Brevet FR2161799A1 — publié le 19730713

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de structures alvéolaires rigides ainsi que les structures obtenues selon ce procédé. L'invention est notamment applicable à la fabrication de miroirs astronomiques telle miroirs de télescopes, mais peut également être appliquée à la réalisation de structures rigides différentes réalisées en un matériau déformable à la chaleur tel que verre, matière thermoplastique et autres. On sait que les miroirs astronomiques sont usuellement constitués en une matière vitreuse, comme par exemple du verre borosilicate, verre alumine-silicate, verre pyrex, verre de silice, choisis pour leurs faibles coefficients de dilatation, leur homogénéité et leur aptitude au polissage. Dans la pratique, de tels miroirs atteignent des poids importants, en raison de l'épaisseur importante qui est nécessaire pour éviter la déformation du miroir sous son propre poids, épaisseur qui est souvent de l'ordre du 1/6 du diamètre du miroir. Pour des diamètres importants, le poids devient considérable et nécessite un surdimensionnement onéreux des mécanismes de l'instrument astronomique qui comprend le miroir. On a déjà cherché à alléger ces miroirs de diverses façons, notamment en pratiquant des cavités sur la face non réfléchissante ou en réalisant des miroirs avec deux plaques entretoisées par des éléments cylindriques. Ces procédés sont cependant onéreux et ne permettent pas d'alléger le miroir au delà d'une certaine limite. La présente invention se propose de fournir un procédé permettant de fabriquer de façon économique des structures alvéolaires, notamment des miroirs astronomiques, présentant une rigidité particulièrement élevée pour un poids aussi faible que possible. L'invention a pour objet un procédé de fabrication de structures alvéolaires rigides en un matériau déformable à la chaleur, caractérisé par le fait que l'on dispose entre deux plateaux une pluralité d'éléments cylindriques creux à section circulaire réalisée en matériau déformable à la chaleur, lesdits éléments étant disposés côte à cote avec leurs axes aux sommets d'une maille triangulaire, en étant en contact ou peu écartés les uns des autres, que l'on établit un vide au moins partiel entre lesdits éléments en maintenant une pression à l'intérieur desdits éléments et que l'on chauffe lesdits éléments de façon que leurs parois cylindriques se déforment sous l'effet de la pression intérieure et, venant en contact les unes avec les autres, forment une structure alvéolaire dont les alvéoles prennent une section sensiblement hexagonale. Dans une forme de réalisation préférée, destinée notamment à la réalisation des miroirs astronomiques, on réalise des tubes de verre fermés à leurs deux extrémités, en maintenant une pression intérieure, par exemple la pression atmosphérique, et l'on dispose ces tubes côte à côte entre deux plaques de verre parallèles, à la suite de quoi cet assemblage est maintenu entre deux plateaux dans une carcasse indéformable dans laquelle on fait le vide en chauffant à une température à laquelle-ce matériau devient suffisamment visqueux pour se déformer et assurer le soudage des élé- ments entre eux. On peut aussi placer simplement l'assemblage dans un four dans lequel on peut pratiquer un vide plus ou moins poussé. Cependant, dans certaines applications il est possible de n'utiliser qu'une seule plaque disposée contre les tubes juxtaposés. Il est aussi possible de réaliser des structures alvéolaires sans utiliser de telles plaques, les éléments tubulaires juxtaposés étant maintenus entre deux plateaux de la carcasse pendant la déformation qui les soude les uns aux autres en leur conférant une section sensiblement hexagonale. On entend par section circulaire des éléments cylindriques, une section présentant généralement une forme de cercle, ou voisine d'un cercle telle qu'une ellipse ou encore un polygone régulier ayant suffisamment de côtés. La température à laquelle on porte les éléments dépend de la nature de l'élément. Elle est par exemple de l'ordre de 9000C pour le verre pyrex, de 1400 à 15000C pour la silice. Après déformation et soudage, on effectue avantageusement un refroidissement lent et contrôlé permettant de revenir à la température ambiante sans laisser subsister de tensions internes dans la structure réalisée. Dans le cas notamment de la réalisation d'un miroir astronomique, on peut avantageusement percer des trous dans le plaque opposée à laplaque subissant le traitement optique de façon à mettre l'intérieur des alvéoles hexagonaux en communication avec l'atmosphère. L'invention a également pour objet les structures alvéolaires rigides, et notamment les miroirs astronomiques, obtenus selon ce procédé. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, ainsi que du dessin annexé dans lequel la figure 1 représente une vue schématique en coupe de la structure en cours de réalisation dans la carcasse, la figure 2 représente une vue schématique en coupe II II de la structure avant déformation, la figure 3 représente une vue en coupe schématique II Il de la structure terminée. Pour réaliser un miroir astronomique en verre borosilicate, on dispose à l'intérieur d'une carcasse 1, deux plaques de verre 2, 3, entre lesquelles on a disposé une pluralité d'éléments cylindriques 4 juxtaposés de façon à occuper le minimum d'espace, ceci étant obtenu en disposant les éléments 4 les uns contre les autres de façon qu'un élément donné soit entouré de six éléments adjacents, sauf s'il s'agit d'un élément de la périphérie. On voit sur la figure 2 une telle disposition dans-laquelle les axes des éléments passent par les sommets d'un réseau à mailles triangulaires. Les éléments cylindriques 4 sont creux et fermés à leurs parties inférieure et supérieure par des parois de verre, la pression atmosphérique ayant été maintenue à l'intérieur des éléments cylindriques 4 pendant leur fermeture. Comme on le voit sur la figure 1, les parois de fermeture des éléments cylindriques sont bombées, mais elles pourraient également être planes. L'assemblage ainsi disposé est placé entre deux plateaux 5 et 6 de la carcasse 1, ces plateaux étant réunis au moyen d'entretoises