Brevet FR2608963A1 — publié le 19880701

La présente invention concerne un moule pour la réalisation de pièces ou d'éléments de grandes dimensions, ainsi que son procédé de fabrication et la pièce obtenue. Le moule de L'invention est du type comprenant au moins une empreinte correspondant au contour d'une paroi de La pièce à reproduire. Actuellement dans La réatisation des pièces moulées on cherche à standardiser les fabrications de façon à en réduire les coûts, tout en désirant améliorer la qualité et L'aspect final de ces pièces. Ces exigences sont bien souvent contradictoires et difficiles à satisfaire. Dans te domaine de ta construction de bâtiments par exemple ou de la décoration, ta fabrication des moutes nécessaires à ta réalisation de pièces préfabriquées en usine, tels que des panneaux de murs, planchers et pLafonds, mais également des cheminées, colonnes ou autres ..., pose un certain nombre de problèmes lies notamment à des difficultés techniques et à un manque de souplesse dans les plans d'exécution. A ce sujet on pourra noter que les exigences de fabrication des moules sont parfois difficiles à satisfaire, en particulier torsqu'il faut réatiser les surfaces planes perpendiculaires au plan de coupe des outils utilisés pour façonner l'empreinte du moule. Par ailleurs, La nécessaire rentabilité industrielle de ces moules qui doivent résister à des pressions relativement élevées conduit les fabricants, soit à retenir des moules présentant une empreinte à forme simple et dépouillée, soit, si ces empreintes présentent des formes plus complexes, à amortir les moules sur de très longues séries ; ce qui entrain une fabrication de pièces répétitives qui ne permet pas d'intégrer L'aspect créatif et innnovant de La décoration ou de L'habiLlage de façades de bâtiments par exemple. Notamment pour pallier quelque peu à l'absence fréquente d'esthétique et de souplesse d'utilisation, quelques expériences ont été menées visant à réaliser des panneaux ou éléments préfabriqués dits "structurés", c'est-à-dire comprenant des décors à motifs de faible relief, à découper et à colLer à l'intérieur des moules. Toutefois, outre leur coût spécifique élevé qui les rend difficilement utilisables industriellement, ces éléments complémentaires ne permettent en fait que d'estomper légèrement l'impression de lourdeur pesante de pièces trop massives. L'objet de L'invention est justement d'apporter une solution industriellement applicable facilitant considérablement la réalisation par moulage de pièces de qualité tant au niveau de leur résistance mécanique que de leur aspect final. A cet effet, le moule de l'invention se caractérise en ce qu'il comporte plusieurs couches assemblées entre elles dans un ordre déterminé, chaque couche comprenant une partie de ladite empreinte de ta pièce et l'ensemble des couches assemblées formant L'empreinte complète de moulage. Avantageusement, le moule sera réalisé en un matériau du type mousse plastique expansée rigide, tel que du polystyrène expansé. De cette façon on va pouvoir réaliser un moule dont les coûts de fabrication sont amortissables sur une série réduite, voire sur le prototype initial tout en assurant à la pièce moulée produite le meilleur aspect fini et la forme en relief désirée. Le procédé de l'invention visée qui permet de fabriquer un tel moule se caractérise, quant à lui, en ce que - on prend des couches formées dans un matériau du type mousse plastique expansée rigide, - on découpe chaque couche en y modelant une partie distincte d'une empreinte correspondant au contour d'une paroi de La pièce à réaliser ou à reproduire, et - on assemble les couches entre elles dans un ordre déterminé de façon à constituer l'empreinte complète du moule. L'obtention de couches de matière, et en particulier de mousse plastique rigide, offrant un très bon état de surface et, si nécessaire, une parfaite planéité, étant aujourd'hui tout à fait réalisable industriellement, le procéde de l'invention permet de remédier au problème dena réalisation de surfaces planes perpendiculaires au plan de coupe des outils utilisés pour façonner L'empreinte du moule. On notera, par ailleurs, dès à présent, que la découpe de chaque partie de