Brevet FR2598648A1 — publié le 19871120

MOULE POUR LA FABRICATION DE PIECES COMPOSITES, ET PROCEDE EN VUE DE SON OBTENTION. La présente invention concerne un moule destiné à la fabrication de pièces, et notamment de pièces composites. Elle est aussi relative au procédé en vue de son obtention. Les pièces en matière plastique ou en matériaux composites, ont, comme tout le monde peut s'en apercevoir, envahi notre vie quotidienne. On trouve ce genre de pièces dans à peu tous les domaines, et pour n'en citer que quelques-uns notons l'automobile, le nautisme, et l'electroménager. Mais la technique de réalisation des dites pièces est restée encore à ce jour laborieuse, et très couteuse. En effet, selon la technique an térieule, les moules destinés à la fabrication sont réalisés en différentes étapes successives difficiles que nous allons décrire succintement ci-après. On réalise tout d'abord un modèle en bois ou en platre, qui doit être la réplique exacte de la pièce finale à réaliser. Cette opération est relativement simple pour la réalisation de modèles de petites dimentions, mais elle représente à elle seule un travail considérable qui est délicat et couteux, quand on doit faire des pièces finales de grandes dimensions. C'est le cas par exemple, pour la fabrication d'une coque de bateau qui peut souvent atteindre plusieurs mètres de long voir même plusieurs dizaines de mètres, et le modèle doit avoir aussi ces dimensions. On s'imagine donc bien toutes les difficultés que représente une telle opération. Mais ce n'est pas tout, car le dit modèle doit être non, seulement parfait du point de vue de ses dimentions, mais aussi du point de vue de ses formes, mais encore dans son état de surface. C'est pourquoi celui-ci doit être ensuite vérifié , et poncé minutieusement, pour être ensuite enduit d'un produit de démoulage.C'est là encore une opération longue et délicate, donc couteuse. Mais ce n'est pas tout, car le modèle est ensuite utilisé pour obtenir le moule définitif. Celui-ci est généralement obtenu par application sur le modèle de couches successives de résine et de tissu de verre ou similaire. Après polymérisation, le moule est séparé du modèle, et c'est grâce à lui que l'on pourra fabriquer la ou les pièces souhaitées On comprend donc aisément pourquoi le ponçage du modèle doit être fait avec un soin tout particulier. C'est en effet son état de surface, qui va conditionner l'aspect final extérieur de la pièce fabriquée. Mais malgré tout le soin apporté au poncage du modèle on s'aperçoit une fois la pièce fabriquée terminée, qu'elle laisse toujours apparaitre des défauts d'aspect, qui devront être alors minutieusement reponcés. Dans certains cas, il est même nécessaire de remastiquer et de repeindre. Comme nous venons de le démontrer les procédés antérieurs sont compliqués délicats et couteux. Mais il y a aussi d'autres inconvénients. On peut citer par exemple le fait, que les modèles de grandes dimensions réalisés en bois ou en platre sont de par leur poids intransportables, du moins sans matériel spécialisé tel que pont roulant. De plus la stabilité dimensionnelle de ceux-ci est plus que douteuse, car ils sont sensibles à la chaleur et à l'humidité. La présente invention veut donc remédier à ces inconvé- nients et propose un procédé, ainsi qu'un moule destiné à sa mise en oeuvre, particulièrement simple et d'un prix de revient peu élevé. Le moule selon l'invention est constitué par une forme réalisée avec de la mousse synthétique dont la résistance méca nique est assurée par un matériau composite. Avantageusement l'aspect final de la surface utile du moule est obtenu par application de feuilles d'aluminium de de faible épaisseur ou de gel-coat après passage d'un apprêt. Les formes developpables ou réglées peuvent être obtenues directement dans des pains de mousse par découpage ou usinage, et éventuellement par assemblage de tels éléments. Les autres formes peuvent être obtenues par une ou plusieurs plaques de mousse de faible épaisseur, qui sont déformées et maintenues dans la position souhaitée. La mousse utilisée peut être de la mousse poyuréthane, époxy ou phénolique, ou de la mousse acrylique, polyéthylène, en polychlorure de yynil ou en polystyrène extrudé ou expansé. Le procédé pour la réalisation du moule selon l'invention est particulièrement simple et peu couteux. Il permet un gain de temps très appréciable pouvant atteindre 50 à 200 % selon la taille de celui-ci. Il permet aussi d'obtenir un moule précis, d'une symétrie parfaite, et ayant une stabilité dimentionnelle sans concurrence. En effet le moule selon l'invention est insensible à la chaleur et à l'humidité. Il permet de réaliser des formes multiples, à savoir, le dit moule