Brevet FR2487727A1 — publié le 19820205

La présente invention se rapporte à un procédé perfec- tionné de confection de modèles de présentation ou maquettes, ainsi qu'à ces modèles et autres objets sculptés équivalents et à l'utilisation de ces modèles pour démontrer visuellement l'aspect d'un objet en trois dimensions, ou pour confectionner un moule pour mouler ledit objet. On utilise fréquemment pour la présentation et la ven- te d'objets très coûteux à des agents d'achats ou à des clients des modèles en trois dimensions ou maquettes de ces objets. De cette façon, le client peut établir le dessin et l'aspect es- thétique de l'article à acheter, à faire fabriquer ou à faire livrer sur commande. Dans le cas d'un nouveau dessin de pneu- matique ou même d'une semelle de chaussure d'une seule pièce, la préparation de la maquette peut être très coûteuse en main d'oeuvre et en matière et la mise au point ainsicloe la fabri- cation des maquettes en trois dimensions exigent dans de nom- breux cas des semaines ou même plusieurs mois en raison de la grande quantité de main d'oeuvre qu'implique le façonnage à la main. Les modèles de présentation perfectionnés d'objets à trois dimensions suivant l'invention peuvent être produits de la façon suivante: on forme un dessin au trait de l'objet en question à l'aide d'un programme d'ordinateur classique desti- né, par exemple à l'étude d'une sculpture de pneumatique, on affiche le dessin au trait par des moyens électroniques, par exemple à l'aide d'un tube cathodique, on photographie l'ima- ge affichée et on développe la photographie pour obtenir un cliché transparent désiré, soit en positif, soit en négatif, on dispose ce cliché par rapport à une couche d'un photo-poly- mère liquide d'une épaisseur supérieure à 0,6 cm de manière qu'une lumière actinique puisse traverser le cliché pour frap- per le photo-polymère, de préférence par dessus plutôt que par dessous, on expose le photo-polymère liquide à la lumière actinique à travers le cliché pour durcir le photo-polymère ainsi exposé et, ensuite, on sépare le liquide du photo-poly- mère durci pour former le modèle constitué par un photo-poly- mère durci en trois dimensions qui présente l'aspect de l'ob- jet en question. Ce modèle peut être présenté à l'approbation du client ou éventuellement, on peut le placer dans un support approprié pour former un moule permettant de mouler l'objet dans la ma- tière normalement utilisée pour la fabrication de l'objet. L'objet fini peut ainsi être facilement obtenu pour les essais et pour l'approbation par le client en un temps très court, fréquemment en quelques heures, au lieu des semaines qu'exi- geaient les procédés de la technique antérieure. Lorsque l'ar- ticle est une nouvelle sculpture de pneumatique et, plus spé- cialement, un nouveau dessin de bande de roulement, l'ordina- teur peut être programmé de la façon classique et bien connue pour élaborer les paramètres qui donnent les caractéristiques désirées de niveau de bruit et de résistance au dérapage sur surfaces sèches, mouillées ou verglacées et il peut ensuite recevoir les instructions pour établir un dessin sur un affi- chage électronique, par exemple sur un écran de tube cathodi- que, d'une façon qui est bien connue et quotidiennement utili- sée dans la technique des sculptures de pneumatiques. Par ailleurs, par exemple, le dessin peut être celui d'une semelle de chaussure du type monobloc, pour ne citer que l'une des nombreuses applications. Le cliché transparent est réalisé par des techniques photographiques bien connues, à l'aide d'un appareil photogra- phique et d'un film. On prend une photographie de l'affichage électronique du dessin et on développe la pellicule au coeffi- cient d'agrandissement désiré pour le modèle voulu ou encore, dans le cas d'un pneumatique, au grossissement nécessaire pour la dimension de pneumatique à fabriquer. On dispose de préfé- rence le cliché sur un support, dans un dispositif à lumière ultraviolette au-dessus du photo-polymère liquide qui a été étalé sur un support de polymère en une couche d'une épaisseur supérieure à 0,6 cm et, de préférence égale à 0,8 cm. On allume la lumière ultraviolette, par exemple émise par une lampe à vapeur de mercure ou au xénon, pour exposer le photo-polymère liquide. Pour déterminer la profondeur des rainures ou la hau- teur des parties en relief on peut agir sur la durée de l'ex- position et de la pré-exposition rapide. Il est préférable de régler la distance entre les lam- pes à ultraviolets placées au-dessus du photo-polymère sur une valeur comprise entre 12 et 60 cm, la distance préférée pour les lampes à vapeurs de mercure étant plus petite que pour les lampes au xénon. On remarquera que Von peut agir sur le réglage de cette distance pour régler la pente des parties en relief du dessin, de manière à donner des inclinaisons va- riables aux flancs des rainures de la sculpture. On élimine le photo-polymère non exposé, qui est res- té liquide, par lavage ou soufflage pour laisser subsister le polymère durci qui présente le dessin en trois dimensions de la bande de roulement ou autre objet. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre. Aux des- sins annexés donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 montre un dessin de bande de roulement af- fiché sur un tube à rayons cathodiques; - la Fig. 2 est une vue partielle en perspective du dispositif d'exposition, qui montre les lampes à ultraviolets, le cliché transparent sur son support ainsi que le support du photo-polymère liquide; - la Fig. 3 est une vue en perspective qui illustre l'élimination du photo-polymère liquide du support par souf- flage; - la Fig. 4 est une vue en perspective d'un modèle de présentation du dessin de bande de roulement correspondant à l'affichage électronique; - les Fig. 5 et 6 sont des vues en coupe du modèle de présentation monté dans un support pour former un moule de pneumatique. Comme on l'a indiqué sur la Fig.l, le tube à rayons cathodiques 1 est connecté à un ordinateur classique (non re- présenté) et à un équipement logiciel correspondant (non re- présenté) qui est programmé pour déterminer la production d'un dessin 2 de bande de roulement de pneumatique et son affichage en deux dimensions sur l'écran 3. On forme une image du dessin 2 à l'aide d'une chambre photographique appropriée, en expo- sant le film et en le développant ensuite pour obtenir un cli- ché transparent négatif ou positif. Le cliché transparent 4, qui a de préférence approxi- mativement les dimensions de la bande de roulement désirée, est ensuite placé dans une région transparente d'un porte-cli- chés 5 et bloqué en position fixe sur ce support, de préféren- ce par l'action d'un vide transmis à une conduite 6, en mani- pulant un robinet V de la pompe à vide (non représentée). Le porte-cliché 5 de la Fig.2 est représenté disposé au-dessus d'un châssis porte-plaque 7. La distance entre le porte-cli- ché 5 et le porte-plaque 7 peut varier entre une distance à peu près nulle, ce qui correspond à mettre le porte-cliché 5 pratiquement en contact avec le porte-plaque 7 et une distance de 0,6 cm et de préférence une distance comprise entre 0,1 à 4 cm. Lorsque les deux éléments sont pratiquement en contact, on utilise une pellicule non adhérente telle qu'une pellicule de polyester ou de polyéthylène pour empêcher le photo-poly- mère liquide d'entrer en contact avec le porte-cliché et d'a- dhérer à celui-ci. Le porte-plaque 7 a de préférence des parois 8 qui re- tiennent le photo-polymère liquide en une couche d'épaisseur uniforme d'au moins 0,6 cm et de préférence de 0,8 cm ou plus. On dépose sur le porte-plaque une quantité de photo- polymère liquide suffisante pour remplir à débordement la ca- vité délimitée par la paroi 8 de ce porte-plaque et on enlève le liquide en excès au moyen d'une lame racleuse (non repré- sentée) pour mettre la surface libre du liquide au niveau du bord supérieur des parois 8. Le cliché transparent étant mis en position, comme in- diqué par la référence 4 et le niveau du photo-polymère liqui- de affleurant le bord supérieur des parois 8, on expose le photo-polymère à la lumière ultraviolette émise par les lam- pes 9 en actionnant un interrupteur approprié (non représenté) connecté à ces lampes. La durée de l'exposition à la lumière détermine le taux de pénétration et de durcissement du photo- polymère. Une brève exposition, exécutée sans que le cliché transparent ne soit en place, ou encore exécutée par dessous à travers le porte- polymère transparent est avantageuse pour provoquer le durcissement sur une épaisseur initiale avant que le dessin ne soit mis en place. On peut modifier la distance séparant les lampes, le cliché transparent et le polymère pour commander la forme des flancs verticaux des rainures ou vallées 10 comprises entre les régions en relief 11. Normalement, une distance de 12 à cm entre les lampes et le photo-polymère donne des flancs de vallées 12 à peu près verticaux, la distance étant choisie en fonction de la nature des sources lumineuses qui peuvent être par exemple, des lampes au xénon ou à la vapeur de mercure. La nature de l'invention et les nombreux avantages qu'elle apporte seront plus faciles à comprendre à la lecture des exemples donnés ci-dessous, dans lesquels toutes les quan- tités et tous les pourcentages sont indiqués par parties en