l'empreinte dans les différentes couches formant La moule peut être parfaitement assurée par une machine-outils de type classique, de préférence à commande numérique, cette commande pouvant être transmise à la machine d'après un relevé, par exemple optique, du contour de paroi d'une pièce de référence, cette pièce formant le modèle de celle à reproduire dans le moule. On notera que la machine-outils de découpe utilisée pourra être notamment une fraiseuse sur laquelle on aura adapté avantageusement une tête conique ou tronconique. L'invention vise enfin une pièce de grandes dimensions obtenue au moyen du moule qui vient d'être présenté et qui se caractérise en ce qu'il s'agit d'une pièce préfabriquée pour la construction de bâtiments ou la décoration. L'invention et sa mise en oeuvre apparaitront plus clairement à L'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de face de La pièce à reproduire à l'aide du moule de L'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du moule à couches superposées conforme à l'invention et permettant de fabriquer la pièce illustrée figure 1, - les figures 3 à 8 illustrent en vue de dessus les différentes couches successives composant le moule illustré figure 2, la figure 9 est une vue en coupe selon IX IX de la figure 4, - les figures 10 et 11 illustrent schématiquement en coupe longitudinale les opérations de moulage permettant d'obtenir la pièce représentée figure 1. Si l'on se reporte tout d'abord à cette figure 1, on voit illustré une pièce ou élément modèle 1 devant être reproduit par le moule de l'invention repéré dans son ensemble 2 à la figure 2. L'élément 1 est en relief et représente une pièce d'habillage ou de décoration pouvant équiper des ouvertures telle qu'une fenêtre dans le gros oeuvre d'un bâtiment. Comme on le comprend, cet élément n'est ici présenté qu'à titre d'exemple illustratif. On notera que son profil extérieur apparaît plus particulièrement, sous sa forme reproduite, à la figure 11 ou a été représentée, en coupe longitudinale et à sa sortie du moule 2,la pièce moulée 1' obtenue, avec sa paroi extérieure 10. La pièce 1r dans le domaine d'application au bâtiment envisagé, peut être notamment réalisée avec une coque extérieure apparente relativement mince à haute résistance mécanique, cette coque pouvant être remplie en tout ou en partie d'un matériau léger de remplissage et d'isolation. Un béton de résine ou analogue peut former la coque, tandis qu'un béton cellulaire ou analogue à densité réduite peut constituer le matériau léger de remplissage. Pour une description plus détaillée de la pièce 1' illustrée, on se reportera à la demande de brevet française n0 83 00820 déposée le 20 Janvier 1983 par le même demandeur. On se reportera maintenant à La figure 2 pour voir illustré le moule 2 de L'invention qui comprend une empreinte 3 reproduisant le contour de La paroi extérieure 10 de la pièce 1 à reproduire. Comme il ressort clairement de cette figure 2, et conformément à L'invention, le moule 2 comprend une succession de couches ou de "strates" numérotées 4 à 9 et assemblées entre-elles, par exemple par collage, dans un ordre déterminé. Chaque couche 4-9 comprend une partie 12-17. de l'empreinte 3, L'ensemble des couches assemblées formant l'empreinte 3 complète de moulage. Tel qu'illustrées les couches sont planes sur leurs tranches,l? et 11t et empilées sensiblement horizontalement, chaque couche étant d'épaisseur sensiblement constante. Entre-elles, les couches peuvent avoir des épaisseurs variables. On pourrait également envisager que tout ou partie de ces couches présente au moins une tranche 11, 11' qui ne soit pas plane. Comme on le comprend, en pratique, la conformation des couches au niveau de Leurs tranches dépendra de la forme de la pièce à reproduire et donc de l'empreinte à réaliser sur le moule 2. En faisant maintenant référence aux figures 1 et 3 à 8, on va présenter le procédé permettant de réaliser le moule de L'invention. Tout d'abord on effectuera de préférence un relevé optique, par exemple de type photogrammétrique par strates virtuelles successives sur la pièce 1 (figure 1) qui constitue Le modèle par rapport auquel va être réalisée l'empreinte du moule