Brevet FR2572994A1 — publié le 19860516

PROCEDE DE REALISATION DE STRUCTURES RIGIDES LEGERES ET PRODUITS OBTENUS PAR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE Il est souvent nécessaire de réaliser des volumes dont les formes externes peuvent etre complexes et précises qui doivent présenter une rigidité suffisante ou résister a des efforts mécaniques importants tout en étant aussi légers que possible. Ces structures peuvent etre vouées à une utilisation fonctionnelle permanente telle que chassis de véhiculeScuves bras d'engin, pilons jambe de force ou autre. Elles peuvent également constituer une étape intermédiaire dans la réalisation dun produit et sont éventuellement détruites en fin dvoperation. i C'est le cas pour un noyau de coulage ou un mandrin de drapage de nappes de matériaux ou de bobinage de produits fibreux. Les techniques actuelles conduisent a réaliser des strutures assemblées par rivetage, boulonnage collage ou soudure dans le premier cas ou à réaliser des noyaux de sables de cire de mousse ou d'autre matière dans le second cas. Dans tous les cas, les produit actuellement utilisés sont lourds et couteux à réaliser. De plus dans le cas où les structures servent au moulage, au bobinage ou au drapage, il n'est pas toujours aisé de les détruire pour obtenir la pièce définitive. Les problèmes de pollution sont importants pour recycler ou éliminer les solvants. De plus la masse des moules ou mandrins mis en oeuvre accroit très sensiblement le prix de la réalisation des pièces finies et le cout des investissements. Le procédé objet de l'invention permet de remédier à ces inconvénients. On réalise, par un procédé quelconque une enveloppe qui délimite le profil externe du volume souhaité. Cette enveloppe est bien entendu réalisée dans un matériau approprié à lsusage final de la structure et présente au moins une ouverture. Le volume ainsi délimité par l'enveloppe est rempli de "billes. Dans toute la suite on entendra le terme ##de "bille" au sens de volumes de forme polygonale régulière ou de sphères. Ces "billes" lorsqu'elles sont introduites dans l'enveloppe, entrent en contact entre elles et avec la paroi du volume c'est-a-dire l'enveloppe. Il peut etre nécessaire, si l'enveloppe est très légère ou très déformables d'enfermer celle ci dans un conformateur pendant que l'on remplit le volume de billes afin que celles-ci soutiennent l'enveloppe dans sa position définitive. L'ensemble constitué par l'enveloppe externe et les "billes" est rendu solidaire par tous moyens appropriés. L'assemblage peut etre réalise par exemple au moyen de colle ou de résine polymerisable. Ls application de colle ou de résine polymérisable est réalisée par vaporisation, par immersion dans un bain ou par tout autre moyen. Compte tenu de la nature du ou des matériaux utilisés tant pour réaliser l'enveloppe que pour réaliser les "billes" la colle sera choisie de manière à ce qu'elle forme un menisque suffisant aux points de contact des éléments entre eux "billes" et enveloppe. Après séchage de la colle ou polymérisation de la résine, on obtient une structure légère et indéformable. Il peut-etre nécessaire de vibrer l'ensemble avant l'opération de collage pour assurer un maximum de points de contact des "billes" entre elles et avec la paroi. De meme, après l'opération d'introduction de la colle, l'ensemble peut-etre vibré pour éliminer le maximum de colle inutile. Pour des structures dont l'usage est provisoire telles que mandrins pour le bobinnage ou le collage il peut ne pas etre nécessaire de coller les "bilîesîr entre elle et avec la paroi. Il peutetre suffisant de les maintenir en légère pression a l'intérieur du volume avec un ou plusieurs bouchons; Pour faciliter cette opération de collage, les "billes" peuvent etre enduites de colle ou de résine avant leur introduction dans le volume selon la nature de la colle ou de la résine le séchage ou la polymérisation sont assurés par les moyens appropriés tels que étuves, exposition à des rayonnements ventilation ou autre. Les procédés d'assemblage par collage ou par dépot de résine polymérisable ne sont pas les seuls qui peuvent-etre utilisés. En particulier, dans le cas où l'on utilise du métal, on peut organiser le passage d'un courant important dans la structure de manière à assurer la fusion du métal aux points de contact des éléments entre eux quite à les enduire d'une matière propre à faciliter cette soudure. De meme la circulation d'un métal en fusion tel que l'étain est de nature à solidariser les éléments entre eux. Les "billes" peuvent-etre faites de matière pleines ou etre creuses. A l'intérieur d'une enveloppe, on peut utiliser des "billes" de formes et de matières différentes. Les billes peuvent etre creuses ou pleines. On notera en particulier que les "billes" creuses peuvent etre percées de nombreux trous de manière à assurer une communication de leur volume interne avec le volume délimité par la paroi enveloppe externe. Il est bien évident qu'une structure obtenue selon le procédé peut servir de noyau a une opération de moulage et qu'alors, le matériau qui constituera le produit attendu sera pressé entre un moule externe et le noyau interne réalisé selon le procédé. A titre d'exemple et pour .