a generator 64.
  • the generator 64 is configured to supply energy to the converter 63, preferably with electrical energy.
  • the converter 63 is configured to convert the energy provided by the generator 64 into mechanical energy.
  • the converter 63 may conventionally be a piezoelectric converter.
  • the sonotrode 61 is configured to transmit the mechanical motion provided by the converter 63 to the part to be welded, here to the acoustic component 120.
  • the converter 63 may generate ultrasonic mechanical waves whose frequency is between 16 kHz and 10,000 kHz.
  • the ultrasonic welding device 60 may further comprise, in a well-known manner, an amplifier 62 arranged between the sonotrode 61 and the converter 63.
  • the amplifier 62 is configured to amplify the mechanical movement transmitted by the converter 63 to the sonotrode 61.
  • the sonotrode(s) 61 are configured to be able to move between the hollow acoustic elements 121 in contact with the lower faces 122b of the connecting edges 122 of the acoustic component 120.
  • the width of the sonotrode 61 allows the passage of said sonotrode 61 between the hollow acoustic elements 121.
  • the sonotrode(s) 61 may be provided with a tip 61a at their end.
  • the tip 61a is configured to be in direct contact with the acoustic component 120 and to transmit the mechanical movement to said acoustic component 120.
  • the tip(s) 61a may be interchangeable.
  • the tip 61a may have several shapes. In the example illustrated in FIG. 4, the tip 61a comprises a flared shape whose width increases from the end of the sonotrode 61. It is of course not departing from the scope of the invention if the tip 61a has another shape, for example a conical shape, a pyramidal shape, a stepped shape, a rounded shape, a pointed shape, a shovel shape, a bell shape or a rectangular shape.
  • the end of the tip 61a corresponding to the end of the sonotrode 61 can be included in a circle whose diameter is between 1 mm and 2 mm.
  • the welding device 60 may further comprise a parameterization system (not shown).
  • the parameterization system is configured to control the energy transferred to the workpiece to be welded, or to control the welding time, or both.
  • Ultrasonic welding is a rapid welding method.
  • the ultrasonic welding performed in the present invention may allow a welding speed of between 0.1 mm.s' 1 and 50 mm.s' 1 .
  • the sonotrode(s) 61 may perform the welding of the acoustic component 120 to the acoustic skin 110 by moving at a welding speed of between 0.1 mm.s 1 and 50 mm.s 1 .
  • the ultrasonic welding is carried out so as to obtain continuous weld beads extending from one side of the acoustic component 120 to the other, i.e. passing through the acoustic component uninterruptedly. This provides a seal between the bases 121a of the hollow acoustic elements 121 and the acoustic skin 110, which provides excellent acoustic performance.
  • the sonotrode 61 welds the acoustic component 120 to the acoustic skin 110 by following paths extending from one edge of the acoustic component 120 to another edge of said acoustic component 120.
  • the paths followed by the sonotrode(s) 61 can extend in at least two general directions, so as to weld all the connecting edges 122.
  • a plurality of first paths extend in a first direction and a plurality of second paths extend in a second direction.
  • the sonotrode 61 welds the acoustic component 120 along a plurality of first paths Ti directed along a first direction Di, and along a plurality of second paths T 2 directed along a second direction D 2 .
  • the first and second directions Di and D 2 constitute general directions.
  • the first paths Ti followed by the sonotrode 61 extend from a first edge 120e of the acoustic component 120 to a second edge 120f of the acoustic component 120.
  • the second paths T 2 followed by the sonotrode 61 extend from a third edge 120c of the acoustic component 120 to a fourth edge 120d of the acoustic component 120.
  • the ultrasonic welding is carried out so as to obtain discontinuous weld beads extending from one side of the acoustic component to the other, the cumulative lengths of the discontinuities of the weld beads representing less than 50% of the total length less than 50% of the total length of the weld beads, or even representing less than 20% of the total length of the weld beads.
  • each discontinuity in a weld bead has a length less than or equal to 2 mm.
  • the ultrasonic welding is carried out so as to obtain weld beads passing through the acoustic component with short interruptions.
  • This provides a certain seal between the bases 121a of the hollow acoustic elements 121 and the acoustic skin 110, which allows good acoustic performance, while allowing the evacuation of fluids when the acoustic panel 100 is placed on a machine or a system in operation, for example an aircraft.
  • Such weld beads with interruptions can follow the same paths and directions as those described in the first welding mode.
  • a compacting device can be used to compress the connecting edges 122 against the acoustic skin 110 before the passage of the sonotrode 61.
  • the compacting device may take the form of one or more rollers configured to roll in contact with the tops 121b of the acoustic elements 121 of the acoustic component 120 before the sonotrode 61 passes.
  • the roller has a width greater than the diameter of the circle in which the base 121a of a hollow acoustic element 121 of the acoustic component 120 is inscribed.
  • the roller may be configured to cover, completely or partially, several hollow acoustic elements 121 simultaneously.
  • the roller may be configured to cover, completely or partially, two to ten hollow acoustic elements 121 simultaneously.
  • the roller is flexible so as not to damage the vertices 121b of the acoustic elements 121.
  • the flexibility of the roller allows to adapt to the curvatures of the acoustic component 120.
  • the pressure applied by the roller may be between 1 bar and 5 bars. Such pressures make it possible to apply a satisfactory pressure for welding, while not risking damaging or deforming the hollow acoustic elements 121.
  • the compacting device may take the form of one or more rollers 71 configured to roll in contact with the lower faces 122b of the connecting edges 122 of the acoustic component 120 before the sonotrode 61 passes.
  • the width of the roller 71 allows said roller 71 to pass between the hollow acoustic elements 121 in contact with the lower faces 122b of the connecting edges 122.