de l'invention. La technique photogrammétrique étant en soi connue, elle ne sera pas décrite. On notera que l'épaisseur des strates successives sur lesquelles sont effectués les relevés photogrammétriques détermineront l'épaisseur correspondante de chacune des couches du moule. Ces couches, numérotées 4 à 9 respectivement sur les figures 3 à 8, qui auront pu par exemple être débitées à l'épaisseur désirée à partir d'un bloc brut de matériau destiné à constituer le moule, vont alors tre façonnées. Divers matériaux habituellement utilisés pour la fabrication de moules peuvent être employés. Cependant, on retiendra que l'utilisation d'une mousse plastique expansée rigide, telle que du polystyrène expansé peut être particutièrement indiquée. On pourrait également envisager d'utiliser du polyuréthane ou une mousse réticulée de polyéthylène. A ce sujet, on notera que plusieurs types de machinesoutils d'usage industriel courant permettent aujourd'hui de débiter en tranches d'épaisseur désirée de nombreux matériaux, et en particulier ces mousses plastiques. en assurant un très bel aspect de surface après découpe. Le façonnage des couches sera, Si nécessaire, mené indépendamment pour chaque couche. En pratique chacune d'elles sera découpée sur toute son épaisseur, de façon à y modeler une partie 12-17 spécifique de l'empreinte correspondant au contour d'une paroi de la pièce à reproduire et dont les relevés ont été effectués. Le modelage, quelle que soit la forme que l'on désire obtenir, pourra être aisément effectué industrieltement par usinage, par exemple au moyen d'une fraiseuse à commande numérique, et à tête conique ou tronconique. Sur la figure 9, on a illustré schématiquement une telle tête 19 de fraiseuse. Cette forme conique offre l'avantage de permettre la réalisation d'une paroi de découpe 18 légèrement évasée présentant un angle de dépouille facilitant le démoulage ultérieur de la pièce 1. On pourrait éventuellement également envisager d'employer une machine à faisceau laser, du type à fil chaud, à jet d'eau, à plasma, ou tout autre machine adaptée connue permettant une "focalisation" programmée de l'axe de découpe, c'est-àdire permettant d'obtenir un angle de dépouille convenable. Dans chaque couche, la conduite de l'outil de découpe sera menée en fonction des relevés photogrammétriques effectués sur la pièce de référence et qui auront été transmis à la machine. Un détourage des couches pourrait également être envisagé sur -la base de "patrons" ou de gabarits. On va ainsi reproduire précisément dans chacune des couches du moule le contour qui a été relevé sur la paroi correspondante de La pièce modèle. En fin de modelage, chaque couche comprenant donc une partie distincte de l'empreinte de la pièce à reproduire, il ne reste plus alors qu'à assembler les couches entre-elles dans un ordre, bien entendu, déterminé de façon à constituer l'empreinte complète. Conformément à l'invention et tel qu'il appa ravît clairement à la figure 9, les couches qui vont constituer le moule étant découpées, de préférence, sur toute leur épaisseur, celui-ci n'offre pas un fond uniforme. Ce fond sera avantageusement contitué par un support 20 convenable sur lequel reposera le moule 2 en position prête au moulage (figure 10 et 11). Tel qu'il ressort de ces figures 10 et 11, les couches seront assemblées par empilage dans l'ordre 4 à 9. Elles pourront être réunies entre-elles notamment par collage. La fabrication du moule 2 à empreinte 3 correspondant fidèlement au contour de paroi de la pièce 1 est maintenant achevée. On remarquera avec intérêt que le procéde de l'invention a effectivement permis d'échapper au problême difficile à résoudre du façonnage ou usinage des surfaces perpendiculaires au plan de travail de L'outil de modelage de L'empreinte ; ces surfaces correspondant, dans l'invention aux tranches 11, 11' des différentes couches, lesquelles ne sont pas modelées. Pour obtenir enfin la pièce 1' telle qu'illustrée, on procédera selon les techniques classiques de moulage. Sur la surface de l'empreinte 3 on coulera du on viendra appliquer le matériau de moulage qui devra constituer la paroi 10 de la pièce à réaliser. Après prise suffisante et durcissement, la