peut combiner des surfaces convexes, concaves, angles droits, aigus, obtus, rentrants ou saillants. D'autre part le moule obtenu est léger et peut être déplacer sans problème particulier. L'invention peut être utilisée dans tous types d'industries et par exemple l'automobile, le nautisme l'aviation, l'electroménager, les loisirs, etc..., et les domaines concernés sont ceux des stratifiés au contact, des stratifiés sandwiches, des composites et de l'injection basse pression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention qui va suivre en regard des dessins annexés, qui ne sont donnés qu à titres d'exemples non limitatifs. La figure 1 est une perspective montrant un moule selon l'invention, ainsi qu'une pièce réalisée avec celui-ci. Les figures 2, 3 et 3a montrent un élément du moule La figure 2 est une perspective. La figure 3 est une coupe selon le plan transversal P de la figure 2. La figure 3a montre un détail de la figure 3. Les figures 4 à 12 montrent les différentes étapes de réalisation du moule selon l'invention. Les figures 4 à 10 sont des vues en perspective tandis que les figures 10 à 12 sont des coupes transversales. La figure 1 montre un moule (1) selon l'invention, ainsi qu'une pièce composite (2) réalisée avec celui-ci. Le moule (i) peut être par exemple destiné à obtenir la demie coque d'un flotteur de catamaran, d'un mât, d'une coque d'un bateau, ou tout autre pièce composite. Le moule peut être soit construit en une seule pièce, soit constitué de plusieurs éléments individuels (10) assemblés les uns avec les autres. Les figures 2 et suivantes représentent l'un de ces éléments. I,es figures 3 à 12 représentent un premier mode de réalisation ainsi que son procédé de réalisation. Selon ce premier mode de réalisation, le moule (1,10) est tel que sa forme est réalisée avec une ou plusieurs plaques minces (16) de mousse synthétique, et la paroi utile (30) est constituée par une ou plusieurs plaques d'aluminium (18) de faible épaisseur. La struture du moule t1,l0) est réalisée avantageusement grâce à un assemblage de différents couples (4) disposés verticalement sur un support de couple (5). Les dits couples (4) et support v5) sont découpés dans des plaques de mousse synthétique ayant une épaisseur d'environ 10 à 15 millimètres, Les couples (4) sont contreventés par des lisses i6), constituées par exemple par des tubes en polyéthylène de diamètre 22 millimètres.La forme du moule est réalisée par des plaques de mousse (16) d'épaisseur 4 à 6 millimètres. La résistance du mouleest réalisée par du tissu de renfort (8' et (8') qui peut être par exemple du tissu de verre ou similaire, associé à de la résine du type époxy ou phénolique. Avantageusement le moule peut comprendre des bords latéraux (9) et supérieurs (11) réalisés aussi avec des plaques de mousse d'épaisseur d'environ 10 à 15 millimètres. La mousse utilisée dans la réalisation du moule peut être, soit de la mousse polyuréthane, époxy ou phénolique, soit de la mousse acrylique, polychlorovynil ou de polystyrère extrudée ou expansée. Avan- tageusement on utilisera de la mousse du type polystyrène extrudé ou acrylique. Selon l'une des caractéristiques de l'invention, la partie utile du moule est recouverue d'une, ou de plusieures plaques d'aluminium (18) de faible épaisseur. Ainsi ce ou ces plaques peuvent avoir par exemple une épaisseur de 0,05 à 0,4 millimètre pour être suffisamment déformables et résistantes. Les différentes phases du procédé d'obtention du moule selon l'invention sont représentées aux figures 4 à 12. La figure 4 représente la préparation des couples (4) des bords latéraux (9) et supérieurs (11) ainsi que des supports qui sont découpés dans des plaques de mousse synthétique. L'épaisseur de ces plaques peut être de 5 à 20 millimètres. Les différents éléments (4,5, , 11) sont alors positionnés les uns par rapport aux autres puis collés, comme selon la figure (5). Les couples (4) sont ensuite contreventés par des lisses (6). La figure 6 montre de façon schématique, la mise en place de ces lisses. Pour ce faire on trace sur le chant des couples des repères (12), et l'on découpe des passages (13) destinés à recevoir les dits -tisses. Il suffit alors de mettre de la colle (14) dans les passages (13) et d'y positionner les dits lisses (6). La figure 7 représente la mise des bords latéraux (9). La figure 8 représente une autre phase du procédé, qui consiste à coller des palques de mousse (16) à l'intérieur du moule. Ces palques sont d'abord découpées dans des palques de mousse d'épaisseur d'environ 4 à 6 millimètres puis collées dans le moule sur les couples (4) et les lisses (6). Le surplus de matière (160) éventuel est alors retiré. Il peut être