  • the pressure applied by the roller may be between 1 bar and 5 bars. Such pressures make it possible to apply a satisfactory pressure for welding, while not risking damaging or deforming the acoustic component 120.
  • the acoustic component 120 is assembled with the multicellular body 130, such that the upper edges 131a of the partitions 131 are fixed in contact with the lower faces 122b of the connecting edges 122 of the acoustic component 120.
  • the second assembly face 120b of the acoustic component 120 is fixed in contact with the first assembly face 130a of the multicellular body 130.
  • the assembly of the acoustic component 120 to the multicellular body 130 can for example be carried out by welding or by gluing.
  • the multicellular body 130 may already have a suitable curved shape before assembly, or may be shaped directly in contact with the acoustic component 120.
  • the fact that the acoustic component 120 is already assembled and bonded to the acoustic skin 110 before assembly of the multicellular body in this curved configuration makes it easier to assemble the multicellular body 130 so that the hollow acoustic elements 121 are present in the cells 132 of the multicellular body 130. If the multicellular body 130 is assembled to the acoustic component 120 by bonding, better control of the bonded interfaces is also obtained.
  • a closure skin 140 is present, the skin of the closures 140 is assembled with the multicellular body 130, such that the lower edges 131b of the partitions 131 are fixed in contact with the closure skin 140.
  • the second assembly face 130b of the multicellular body 130 is fixed in contact with the acoustic skin 140.
  • the assembly of the closure skin 140 to the multicellular body 130 can for example be carried out by welding or by gluing.
  • the closure skin 140 can also be formed directly by automatic deposition of fibers on the multicellular body 130, the heating tooling of the deposition head allowing the welding of the deposited strips with the lower edges 131b of the partitions 131.
  • the acoustic panel 100 is thus obtained.
  • the acoustic panel 100 can for example be used for acoustic attenuation in a nacelle or an aircraft engine, for a blade platform, for an aeronautical sleeve.
  • the acoustic panel 100 can for example be used to cover the internal fixed part (IFS) of a nacelle, the cowl of an aircraft fan, a sliding aeronautical sleeve, an aircraft air intake or an aircraft wing part.
  • IFS internal fixed part
  • the acoustic panel 100 is particularly suitable for the treatment of low frequencies.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un panneau acoustique (100) comprenant l'assemblage d'au moins un composant acoustique (120) avec une peau acoustique (110), ledit composant acoustique (120) comprenant une pluralité d'éléments acoustiques creux (121), les bases (121a) des éléments acoustiques creux (121) étant reliées les unes aux autres par des bords de liaison (122), l'assemblage comprenant la mise en contact de la peau acoustique (110) avec les bords de liaison (122) dudit composant acoustique (120), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre la fixation des bords de liaison (122) à la peau acoustique (110) par soudage par ultrasons.

Description

Description
Titre de l'invention : Fabrication d'un panneau acoustique par soudage par ultrasons
Domaine Technique
[0001] La présente invention se rapporte au domaine général des structures d'atténuation acoustiques. Elle concerne plus particulièrement les structures d'atténuation acoustiques utilisées pour réduire les bruits produits dans les moteurs d'avion comme dans les turbines à gaz ou échappement de ceux-ci.
Technique antérieure
[0002] Les panneaux d'atténuation acoustique sont typiquement constitués d’une plaque ou peau de surface acoustique perméable aux ondes acoustiques que l’on souhaite atténuer et d’une plaque ou peau pleine réfléchissante dite « plaque de fermeture », un corps multicellulaire étant disposé entre ces deux peaux. Le corps multicellulaire est généralement constitué par un ensemble de cloisons, par exemple en forme de nid d'abeille, délimitant une pluralité de cellules. De façon bien connue, de tels panneaux forment des résonateurs de type Helmholtz qui permettent d’atténuer dans une certaine gamme de fréquences les ondes acoustiques. Des panneaux d'atténuation acoustique de ce type sont notamment décrits dans les documents US 5 912 442 et GB 2 314 526.
[0003] Ces panneaux d'atténuation acoustique sont limités à des formes de cellules simples telle que celles des alvéoles disposées en nid d'abeille de type NIDA. La fréquence atténuée est inversement proportionnelle à l'épaisseur du panneau. En conséquence, lorsque l'on souhaite traiter des fréquences basses, il est nécessaire de recourir à des corps multicellulaires épais.
[0004] Une solution pour traiter des fréquences basses sans recourir à un corps multicellulaire trop épais est de placer des éléments acoustiques creux, par exemple des troncs de cône ouverts, dans les cellules du corps multicellulaire comme décrit dans le document FR 3 082 987. [0005] Pour fabriquer un tel panneau acoustique, il est ainsi nécessaire d'assembler la peau acoustique avec un composant acoustique formé par les éléments acoustiques creux, les éléments acoustiques creux avec le corps multicellulaire et le corps multicellulaire avec l'éventuelle peau de fermeture.
[0006] Dans certaines configurations, le panneau acoustique présente une forme complexe et courbe, par exemple une forme à double courbure. Le composant acoustique formé par les éléments acoustiques creux ne peut souvent pas être moulé directement avec une forme courbe, afin que lesdits éléments acoustiques creux restent démoulables. Le composant acoustique est donc moulé « à plat », puis mis en forme pour pouvoir introduire correctement les éléments acoustiques creux dans les cellules du corps multicellulaire. Or, de cette manière, les éléments acoustiques creux ne se positionnent pas toujours bien dans les cellules du corps multicellulaire.