(lustrer les domaines d'application des produits obtenus par le procédé objet de l'invention sans pour autan en limiter 1 'usage on citera quatre cas. - Exemple de réalisation d'un réservoir cloisonné à fonction structurale. La forme externe du réservoir est obtenue par un ou plusieurs flancs légers aux formes appropriées que l'on assemble. L'espace interne du réservoir est rempli de sphères creuses perforées Le collage des éléments est assuré avec une colle compatible à a la fois avec la nature des matériaux utilisés et la nature du produit auquel on destine le réservoir. On peut donc réaliser ainsi une citerne qui présente une résistance structurale suffisante pour supprimer ou alléger fortement le chassis de la remorque qui porte la citerne. De plus, on supprime les mouvements du fluide dans la cuve lors du transport. -Exemple de réalisation d'un mandrin pour le bobinage d'une cuve en fibres de verre. Une peau légère est réalisée par un moyen quelconque pour constituer la forme externe du mandrin. Le volume interne du mandrin est rempli de billes sphériques très légères Le collage est réalisé - Après séchages le mandrin est contitué. Dès que l'opération de bobinage de la cuve est réalisée, on peut détruire les billes légères qui occupent l'intérieur du mandrin et on peut également retirer la paroi du mandrin pourvu que les éléments qui la constituent soient prévus pour céla. La paroi du mandrin peut-etre nettoyée et utilisée à nouveau. Exemple d'application aux travaux publics pour la réalisation de canalisations ou passages enterrés. Des formes sont réalisées selon le procédé. Elles sont mises bout à bout dans une tranchée, laquelle est ensuite comblée par du béton. On peut ensuite défoncer les billes pour obtenir une conduite ou un passage quelconque. Exemple de réalisation de bouteilles destinée à contenir du gaz. On réalise une bouteille comme dans le premier exemple et on bobine des fibres ou bandes de matière appropriées sur le volume obtenu sans détruire la structure qui sert de mandrin. On obtient ainsi une bouteille qui résiste à la fois aux pressions internes et aux pressions externes. Les figures 1 -à illustrent la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention dans le cas de la fabrication d'une bouteille destinée à contenir du gaz. On réalise deux flancs (a) de métal légers (fig 1). Ces deux flancs sont soudés et introduits dans un conformateur (b) (fig 2 > . On remplit la bouteille de sphères creuses perforées que l'on rend solidaires a l'aide d'une pulvérisation de colle appropriée. La structure rigide ainsi obtenue après séchage de la colle est sortie du conformateur et enveloppée de fibres de verre par bobinage (fig 3). Le procédé est d'autant plus efficace que l'on emploie des sphères suffisamment grosses légères et rigides, en regard de la taille de la structure que l'on veut réaliser selon le volume et la forme de la structure, il y a une taille optimale des sphères à employer pour le remplissage du volume. REVEND I CÀT IONS l.Procédé de réalisation de structures rigides légères caractérisé en ce que 1lson réalise une enveloppe présentant les formes voulues et que l'on remplit cette enveloppe de volumes de formes polyédriques régulières. Procédé de réalisation de structures rigides légeres selon la revendication 1 caractérisé en ce que les volumes polyédriques réguliers introduits dans l'enveloppe sont rendus solidaires entre eux et avec 1 enveloppe externe. Procédé de réalisation de structures rigides légères selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que les volumes polyédriques introduits dans l'enveloppe externe sont rendus solidaires par un dépot de c-olle réalise de manière appropriée sur la paroi interne de l'enveloppe et sur la surface des volumes polyêdrîques réguliers. 4. Procédé de réalisation de structures rigides légères creuses selon l'une quelconque des revendications i à 2 caractérisé en ce que le lien entre l'enveloppe et les volumes polyédriques réguliers qui y sont introduits et le lien des volumes polyédriques réguliers entre eux est assuré par une résine polymérisable 5. Procédé de réalisation de structures rigides légères selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les volumes polyédriques réguliers intoduits dans l'enveloppe sont creux 6. Procédé de réalisation de structures rigides légères selon la revendication 5 caractérise en ce que les surfaces des volumes polyédriques réguliers creux introduits dans l'enveloppe sont perforées de manière à assurer la communication des volumes ainsi délimités. 7. Procédé de réalisation de structues légères rigides selon l'une quelconque des revendications 1 a b caractérisé en ce que la structure ainsi constituée est apte à recevoir des fibres enduites de résine polymérisable appliquées par bobinage. 8. Procédé de réalisation de structures rigides légères selon l'une quelconque des revendications 1 a 6 caractérisé en ce que structure ainsi constituée est apte å recevoir sur la surface externe des fibres enduites de résine polymérisable appliquées par drapage. 9. Procédé de réalisation de structures rigides légères selon l'une quelconque des r#evendications 1 à e caractérisé en ce que les volumes polyédriques réguliers qui maintiennent l'enveloppe externe dans sa forme attendue peuvent etre détruits pour permettre l'extraction de l'enveloppe hors du produit fini. 1fla. Procédé de réalisation de structures rigides légères selon 1 'une quelconque des revendications i à 9 caractérisé en ce que les volumes polyédriques réguliers sont des sphères. 11. Structures obtenues par bobinage de filaments enduits de résine sur une structure réalisée selon le procédé. 12. Structures obtenues par le drapage de nappes de fibres enduites de résine sur une structure réalisée selon le procédé. 13. Structures obtenues par le dépot de matière fluide solidifiable autour d'une structure réalisée selon le procédé.