avantageux de renforcer le moule par du matériau composite (8,8') comme cela est représenté à la figure 9. La figure 10 représente une des phases importantes du procédé, qui consiste à coller, après découpage, des plaques d'aluminium (18) de faible épaisseur. Celles-ci assurent la bonne finition de la partie utile du moule, et sont par exemple collées à la résine par un procédé sous vide. Pour ce faire, il suffit de passer de la résine d'une part sur les plaques de mousse (16) et d'autre part sous les plaques d'aluminium (18), et de les mettre en contact ( figure 10 ). Le collage peut être réalisé sous vide, comme cela est représenté aux figures ll et 12. A cet effet, on isole l'ensemble à coller sous une feuille depolyéthylène (20) collée tout autour du moule, et comprenant un orifice (21) relié à une pompe à vide (22) par un tuyau (23).La mise en route de la pompe provoquera le vide dans l'enceinte (24), et la feuille de polyéthylène (20) sera plaquée contre les plaques d'alumimium ( figure 12 ). Le vide sera maintenu pendant tout le temps de la polymérisation de la résine, ou du séchage de la colle. La feuille de polyéthylène sera alors retirée, et si besoin est les joints entre les plaques seront mastiqués, pour donner un aspect correct à la surface utile du moule. On ne sortirait pas du cadre de l'invention Si la forme du moule n'était pas obtenue avec un assemblage de plaques minces, mais était réalisée avec un bloc de mousse synthétique. On pourrait par exemple ( voir figure 2 ), obtenir une forme (300)dans un bloc de longueur L, de largeur 1, et de hauteur h. La dite forme étant réalisée par tous moyens appropriés tels que moulage, usinage, tranchage ou découpage. Dans le mode de réalisation précédemment décrit, la paroi utile du moule est recouverte d'une feuille d'aluminium, mais il pourrait en être autrement. En effet, on pourrait tout aussi bien remplacer les feuilles d'aluminium par une couche de résine et d'un apprêt polyesther ou epoxy. L'apprêt pouvant aussi être remplacé par du gel-coat lui-même polyesther ou epoxy. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1) Moule (1,10) pour la fabrication de pièces composites (2), caractérisé en ce qu'il est constitué par une forme (4,5,11,16,30) réalisée en mousse synthétique, et que ses parois utiles sont recouvertes d'un matériau différent (8,18) autre que de la mousse. 2) Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ses parois utiles sont recouvertes d'une ou plusieurs plaques d'aluminium (18) de faible épaisseur. 3) Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ses parois utiles sont recouvertes par une résine et d'un apprêt ou un gel-coat polyesther ou époxy. 4) Moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa forme est réalisée dans un bloc de mousse synthétique (30). 5) Moule selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce que sa forme est réalisée par une ou plusieurs plaques minces de mousse synthétique (16). 6) Moule selon la revendication 5, caractérisé en ce que la ou les plaques minces de mousse (16) sont collées ou soudées sur des couples (4) eux mêmes constitués par des plaques de mousse synthétique. 7) Moule son la re-endicatson (, caractérisé en ce les couples (4) sont reliés entre eux par des lisses cylindriques (6). 8) Procédé pour la fabrication du moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste dans les différentes étapes suivantes: a- réaliser la forme du moule à l'aide de mousse synthétique. b- découper des plaques d'aluminium (18) de faible épaisseur. c- coller les plaques d'aluminium (18) sur les parois utiles du moule. 9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape "c" est remplacée par l'étape suivante: d- mettre de la résine sur la paroi utile du moule puis mettre un apprêt ou un gel-coat, polyesther ou époxy. 10) Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que l'étape "a" consiste dans les étapes successives suivantes: e- découper les couples (4) et les supports de couples () dans des plaques de mousse synthétique, par exemple dans du polystyrène extrudé ou similaire. f- positionner les couple (4) sur les supports (5) en les collant. g- mettre en place des lisses (6) pour contreventer les couples (4). h- découper les plaques de mousse (16j pour réaliser la forme du moule. i- coller les plaques (16) sur les couples -(4), pour réaliser les parois utiles du moule. 11) Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 10, caractérisé en ce que le collage des plaques d'aluminium (18) est fait sous vide. 12) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'après l'étape "i", on ~renforce la structure par la pose d'un tissu de renfort (8,8'), en fibre de verre ou similaire enduit de résine.