[0007] Pour assembler les éléments acoustiques creux avec la peau acoustique, on peut utiliser de la colle. Toutefois, il existe un risque que la colle tombe à l'intérieur desdits éléments acoustiques creux. Or, la présence de colle à l'intérieur des éléments acoustiques creux entraînerait une altération des performances acoustiques. En outre, les éléments acoustiques creux sont réalisés en matériau thermoplastique, comprenant éventuellement des additifs pour faciliter le démoulage. Or, le collage de tels matériaux thermoplastiques est plus complexe à mettre en oeuvre que le collage de matériaux thermodurcissables. Ainsi, le collage des éléments acoustiques creux peut nécessiter des étapes supplémentaires de préparation des surfaces qui augmentent le coût du procédé.
[0008] L'assemblage des éléments acoustiques creux avec la peau acoustique peut également être réalisé par soudage par conduction. Toutefois, le risque de déformer les éléments acoustiques creux sous l'effet de la chaleur apportée par la conduction pour réaliser le soudage est important, alors qu'une telle déformation conduirait à une dégradation des performances acoustiques. Ce risque de déformation sous l'effet de la chaleur est d'autant plus élevé que les éléments acoustiques creux sont fins et peu épais.
Exposé de l'invention [0009] La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant une solution facile d'assemblage des éléments acoustiques creux à la peau acoustique sans risquer de diminuer les performances acoustiques du panneau acoustique obtenu.
[0010] A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication d'un panneau acoustique comprenant l'assemblage d'au moins un composant acoustique avec une peau acoustique, ledit composant acoustique comprenant une pluralité d'éléments acoustiques creux s'étendant depuis une base, les bases des éléments acoustiques creux étant reliées les unes aux autres par des bords de liaison, l'assemblage comprenant la mise en contact de la peau acoustique avec les bords de liaison dudit composant acoustique, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre la fixation des bords de liaison à la peau acoustique par soudage par ultrasons.
[0011] Ainsi, on réalise l'assemblage par soudage par ultrasons. En plus d'être une méthode de soudage très rapide, cette méthode présente l'avantage d'être très localisée, diminuant ainsi fortement le risque de déformation des éléments acoustiques creux par rapport à un soudage par conduction. En outre, par rapport aux solutions utilisant de la colle pour fixer les bords de liaison du composant acoustique à la peau acoustique, on évite que la colle tombe dans les éléments acoustiques creux et ne diminue ainsi les performances acoustiques du panneau acoustique.
[0012] En outre, dans le cas où l'on souhaite réaliser un panneau acoustique de forme complexe et courbe, le procédé de l'invention permet de faciliter la mise en forme progressive du panneau acoustique à la bonne courbure et de maintenir ladite forme souhaitée.
[0013] Les éléments acoustiques creux ont une forme se rétrécissant progressivement entre la base et un sommet.
[0014] Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le soudage par ultrasons est réalisé en appliquant au moins une sonotrode au contact des bords de liaison du composant acoustique ou des portions de la peau acoustique destinés à être soudés, ladite sonotrode transmettant aux bords de liaison du composant acoustique ou aux portions de la peau acoustique destinés à être soudés des ondes ultrasonores générées par un convertisseur de sorte à provoquer un échauffement localisé. Ainsi, ladite sonotrode transmet aux bords de liaison du composant acoustique ou aux portions de la peau acoustique destinés à être soudés des ondes ultrasonores générées par un convertisseur de sorte à provoquer un échauffement localisé au niveau de l'interface de contact entre les bords de liaison et la peau acoustique entraînant le soudage desdits bords de liaison à la peau acoustique.
[0015] Cette méthode de soudage par ultrasons est particulièrement adaptée pour souder les bords de liaison à la peau acoustique.
[0016] Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, un dispositif de compactage est utilisé pour comprimer les bords de liaison contre la peau acoustique avant le soudage par ultrasons.
[0017] La réalisation d'un compactage en amont permet de faciliter le soudage et d'améliorer la qualité de la soudure ainsi que son étanchéité.
[0018] Le dispositif de compactage peut prendre la forme d'au moins un rouleau configuré pour rouler au contact des sommets de plusieurs éléments acoustiques du composant acoustique avant le soudage par ultrasons.
[0019] Le dispositif de compactage peut prendre la forme d'au moins une roulette configurée pour rouler au contact des bords de liaison du composant acoustique avant le soudage par ultrasons.
[0020] Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, le soudage par ultrasons est réalisé de sorte à obtenir des cordons de soudure continus s'étendant de part en part du composant acoustique.
[0021] De tels cordons de soudure ininterrompus permettent de réaliser une étanchéité entre le composant acoustique et la peau acoustique, qui garantit d'excellentes performances acoustiques.
[0022] Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, le soudage par ultrasons est réalisé de sorte à obtenir des cordons de soudure discontinus s'étendant de part en part du composant acoustique, les longueurs cumulées des discontinuités des cordons de soudure représentant moins de 50% de la longueur totale des cordons de soudure.
[0023] Des cordons de soudure avec de telles courtes interruptions permettent d'obtenir une étanchéité raisonnable tout en permettant le passage de fluides. Par exemple, si le panneau acoustique est destiné à être positionné dans un aéronef, des discontinuités permettant le passage des fluides en fonctionnement sont souhaitables.
[0024] Selon un autre mode particulier de l'invention, le composant acoustique est réalisé en matériau thermoplastique.
[0025] Selon un autre mode particulier de l'invention, la peau acoustique est réalisée en matériau composite à matrice thermoplastique.
[0026] Selon un autre mode particulier de l'invention, au moins les portions de la peau acoustique destinées à être soudées aux bords de liaison du composant acoustique sont recouvertes par une couche de résine thermoplastique dépourvue de fibres.
[0027] Une telle couche de résine pure permet une meilleure maîtrise du soudage par ultrasons, en assurant une quantité de matière satisfaisante et homogène. La couche de résine pure peut également faciliter la transmission des vibrations et en assurant une propagation homogène et maîtrisée desdites vibrations.