à l'aide de tiges filetées convenables 7. L'intérieur de la carcasse 1 présente ainsi sensiblement la forme et les dimensions de l'ébauche de miroir qui doit être réalisé. Les parois de la carcasse, y compris les plateaux 5 et 6 sont avantageusement réalisées en un matériau résistant mécaniquement et ne s'accrochant pas à la matière vitreuse du miroir lors de l'élévation de température. La carcasse peut ainsi être avantageusement réalisée en graphite. Lorsque la carcasse 1 a été hermétiquement fermée, on y fait le vide de façon à éliminer la partie la plus importante des gaz de l'atmosphère qui se trouvent compris dans la carcasse, notamment entre les éléments 4. La forme bombée des parois supérieure et inférieure des éléments 4 facilite le passage de l'air vers les orifices d'aspiration de la pompe à vide. En même temps que l'on établit le vide dans la carcasse, on élève par tout moyen convenable la température de la carcasse jusqu'à ce que le matériau formant le miroir devienne suffisamment visqueux. Dans ces conditions, sous l'effet de la dépression résultant d'une part de l'établissement du vide, et d'autre part du maintien de la pression atmosphérique à l'intérieur des éléments tubulaires 4, les parois de ces éléments tubulaires vont se déformer de façon régulière et occuper toute la place disponible de sorte que l'on obtient finalement une structure à section sensiblement hexagonale comme représenté sur la figure 3 qui représente, à une échelle agrandie, l'état des éléments 4 après cette déformation. En même temps que s'effectue cette déformation, qui donne à la carcasse une structure en nid d'abeille particulièrement rigide et résistante, les parois inférieure et supérieure des éléments 4 viennent s'appliquer sous l'effet de la pression, contre les plaques de verre 2 et 3, dont les surfaces sont elles-mêmes ramollies sous l'effet de la température, ce qui fait qu'une liaison intime s'établit entre les éléments déformés 4 et les plaques 2 et 3. On comprend que l'on obtient de cette façon une structure particulièrement rigide et indéformable du fait que l'entretoisement en nid d'abeille réalisé entre les deux plaques 2 et 3 présente une rigidité optimale dans toutes les directions et ceci pour un poids minimal. Une fois que les éléments 4 se sont soudés entre eux en prenant des sections hexagonales comme représenté sur la figure 3 et que ces éléments 4 se sont soudés aux deux plaques 2 et 3, on refroidit la carcasse de façon contrôlée pour éviter l'apparition de contraintes thermiques dans la structure ainsi réalisée. A la fin du refroidissement, on sort la structure de la carcasse et l'on fore des orifices traversant la plaque 3, si c'est la plaque 2 qui est destinée à recevoir le traitement optique, de façon à mettre l'intérieur des éléments déformés et accolés 4 en communication avec l'atmosphère. On obtient dans la partie centrale du miroir des sections hexagonales d'éléments 4 extrêmement régulières. Par contre, vers la périphérie du miroir on observe une certaine déformation de ces sections, du fait que les éléments 4 périphériques ne sont pas complètement entourés d'autres éléments semblables. Ceci n'est cependant pas gênant et ces déformations seront d'autant plus atténuées que les éléments tubulaires 4 seront de diamètre plus petit. D'une manière générale il est préférable d'ailleurs d'utiliser des éléments relativement petits car on augmente encore la rigidité et l'indéformabilité de l'ensemble. L'invention a été décrite sous forme d'un procédé de réalisation de miroirs astronomiques. Toutefois, il est bien entendu qu'il serait possible de réaliser des structures alvéolaires rigides ayant d'autres destinations et pouvant être réalisées en des matériaux thermoplastiques différents du verre. En outre, il serait possible, pour de telles structures, de ne pas prévoir de plaques telles que 2 et 3 ou de ne prévoir qu'une seule plaque d'un des côtés, les éléments tubulaires 4 étant alors maintenus directement par l'un ou les plateaux 5 et 6. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de structures alvéolaires rigides en un matériau déformable à la chaleur, notamment des miroirs astronomiques, caractérisé par le fait que l'on dispose entredeux plateaux une pluralité d'éléments cylindriques creux à section circulaire réalisés en un matériau déformable à la chaleur, lesdits éléments étant disposés côte à côte avec leurs axes aux sommets d'une maille triangulaire, en étant en contact ou peu écartés les uns des autres, que l'on établit un vide au moins partiel entre lesdits éléments en maintenant une pression à l'intérieur desdits éléments et que l'on chauffe lesdits éléments de façon à ce que leurs parois cylindriques se déforment sous l'effet de la pression intérieure et, venant en contact les unes avec les autres, forment une structure alvéolaire dont les alvéoles prennent une section sensiblement hexagonale. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on dispose lesdits éléments avec une au moins de leurs bases contre au moins une plaque réalisée dans le même matériau. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on utilise des éléments cylin drues creux ayant leurs bases obturées par une paroi, une certaine pression restant maintenue à l'intérieur desdits éléments. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on effectue, après déformation, un refroidissement lent et contrôlé. 5. Procédé selon la revendication 2 pour la réalisation d'un miroir astronomique, caractérisé par le fait qu'après refroidissement on perce la plaque opposée à la plaque recevant le traitement optique pour mettre l'intérieur des alvéoles en communication avec l'atmosphère. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on effectue la déformation des éléments à l'intérieur d'une carcasse dont les plateaux au moins sont réalisés en graphite. 7. Structure, notamment miroirs astronomiques, obtenue par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'elle comprend une série d'alvéoles, à section hexagonale, accolées les unes aux autres. 8. Miroir astronomique, selon la revendication 7, ca ractérisé par le fait qu'il comporte deux plaques de verre entretoisées par lesdites alvéoles.