poids, sauf spécifications contraires. EXEMPLE 1 On a établi un dessin de bande de roulement de pneu- matique électroniquement au moyen d'un ordinateur et on l'a fait apparaître sur la face avant d'un tube cathodique, puis on l'a photographié et on a confectionné un cliché transparent aux dimensions de la bande de roulement. On a fixé le cliché à un porte-cliché, par dépression de façon qu'il soit placé au-dessus d'un porte-polymère rempli du polymère d'uréthane polyéther liquide des exemples du brevet US 4 057 431, addi- tionné d'un photo-initiateur tel que la phénylacétophénone. On a tendu sur le photo-polymère une mince feuille de polyes- ter (par exemple du Mylar) et on a réglé la distance entre le portecliché et le photo-polymère de manière à mettre les deux éléments à peu près en contact. On a ensuite allumé les lampes actiniques, qui étaient dans cet exemple des lampes à vapeurs de mercure; on les a réglées à environ 16 cm au-dessus du cliché avant de les al- lumer pour une période de 35 secondes. Ensuite, après avoir retiré la feuille de polyester, on a soumis le porte-polymère à l'action d'une lame d'air chaud, pour éliminer par souffla- ge le polymère non exposé, qui n'avait pas subi la réaction et qui était resté liquide, en le faisant couler dans une auge réceptrice 13 afin de laisser subsister une bande de roulement tridimensionnelle comportant des zones en relief 11 ainsi que des rainures ou vallées larges 16 et des rainures ou vallées étroites 10. Suivant la nature du dessin apparaissant sur le tube à rayons cathodiques et la durée de l'exposition, la hau- teur des zones en relief peut varier entre au moins 0,6 cm et 1 à 2 cm au-dessus du fond des vallées. Par ailleurs, la lar- geur des vallées peut varier d'une faible valeur, par exemple de 0,1 à 2 cm jusqu'à une valeur plus forte de 1 à 2 cm ou plus. EXEMPLE 2 On forme une série de segments de bande de roulement conformément au procédé de l'exemple 1, sauf qu'on a mélangé le photo-polymère à un plastifiant polyester liquide pour ren- dre le photo-polymère durci plus souple, de sorte qu'on a pu cintrer les segments 16 pour les ajuster à l'intérieur d'un chassis de moule 20. On a placé des segments de flancs de pneu- matique produits de la même façon dans le châssis de moulage pour former un moule de pneumatique qui a pu être utilisé en- suite pour mouler un pneumatique au moyen d'une vessie. De cette façon, l'invention permet de mouler un pneumatique dans un temps très court sur la base d'un dessin en deux dimensions et en supprimant la nécessité de confectionner des moules en plâtre ou équivalent sculptés à la main comme ceux de la tech- nique antérieure. Bien que la Fig. 5 décrive l'utilisation de modèles ou maquettes d'un article, de préférence d'une maquette souple en combinaison avec un dispositif de retenue femelle, il est évi- dent que l'on peut utiliser un dispositif de retenue mâle dans le cas o l'on doit confectionner plusieurs moules commerciaux, comme on l'a indiqué dans l'exemple suivant. EXEMPLE 3 On a formé un modèle de pneumatique 18 en argile ayant une forme torique mais avec des dimensions réduites de façon qu'il puisse recevoir une maquette de pneumatique fabriquée comme on l'a décrit dans les exemples ci-dessus. La maquette 14 étant fixée au modèle en terre 18, on a refoulé de l'argile molle et souple 19 à force contre la maquette 14 et, ensuite, dans la cavité comprise entre la maquette 14 et la paroi exté- rieure 20, pour former une empreinte en terre ou moule du pneu- matique, moule qui a pu être utilisé pour former un moulage métallique utilisable pour la confection d'un moule industriel. Les clichés négatifs et positifs sont bien connus dans la technique photographique; de même on conna t des modèles négatifs ou femelles et positifs ou mâles dans la technique du moulage. Par exemple, la maquette 14 de la Fig.6 est montée sur un support pour donner un modèle positif ou mâle tandis que le modèle de la Fig.5 porte la sculpture de bande de roule- ment représentée dans un pneumatique pour former un négatif ou modèle femelle. Bien qu'on puisse utiliser des photo-polymères ou mo- nomères liquides photo-polymérisables, le type polyuréthane est particulièrement bien approprié, en raison de la facilité avec laquelle on peut le traiter et le durcir. Les uréthanes polyéther et les uréthanes polyester sont des uréthanes qui contiennent des groupes résiduels obtenus en faisant réagir de l'acide hydroxy-acrylique ou hydroxyméthacrylique ou des esters de ces acides, de préférence un alcool possédant envi- ron 1 à 20 atomes de carbone, la plage préférée du nombre d'atomes en carbone étant de 2 à 10. s Z487727 