[0028] Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, la peau acoustique présente une pluralité de perforations avant d'être assemblée avec le composant acoustique.
[0029] En réalisant les perforations avant l'assemblage, on s'affranchit du risque d'endommager les éléments acoustiques creux lors de la réalisation desdits perçages.
[0030] Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, le procédé comprend en outre l'assemblage d'au moins un corps multicellulaire avec un ou plusieurs composants acoustiques, l'assemblage entre le ou les corps multicellulaires et le ou les composants acoustiques étant réalisé de sorte que les sommets des éléments acoustiques creux soient disposés dans les cellules du ou des corps multicellulaires.
Brève description des dessins
[0031] [Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée d'un panneau acoustique obtenu par le procédé de l'invention.
[0032] [Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique en coupe du panneau acoustique de la figure 1.
[0033] [Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique en coupe illustrant la mise en contact du composant acoustique avec la peau acoustique.
[0034] [Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique en coupe illustrant le soudage du composant acoustique à la peau acoustique au moyen d'un dispositif de soudage par ultrasons.
[0035] [Fig. 5] La figure 5 est une vue de dessus schématique illustrant les trajectoires de la ou les sonotrodes du dispositif de soudage par ultrasons.
Description des modes de réalisation
[0036] Les figures 1 et 2 illustrent un exemple de panneau acoustique 100 comprenant dans l'ordre une peau acoustique 110, un composant acoustique 120 comprenant une pluralité d'éléments acoustiques creux 121, un corps multicellulaire 130 et une peau de fermeture 140.
[0037] La peau acoustique 110 a pour fonction de laisser passer les ondes sonores à atténuer à l'intérieur du panneau acoustique 100. A cet effet, la peau acoustique 110 comprend une pluralité de perforations 111, comme illustré sur les figures 1 et 2. Chaque perforation 111 de la peau acoustique 110 correspond de préférence à une cellule du corps multicellulaire 130 et à un élément acoustique creux 121 du composant acoustique 120. La peau acoustique 110 peut présenter une épaisseur comprise entre 1 mm et 5 mm, par exemple 2 mm.
[0038] La peau acoustique 110 peut être réalisée de manière bien connue par estampage, par placement automatique de fibres dit « AFP » pour « Automated Fiber Placement », ou par drapage automatique de ruban dit « ATL » pour « Automated Tape Lying ». D'autres procédés peuvent également être utilisés pour fabriquer la peau acoustique 110, comme le drapage manuel.
[0039] La peau acoustique 110 peut être réalisée en matériau thermoplastique, par exemple en matériau composite à matrice thermoplastique comprenant des fibres. Les fibres peuvent être en carbone, en verre ou en aramide. La peau acoustique 110 peut ne pas comprendre de fibres. La matrice thermoplastique peut être réalisée par exemple en polyaryléthercétone (PAEK), en polyéthercétonecétone (PEKK), en polyétherimide (PEI), en polysulfure de phénylène (PPS), en polyéthersulfone (PESU) ou en polycarbonate (PC).
[0040] Afin de faciliter l'étape de soudage par ultrasons, au moins les portions de la peau acoustique 110 destinées à être soudées au composant acoustique 120 sont recouvertes par une couche de résine thermoplastique dépourvue de fibres. En effet, une telle couche de résine thermoplastique permet d'assurer une quantité de matière satisfaisante et homogène, afin d'obtenir un soudage mieux maîtrisé.
[0041] La peau de fermeture 140 correspond à une surface pleine destinée à réfléchir les ondes sonores entrant dans le panneau acoustique 100. La peau de fermeture 140 peut être un élément constitutif du panneau acoustique, comme dans l'exemple décrit ici, ou correspondre à une structure d'un objet, par exemple un moteur d'avion. Dans ce dernier cas, le panneau acoustique ne comporte pas de peau de fermeture et est directement monté sur la structure de l'objet. La peau de fermeture 140 peut présenter une épaisseur comprise entre 1 mm et 5 mm, par exemple 2 mm.
[0042] La peau de fermeture 140 peut être réalisée de manière bien connue par estampage, par placement automatique de fibres dit « AFP » pour « Automated Fiber Placement », ou par drapage automatique de ruban dit « ATL » pour « Automated Tape Lying ». D'autres procédés peuvent également être utilisés pour fabriquer la peau de fermeture 140. Par exemple, la peau de fermeture peut être précuite puis assemblée par collage sur le corps multicellulaire, ou peut être formée et cuite directement sur le corps multicellulaire. [0043] La peau de fermeture 140 peut être réalisée en matériau composite comprenant des fibres, par exemple un matériau composite à base de fibres de carbone imprégnées d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable. La peau de fermeture 140 peut ne pas comprendre de fibres. La peau acoustique 110 peut être réalisée en matériau thermoplastique, par exemple en matériau composite à matrice thermoplastique comprenant des fibres. Les fibres peuvent être en carbone, en verre ou en aramide. La matrice thermoplastique peut être réalisée par exemple en polyaryléthercétone (PAEK), en polyéthercétonecétone (PEKK), en polyétherimide (PEI), en polysulfure de phénylène (PPS), en polyéthersulfone (PESU) ou en polycarbonate (PC).
[0044] Le corps multicellulaire 130 comprend une pluralité de cloisons 131 qui forment un réseau de nervures, délimitant ainsi des cellules 132. Les cloisons 131 s'étendent chacune entre un bord supérieur 131a et un bord inférieur 131b. Les bords supérieurs 131a des cloisons 131 définissent une première face d'assemblage 130a du corps multicellulaire 130. Les bords inférieurs 131b des cloisons 131 définissent une deuxième face d'assemblage 130b du corps multicellulaire 130. Ainsi, les cellules 132 s'étendent de la première face d'assemblage 130a à la deuxième face d'assemblage 130b du corps multicellulaire 130.