pièce 1' moulée sera retirée du moule, les angles de dépouilles, prévus sur les parois de découpes 18 de chaque couche, facilitant le démoulage (on remarquera que pour faciliter la r#présen- tation, les angles évasés de dépouille n'ont été représentés sur les dessins, qu'aux figures 9 à 11). Dans la description qui vient d'être faite, l'empreinte du moule qui a été réalisée correspondait au contour de la paroi extérieure de la pièce à reproduire. Le modelage de chacune des couches du moule a donc consisté en une découpe intérieure d'une partie correspondante de l'empreinte en creux de la pièce. On pourrait cependant envisager de réaliser, par le procédé de l'invention, un moule présentant une empreinte en relief, du type contre-moule, permettant de reproduire la paroi intérieure d'une pièce. Le modelage des couches consisterait alors, comme on le comprend, en une découpe au niveau de leur bordure extérieure d'épaisseur. On pourrait même envisager, dans une variante de réalisation, la fabrication d'un moule à "double empreinte modulaire", l'une en creux, reproduisant le contour de la paroi extérieure de la pièce, l'autre en relief reproduisant le contour de la paroi intérieure de cette même pièce. On notera également que, si La description a été menée essentiellement dans le cadre d'une application de l'invention au bâtiment ou à la décoration, d'autres domaines d'utilisation, tels que la construction navale ou l'aéronautique, pourrait être envisagés. De même d'autres techniques de relevés d'empreintes sur la pièce modèle pourraient être retenus. REVENDICATIONS 1. - Moule pour la réalisation de pièces ou d'éléments de grandes dimensions du type comprenant au moins une empreinte (3) correspondant au contour d'une paroi (10) de La pièce (1) à reproduire, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs couches (4-9) assemblées entre-elles dans un ordre déterminé, chaque couche comprenant une partie de ladite empreinte (3)de la pièce et l'ensemble des couches assemblées formant L'empreinte compLète de moulage. 2. - Moule selon La revendication 1, carac térise en ce qu'il est réalisé en un matériau du type mousse plastique expansée rigide tel que du polystyrène expansé. 3. - Moule selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les couches (4-9) sont empilées. 4. - Moule selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque couche (4-9) a une épaisseur sensiblement constante, les couches pouvant outre entre-elles d'épaisseur variable. 5. - Moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couches (4-9)sont planes sur leurs tranches (11, 11') 6. - Moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite empreinte (3) correspond au contour de la paroi extérieure (10) de La pièce (1) à reproduire, chaque couche du moule (2) comprenant une découpe intérieure formant une partie distincte de Ladite empreinte. 7. - Moute selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que L'empreinte partielle de la pièce (1) à reproduire formée sur chaque couche (4-9) s'étend sur toute l'épaisseur de la couche, le fond du moule (2) étant constitué par un sup port(20) sur lequel il repose pendant l'opération de moulage. 8. - Procédé de fabrication d'un moule conforme à L'une quelconque des revendications 2 à 7, pour la réalisation de pièces ou d'éléments de grandes dimensions, caractérisé en ce que - on prend des couches (4-9) formées dans un matériau du type mousse plastique expansée rigide tel que du polystyrène expansé, - on découpe chaque couche en y modelant une partie d'une empreinte (3) correspondant au contour d'une paroi (10) de la pièce (1) à réaliser ou à reproduire et, - on assemble les couches (4-9) entre-elles dans un ordre déterminé de façon à constituer L'empreinte complète du moule (2). 9. - Procédé selon la revendication 8, carac térisé en ce qu'on modèle dans chaque couche 10. - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on modèle dans chaque couche (4-9) ladite partie de L'empreinte par usinage au Laser. 11. - Pièce de grande dimension obtenue au moyen du moule (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'il s'agit de pièces préfabriquées pour la construction de bâtiments ou la décoration.