R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Procédé pour mouler un objet décoratif en trois dimensions dans lequel les parties évidées ou en relief ont une profondeur ou une hauteur d'au moins 0,6 cm, ce procédé étant caractérisé en ce que: (a) on forme un dessin (2) au trait dudit objet par voie électronique et on l'affiche égale- ment par voie électronique, (b) on photographie ce dessin pour former un cliché photographique transparent, (c) on place ce cliché transparent audessus d'une couche d'un photo-polymére liquide, d'une épaisseur supérieure à 0,6 cm, (d) on expose le photo-polymère à une lumière actinique à travers ledit cli- ché transparent pour durcir le photo-polymère et (e) on enlè- ve le liquide du photo-polymère durci pour former un objet tridimensionnel qui présente l'aspect du dessin. 2 - Maquette ou modèle d'un objet présentant une forme à trois dimensions, caractérisée en ce qu'il est formé d'un photo-polymère durci, ce photopolymère durci présentant des régions qui ont une hauteur ou épaisseur supérieure d'au moins 0,6 cm à la hauteur ou à l'épaisseur d'autres régions du dessin. 3 - Maquette ou modèle suivant la revendication 2, ca- ractérisé en ce que ledit objet est un pneumatique. 4 - Maquette ou modèle suivant la revendication 2, ca- ractérisé en ce que ledit objet est au moins une partie d'une bande de roulement d'un pneumatique. 5 - Maquette ou modèle suivant la revendication 2, ca- ractérisé en ce qu'au moins certaines régions de photo-poly- mère durci ont une hauteur supérieure d'au moins 0,8 cm à cel- les d'autres régions. 6 - Maquette ou modèle suivant la revendication 2, ca- ractérisé en ce que le photo-polymère est un polyéther uré- thane. 7 - Maquette ou modèle suivant la revendication 6, ca- ractérisé en ce que le polyéther uréthane durci contient les groupes résiduels obtenus par réaction de l'acide hydroxyacry- liques ou de son ester ou de l'acide hydroxyméthacrylique ou de son ester. 8 - Maquette ou modèle suivant la revendication 7, ca- ractérisé en ce que le polyéther uréthane contient des grou- pes résiduels issus de la réaction du dialkyl-diaminométhacry- late ou acrylate dans lequel le radical alkyle contient 1 à atomes de carbone. 9 - Maquette ou modèle suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que certaines zones 11 de hauteurs différentes sont séparées par des vallées 10 ayant une largeur qui peut descendre jusqu'à 0,1 cm et d'autres d'une largeur supérieure a 0,5 cm. - Maquette ou modèle suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la forme d'un flanc 12 de vallée 10 est pratiquement verticale et s'étend sur au moins 1 cm. 11 - Maquette ou modèle suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il constitue un modèle de semelle de chaus- sure. 12 - Maquette ou modèle suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il constitue au moins une partie d'une cais- se de véhicule. 13 - Procédé pour mouler un article décoratif tridi- mensionnel tel que défini suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le cliché transparent 4 couvre au moins une partie d'une semelle de chaussure. 14 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'objet comprend des régions en relief 11 séparées par des vallées 10 certaines des régions en relief ayant une hauteur supérieure d'au moins 0,8 cm à celles d'autres régions, certaines vallées 10 ayant une largeur non supérieure à 0,1 ou 0,3 cm et d'autres ayant une largeur d'au moins 0,8 cm. - Procédé pour confectionner rapidement un moule pour le moulage d'un objet, ce procédé étant caractérisé en ce que: (a) on forme un dessin de l'objet; (b) on photogra- phie ce dessin pour former un cliché photographique transpa- il rent, (c) on place ce cliché photographique transparent 4 au- dessus d'une couche photo-polymère liquide d'une épaisseur supérieure à 0, 6 cm; (d) on expose le photo-polymère à une lumière actinique à travers le cliché transparent 4 pour dur- cir le photo-polymère, (e) on sépare le photo-polymère liqui- de du photopolymère durci pour former une maquette ou modèle tridimensionnel qui a l'aspect du dessin, en positif ou màle ou en négatif ou femelle; (f) on forme un support 18 de mo- dèle ayant des dimensions telles que, lorsqu'il est équipé du modèle 14 il présente pratiquement les dimensions de l'objet qu'il s'agit de mouler; (g) on équipe ce support d'un modèle 14; et (h) on remplit la cavité formée entre le modèle et un élément 20 présentant une cavité d'une matière fluide pour moules et on fait durcir cette matière pour former le moule. 16 - Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le dessin est formé par voie électronique et affi- ché par voie électronique en positif ou en négatif.