[0045] Les hauteurs HI30 des cellules 132 du corps multicellulaire 130 sont choisies de sorte à obtenir un traitement des fréquences intéressantes selon l'utilisation qui sera faite du panneau acoustique 100.
[0046] Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, les cellules 132 du corps multicellulaire 130 présentent une section hexagonale. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les cellules 132 du corps multicellulaire 130 présentent une section carrée, rectangulaire, ronde ou autre.
[0047] Le corps multicellulaire 130 peut être réalisé en matériau polymère, composite ou métallique, par fabrication additive ou selon les moyens conventionnels. Le corps multicellulaire 130 peut également être réalisé de manière bien connue en matériau thermoplastique par injection, pliage ou assemblage de tubes. Le matériau thermoplastique peut être chargé avec des fibres courtes ou avec des fibres longues. Le corps multicellulaire 130 peut ne pas être chargé. [0048] Le composant acoustique 120 comprend une pluralité d'éléments acoustiques creux 121 ayant chacun une forme se rétrécissant progressivement entre une base 121a et un sommet 121b. Les éléments acoustiques creux 121 sont reliés les uns aux autres par un ou plusieurs bords de liaison 122. Les bords de liaison 122 comprennent une face supérieure 122a, située sur le même plan que les bases 121a des éléments acoustiques creux 121, et une face inférieure 122b opposée à la face supérieure 122a. Les bases 121a des éléments acoustiques creux 121 et les faces supérieures 122a des bords 122 définissent une première face d'assemblage 120a du composant acoustique 120. La première face d'assemblage 120a du composant acoustique 120 est destinée à être assemblée au contact de la peau acoustique 110. Les faces inférieures 122b des bords 122 définissant une deuxième face d'assemblage 120b du composant acoustique 120. La deuxième face d'assemblage 120b du composant acoustique 120 est destinée à être assemblée au contact du corps multicellulaire 130. Plus précisément, la deuxième face d'assemblage 120b du composant acoustique 120 est destinée à être assemblée au contact de la première face d'assemblage 130a du corps multicellulaire 130.
[0049] Dans l'exemple présenté sur les figures 1 et 2, les éléments acoustiques creux 121 présentent une forme pyramidale. On ne sort cependant pas du cadre de l'invention si les éléments acoustiques creux présentent par exemple une forme conique, en spirale ou en entonnoir. Dans l'exemple présenté sur les figures 1 et 2, les éléments acoustiques creux 121 présentent une symétrie. On ne sort cependant pas du cadre de l'invention si les éléments acoustiques creux sont asymétriques.
[0050] Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, les bases 121a des éléments acoustiques creux 121 présentent une géométrie hexagonale. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les bases des éléments acoustiques creux présentent une autre géométrie, par exemple une géométrie circulaire, carrée ou rectangulaire. Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, les sommets 121b des éléments acoustiques creux 121 présentent une géométrie hexagonale. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les sommets des éléments acoustiques creux présentent une autre géométrie, par exemple une géométrie circulaire, carrée ou rectangulaire. [0051] Les éléments acoustiques creux 121 peuvent présenter une épaisseur de paroi comprise entre 0,25 mm et 2 mm. De préférence, les éléments acoustiques creux 121 ont une épaisseur inférieure à 1 mm, par exemple inférieure ou égale à 0,5 mm, par exemple comprise entre 0,3 mm et 0,5 mm. Une épaisseur aussi réduite permet notamment de conférer une souplesse importante au composant acoustique 120, ce qui permet de faciliter sa mise en forme et son assemblage contre la peau acoustique 110.
[0052] De préférence, la base 121a des éléments acoustiques creux 121 est incluse dans un cercle dont le diamètre est compris entre 8 mm et 25 mm. Par exemple, la base 121a des éléments acoustiques creux 121 est incluse dans un cercle de 20 mm de diamètre. De préférence, le sommet 121b des éléments acoustiques creux 121 est inclus dans un cercle dont le diamètre est compris entre 1 mm et 10 mm. Par exemple, le sommet 121b des éléments acoustiques creux 121 est inclus dans un cercle de 5 mm de diamètre.
[0053] De préférence, la hauteur H120 des éléments acoustiques creux 121 est comprise entre 5 mm et 100 mm, et de préférence entre 5 mm et 50 mm. Par exemple, la hauteur H120 des éléments acoustiques creux 121 est de 20 mm. La hauteur H120 des éléments acoustiques creux 121 est inférieure à la hauteur Hi30 des cellules 132 du corps multicellulaire 130.
[0054] Le composant acoustique 120 peut être réalisé de manière bien connue par fabrication additive, injection ou estampage.
[0055] Le composant acoustique 120 peut également être réalisé de manière bien connue par injection-compression d'un matériau thermoplastique. L'injection- compression consiste à injecter la matière dans un moule entrouvert. Ainsi, même si la matière se fige, les canaux s'obstruent moins. Lorsque la matière est répartie dans l'ensemble du moule, celui-ci est complètement fermé par un effort de fermeture pour revenir à la bonne cote. Cela permet d'obtenir des épaisseurs de parois pour les composants acoustiques plus fines qu'avec un procédé d'injection classique.
[0056] Le composant acoustique 120 peut également être réalisé de manière bien connue par injection avec pilotage de la température de l'outillage d'un matériau thermoplastique. L'injection avec pilotage de la température de l'outillage consiste à contrôler la température de l'outillage ou du moule au moyen d'un système d'asservissement de la température de l'outillage, par exemple avec un fluide caloporteur ou avec de l'air.
[0057] Le composant acoustique 120 est de préférence réalisé en matériau thermoplastique pour faciliter sa fabrication. Le composant acoustique 120 est de préférence réalisé en matériau thermoplastique amorphe pour faciliter sa mise en forme. Le composant acoustique 120 peut par exemple être réalisé en polyétherimide (PEI) ou en polyéthersulfone (PESU) pour faciliter sa fabrication et sa mise en forme après fabrication.
[0058] Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, le panneau acoustique 100 ne comprend qu'un unique corps multicellulaire et qu'un unique composant acoustique. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si le panneau acoustique comprend plusieurs corps multicellulaires superposés. On ne sort pas non plus du cadre de l'invention si le panneau acoustique comprend plusieurs composants acoustiques. Dans cette configuration, un composant acoustique peut présenter une largeur comprise entre 200 mm et 1000 mm et une longueur comprise entre 200 mm et 1000 mm. Le panneau acoustique peut également comprendre des peaux acoustiques intermédiaires délimitant différents étages dudit panneau acoustique.
[0059] L'assemblage du composant acoustique 120 avec la peau acoustique 110 comprend une étape de mise en contact, éventuellement une étape de maintien en position et une étape de soudage.
[0060] Lors de l'étape de mise en contact, on dispose le composant acoustique 120 au contact de la peau acoustique 110, comme illustré sur la figure 3. Plus précisément, on dispose la première face d'assemblage 120a du composant acoustique 120 au contact de la peau acoustique 110, c'est-à-dire que l'on dispose les faces supérieures 122a des bords 122 au contact de la peau acoustique 110.
[0061] De préférence, la peau acoustique 110 présente déjà les perforations 111 avant d'être assemblée au composant acoustique 120. Dans cette configuration, le composant acoustique 120 est disposé au contact de la peau acoustique 110 de sorte que les perforations 111 débouchent à l'intérieur des éléments acoustiques creux 121 et non sur les bords de liaison 122. En réalisant les perforations 111 de la peau acoustique 110 avant l'assemblage, on évite le risque que les éléments acoustiques creux 121 soient endommagés par une étape de perforation après assemblage.
[0062] La mise en contact peut être réalisée manuellement, ou au moyen d'un robot et de préhenseurs. L'utilisation d'un robot permet d'automatiser l'assemblage. La peau acoustique 110 peut être disposée sur un outillage fixe ou mobile.
[0063] On réalise ensuite le maintien en position du composant acoustique 120 au contact de la peau acoustique 110, c'est-à-dire le maintien en position des faces supérieures 122a des bords 122 au contact de la peau acoustique 110. Ce maintien en position se poursuivra durant l'étape de soudage, afin d'assurer un soudage satisfaisant. De préférence, le maintien en position est réalisé en appliquant une pression de telle sorte que les faces supérieures 122a des bords 122 soient pressées contre la peau acoustique 110. Le soudage est ainsi facilité.
[0064] Le maintien en position peut être réalisé manuellement, ou au moyen d'un robot et de préhenseurs. L'utilisation d'un robot permet d'automatiser l'assemblage. Le robot utilisé pour le maintien en position est de préférence le même que celui utilisé pour la mise en contact. La peau acoustique 110 peut être disposée sur un outillage fixe ou mobile, de préférence sur le même outillage que celui utilisé pour la mise en contact.
[0065] On procède ensuite à l'étape de soudage par ultrasons, comme illustré sur les figures 4 et 5.
[0066] L'étape de soudage par ultrasons est de préférence réalisée au moyen d'une ou plusieurs sonotrodes 61. L'étape de soudage peut être réalisée au moyen d'un dispositif 60 de soudage par ultrasons comprenant au moins une sonotrode 61, un convertisseur 63 et un générateur 64.
[0067] Le générateur 64 est configuré pour alimenter en énergie le convertisseur 63, de préférence en énergie électrique. Le convertisseur 63 est configuré pour convertir l'énergie fournie par le générateur 64 en énergie mécanique. Le convertisseur 63 peut classiquement être un convertisseur piézo-électrique. La sonotrode 61 est configurée pour transmettre le mouvement mécanique fourni par le convertisseur 63 à la pièce à souder, ici au composant acoustique 120. Le convertisseur 63 peut générer des ondes mécaniques ultrasoniques dont la fréquence est comprise entre 16 kHz et 10 000 kHz.
[0068] Le dispositif 60 de soudage par ultrasons peut comprendre en outre de manière bien connue un amplificateur 62 disposé entre la sonotrode 61 et le convertisseur 63. L'amplificateur 62 est configuré pour amplifier le mouvement mécanique transmis par le convertisseur 63 à la sonotrode 61.
[0069] La ou les sonotrodes 61 sont configurées pour pouvoir se déplacer entre les éléments acoustiques creux 121 au contact des faces inférieures 122b des bords de liaison 122 du composant acoustique 120. Ainsi, la largeur de la sonotrode 61 permet le passage de ladite sonotrode 61 entre les éléments acoustiques creux 121.
[0070] La ou les sonotrodes 61 peuvent être munies d'un embout 61a à leur extrémité. L'embout 61a est configuré pour être directement au contact du composant acoustique 120 et pour transmettre le mouvement mécanique audit composant acoustique 120. Le ou les embouts 61a peuvent être interchangeables. L'embout 61a peut présenter plusieurs formes. Dans l'exemple illustré sur la figure 4, l'embout 61a comprend une forme évasée dont la largeur augmente depuis l'extrémité de la sonotrode 61. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si l'embout 61a présente une autre forme, par exemple une forme conique, une forme pyramidale, une forme en escalier, une forme arrondie, une forme en pointe, une forme de pelle, une forme de cloche ou une forme rectangulaire. L'extrémité de l'embout 61a correspondant à l'extrémité de la sonotrode 61 peut être incluse dans un cercle dont le diamètre est compris entre 1 mm et 2 mm.
[0071] Le dispositif 60 de soudage peut comprendre en outre un système de paramétrage (non représenté). Le système de paramétrage est configuré pour contrôler l'énergie transférée à la pièce à souder, ou pour contrôler le temps de soudure, ou pour les deux. [0072] Le soudage par ultrasons est une méthode de soudage rapide. Le soudage par ultrasons réalisé dans la présente invention peut permettre une vitesse de soudage comprise entre 0,1 mm.s'1 et 50 mm.s'1. Par exemple, la ou les sonotrodes 61 peuvent réaliser le soudage du composant acoustique 120 à la peau acoustique 110 en se déplaçant à une vitesse de soudage comprise entre 0,1 mm.s 1 et 50 mm.s 1.
[0073] Plusieurs modes de soudage par ultrasons sont possibles dans le cadre de la présente invention.
[0074] Selon un premier mode de soudage, le soudage par ultrasons est réalisé de sorte à obtenir des cordons de soudure continus s'étendant de part en part du composant acoustique 120, c'est-à-dire traversant le composant acoustique de manière ininterrompue. On obtient ainsi une étanchéité entre les bases 121a des éléments acoustiques creux 121 et la peau acoustique 110, ce qui permet d'excellentes performances acoustiques.
[0075] Dans ce premier mode de soudage, la sonotrode 61 soude le composant acoustique 120 à la peau acoustique 110 en suivant des trajets s'étendant d'un bord du composant acoustique 120 à un autre bord dudit composant acoustique 120. Les trajets suivis par la ou les sonotrodes 61 peuvent s'étendre suivant au moins deux directions générales, de sorte à souder tous les bords de liaison 122. Ainsi, une pluralité de premiers trajets s'étend suivant une première direction et une pluralité de deuxièmes trajets s'étend suivant une deuxième direction.
[0076] Dans l'exemple schématique illustré sur la figure 5, la sonotrode 61 soude le composant acoustique 120 selon une pluralité de premiers trajets Ti dirigés suivant une première direction Di, et selon une pluralité de deuxièmes trajets T2 dirigés suivant une deuxième direction D2. Les première et deuxième directions Di et D2 constituent des directions générales. Les premiers trajets Ti suivis par la sonotrode 61 s'étendent d'un premier bord 120e du composant acoustique 120 à un deuxième bord 120f du composant acoustique 120. Les deuxièmes trajets T2 suivis par la sonotrode 61 s'étendent d'un troisième bord 120c du composant acoustique 120 à un quatrième bord 120d du composant acoustique 120. [0077] Selon un deuxième mode de soudage, le soudage par ultrasons est réalisé de sorte à obtenir des cordons de soudure discontinus s'étendant de part en part du composant acoustique, les longueurs cumulées des discontinuités des cordons de soudure représentant moins de 50% de la longueur totale moins de 50% de la longueur totale des cordons de soudure, voire représentant moins de 20% de la longueur totale des cordons de soudure. De préférence, chaque discontinuité dans un cordon de soudure présente une longueur inférieure ou égale à 2 mm. Ainsi, le soudage par ultrasons est réalisé de sorte à obtenir des cordons de soudure traversant le composant acoustique avec de courtes interruptions. On obtient ainsi une certaine étanchéité entre les bases 121a des éléments acoustiques creux 121 et la peau acoustique 110, ce qui permet de bonnes performances acoustiques, tout en permettant l'évacuation des fluides lorsque le panneau acoustique 100 sera disposé sur une machine ou un système en fonctionnement, par exemple un aéronef.
[0078] De tels cordons de soudure avec interruptions peuvent suivre les mêmes trajets et directions que ceux décrits dans le premier mode de soudage.
[0079] Dans le cadre du procédé de l'invention, un dispositif de compactage peut être utilisé pour comprimer les bords de liaison 122 contre la peau acoustique 110 avant le passage de la sonotrode 61.
[0080] Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif de compactage peut prendre la forme d'un ou de plusieurs rouleaux configurés pour rouler au contact des sommets 121b des éléments acoustiques 121 du composant acoustique 120 avant le passage de la sonotrode 61. Le rouleau présente une largeur supérieure au diamètre du cercle dans lequel est inscrite la base 121a d'un élément acoustique creux 121 du composant acoustique 120. Ainsi, le rouleau peut être configuré pour recouvrir, complètement ou partiellement, plusieurs éléments acoustiques creux 121 simultanément. Par exemple, le rouleau peut être configuré pour recouvrir, complètement ou partiellement, deux à dix éléments acoustiques creux 121 simultanément. Le rouleau est souple de sorte à ne pas endommager les sommets 121b des éléments acoustiques 121. Dans le cas où le composant acoustique 120 est soudé à la peau acoustique 110 de sorte à former un ensemble de forme courbée, par exemple à double courbure, la souplesse du rouleau permet de s'adapter aux courbures du composant acoustique 120. La pression appliquée par le rouleau peut être comprise entre 1 bar et 5 bars. De telles pressions permettent d'appliquer une pression satisfaisante pour le soudage, tout en ne risquant pas d'abîmer ou de déformer les éléments acoustiques creux 121.
[0081] Selon un deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 5, le dispositif de compactage peut prendre la forme d'une ou de plusieurs roulettes 71 configurées pour rouler au contact des faces inférieures 122b des bords de liaison 122 du composant acoustique 120 avant le passage de la sonotrode 61. Ainsi, la largeur de la roulette 71 permet le passage de ladite roulette 71 entre les éléments acoustiques creux 121 au contact des faces inférieures 122b des bords de liaison 122. La pression appliquée par la roulette peut être comprise entre 1 bar et 5 bars. De telles pressions permettent d'appliquer une pression satisfaisante pour le soudage, tout en ne risquant pas d'abîmer ou de déformer le composant acoustique 120.
[0082] Afin de fabriquer le panneau acoustique 100, le composant acoustique 120 est assemblé avec le corps multicellulaire 130, de sorte que les bords supérieurs 131a des cloisons 131 soient fixés au contact des faces inférieures 122b des bords de liaison 122 du composant acoustique 120. Ainsi, la deuxième face d'assemblage 120b du composant acoustique 120 est fixée au contact de la première face d'assemblage 130a du corps multicellulaire 130. L'assemblage du composant acoustique 120 au corps multicellulaire 130 peut par exemple être réalisé par soudage ou par collage.
[0083] Si la peau acoustique 110 et le composant acoustique 120 assemblés présentent une forme courbe, le corps multicellulaire 130 peut déjà présenter une forme courbe adaptée avant assemblage, ou peut être mis en forme directement au contact du composant acoustique 120. Le fait que le composant acoustique 120 soit déjà assemblé et lié à la peau acoustique 110 avant l'assemblage du corps multicellulaire dans cette configuration courbe permet de faciliter l'assemblage du corps multicellulaire 130 de sorte que les éléments acoustiques creux 121 soient présents dans les cellules 132 du corps multicellulaire 130. Si le corps multicellulaire 130 est assemblé au composant acoustique 120 par collage, on obtient également ainsi une meilleure maîtrise des interfaces collées. [0084] Si une peau de fermeture 140 est présente, la peau des fermetures 140 est assemblée avec le corps multicellulaire 130, de sorte que les bords inférieurs 131b des cloisons 131 soient fixés au contact de la peau de fermeture 140. Ainsi, la deuxième face d'assemblage 130b du corps multicellulaire 130 est fixée au contact de la peau acoustique 140. L'assemblage de la peau de fermeture 140 au corps multicellulaire 130 peut par exemple être réalisé par soudage ou par collage. La peau de fermeture 140 peut également être formée directement par dépose automatique de fibres sur le corps multicellulaire 130, l'outillage de chauffe de la tête de dépose permettant le soudage des bandes déposées avec les bords inférieurs 131b des cloisons 131.
[0085] On obtient ainsi le panneau acoustique 100. Le panneau acoustique 100 peut par exemple être utilisé pour l'atténuation acoustique dans une nacelle ou un moteur d'aéronef, pour une plateforme d'aube, pour un manchon aéronautique. Le panneau acoustique 100 peut par exemple être utilisé pour recouvrir la partie fixe interne (IFS) d'une nacelle, le capot d'une soufflante d'aéronef, un manchon aéronautique coulissant, une entrée d'air d'aéronef ou une pièce de voilure d'avion. Le panneau acoustique 100 est particulièrement adapté pour le traitement des basses fréquences.
[0086] L'expression « compris(e) entre ... et ... » doit se comprendre comme incluant les bornes.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de fabrication d'un panneau acoustique (100) comprenant l'assemblage d'au moins un composant acoustique (120) avec une peau acoustique (110), ledit composant acoustique (120) comprenant une pluralité d'éléments acoustiques creux (121) s'étendant depuis une base, les bases (121a) des éléments acoustiques creux (121) étant reliées les unes aux autres par des bords de liaison (122), l'assemblage comprenant la mise en contact de la peau acoustique (110) avec les bords de liaison (122) dudit composant acoustique (120), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre la fixation des bords de liaison (122) à la peau acoustique (110) par soudage par ultrasons et en ce qu'un dispositif de compactage (71) est utilisé pour comprimer les bords de liaison (122) contre la peau acoustique (110) avant le soudage par ultrasons.
[Revendication 2] Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel le soudage par ultrasons est réalisé en appliquant au moins une sonotrode (61) au contact des bords de liaison (122) du composant acoustique (120) ou des portions de la peau acoustique (110) destinés à être soudés, ladite sonotrode (61) transmettant aux bords de liaison (122) du composant acoustique (120) ou aux portions de la peau acoustique (110) destinés à être soudés des ondes ultrasonores générées par un convertisseur (63) de sorte à provoquer un échauffement localisé.
[Revendication 3] Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le soudage par ultrasons est réalisé de sorte à obtenir des cordons de soudure continus s'étendant de part en part du composant acoustique (120).
[Revendication 4] Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le soudage par ultrasons est réalisé de sorte à obtenir des cordons de soudure discontinus s'étendant de part en part du composant acoustique (120), les longueurs cumulées des discontinuités des cordons de soudure représentant moins de 50% de la longueur totale des cordons de soudure.
[Revendication 5] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le composant acoustique (120) est réalisé en matériau thermoplastique.
[Revendication 6] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la peau acoustique (110) est réalisée en matériau composite à matrice thermoplastique.
[Revendication 7] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins les portions de la peau acoustique (110) destinées à être soudées aux bords de liaison (122) du composant acoustique (120) sont recouvertes par une couche de résine thermoplastique dépourvue de fibres.
[Revendication 8] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la peau acoustique (110) présente une pluralité de perforations (111) avant d'être assemblée avec le composant acoustique (120).
[Revendication 9] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le dispositif de compactage est formé par au moins un rouleau configuré pour rouler au contact des sommets (121b) des éléments acoustiques (121) du composant acoustique (120).
[Revendication 10] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le dispositif de compactage est formé par au moins une roulette (71) configurée pour rouler au contact des bords de liaison (122) du composant acoustique (120).
[Revendication 11] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, le procédé comprenant en outre l'assemblage d'au moins un corps multicellulaire (130) avec un ou plusieurs composants acoustiques (120), l'assemblage entre le ou les corps multicellulaires (130) et le ou les composants acoustiques (120) étant réalisé de sorte que les sommets (121b) des éléments acoustiques creux (121) soient disposés dans les cellules (132) du ou des corps multicellulaires (130).
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