Brevet FR2649916A1 — publié le 19910125

L'invention concerne un moule universel à surfaces de moulage adaptables permettant le moulage de matières plastiques, céramiques ou autres matériaux, selon des formes et des dimensions différentes. Les techniques de moulage sont de nos jours diverses, par exemple moulage par simple coulée, revêtement d'un noyau, par injection, extrusion, thermoformage ou étirage. Dans tous ces cas, sont utilisés des moules, noyaux ou matrices de forme spécifique â celle de l'élément å réaliser. Dans le cas très. classique du moulage au sable, on confectionne chaque demi-moule par tassement de sable sur un modèle. Ce dernier étant enlevé et les trous de coulée et évents réalisés, la matière, en général du métal liquide est coulée et lors du démoulage le moule est détruit. Ces demi- moules avec leur partie de moulage correspondante, sont maintenant généralement constitués en acier et forment la matrice et le poinçon, entre lesquels est coulée et pressée la matière. La forme des surfaces de moulage est bien évidemment spécifique à chaque moule , en d'autres termes à un objet à mouler correspond un moule. Ces moules sont réalisés actuellement à partir de matériaux relativement chers et posent des problèmes techniques tels que des problèmes de dilatation relative, la nécessité de machines-outils coûteuses... De plus une erreur de conception de l'objet et donc du modèle entraîne des pertes considérables, lorsque la fabrication des moules est déjà avancée et en conséquence un supplément de coût à la fabrication. L'objet de l'invention est donc de fournir un moule, constitué d'au moins une partie, dont la surface de moulage puisse être formée et adaptée à une forme souhaitée grâce à un modèle de façon simple et puisse être modifiée à volonté selon un autre modèle. Pour ce faire, la présente invention propose un moule dont le coût de fabrication soit favorable et qui permette grâce à la possibilité de modifier la configuration de ses surfaces de moulage de mouler des objets sans investissement important. Ainsi il est possible de faire des essais de moulage à partir de modèles qui ne sont éventuellement pas encore au point. Il est également possible avec un seul type de moule de réaliser des objets de forme différente, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas de fabrication en petite série. Dans le cas de fabrication en grande série, une fois la configuration définitive obtenue, par une opération particulièrement simple, le moule peut être renforcé et figé dans cette configuration. Ce moule permet le moulage de matière liquide à froid ou à chaud jusqu'à une température comprise environ entre 250'C à 300~C. Le durcissement peut être réalisé ou accéléré par cuisson grâce à des dispositifs de chauffage intégrés. Aucun four autoclave n'est donc nécessaire. Dans ce but, le moule conforme à l'invention est du type à au moins deux parties de moule, a superposer ou juxtaposer pour former une empreinte de moulage entre elles ; ce moule est remarquable en ce qu'une première partie de moule comporte un cadre rigide et un élément de moulage déformable par dépression à partir d'une position inactive, la surface de moulage de cet élément prenant la forme de l'empreinte de moulage par enveloppement d'un modèle mis en place entre la première partie de moule et une deuxième partie de moule assemblée à la première. Afin de permettre le moulage de matières thermodurcissables1 la première partie de moule peut comporter un dispositif de chauffage intégré dans l'élément de moulage. De préférence, en position inactive, les surfaces de moulage sont distantes l'une de l'autre, les parties de moule étant assemblées. Pour obtenir ces propriétés de déformation, l'élément de moulage est constitué, selon un mode de réalisation préféré, d'un matériau incompressible en soi, granulaire, délimité et contenu entre une membrane élastique intérieure. formant surface de moulage et fixée au bord intérieur du cadre et une membrane élastique extérieure fixée à l'autre bord du cadre. Selon un mode de réalisation préféré, le moule conforme a l'invention comporte au moins deux parties de moule de constitution identique å la première partie ci-dessus. Selon une variante, la première partie de moule décrite ci-dessus peut être associée à une partie de moule rigide non déformable, par exemple plane. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécution. - la figure 1 est une vue partielle en coupe transversale d'un moule conforme à l'invention à l'état inactif. - les figures 2A å 2H sont des vues en coupe du moule, les plaques supports n'étant pas représentées, illustrant les étapes de conformation du moule et de moulage d'un élément à partir de couches prédécoupées imprégnées de matière plastique par le procédé couramment appelé. par drapage. - les figures 3A å 3F sont des vues en coupe du moule, les plaques supports n'étant pas représentées, illustrant les étapes de conformation du moule et de moulage d'un élément par injection de matière plastique. La figure 1 représente en détail un moule conforme à l'invention. Selon l'exemple représenté, le moule comporte deux parties de moule, à savoir un demi-moule supérieur 1 et un demi-moule inférieur 1' de constitution analogue et symétrique. Ces deux demi-moules 1, 1' sont relies l'un à l'autre par superposition et par exemple emboîtement, un système de levage hydraulique pouvant compléter la liaison et la séparation de ces deux demimoules. Afin d'obtenir une bonne étanchéité les surfaces de liaison de ces demi-moules présentent un joint en silicone 3, 3'. Chaque demi-moule comporte un cadre rigide formant les paroi latérales 4, 4', de préférence métalliques, par exemple en acier. Ces parois latérales présentent sur leur côté intérieur, au moins un épaulement 2, 2' dont la fonction sera précisée plus loin. Chaque demi-moule comporte également une plaque 5, 5' de préférence perforée et faisant office de pied pour la machine en ce qui concerne la plaque inférieure 5'. Les éléments de moulage A,A' des demi-moules 1,1' sont donc de constitution identique et vont maintenant être décrits plus précisément. L'élément de moulage A,A' comprend principalement un matériau incompressible en soi et granulaire 6, 6' délimité et contenu entre un film élastique intérieur 7, 7' formant surface de moulage et une paroi extérieure#8, 8'. Le film élastique 7, 7' est fixé au bord intérieur du cadre rigide 4, 4' et tendu entre les quatre côtés du cadre formant ce bord. Pour ce faire il est maintenu dans une rainure réalisée au fond de l'épaulement 2, 2' grâce à un joint 9, 9' de préférence en silicone rigidifié. La paroi extérieure 8, 8 est de préférence également constituée d'une membrane élastique et est maintenue également dans une rainure du cadre rigide 4, 4'. Cette rainure est de préférence située å l'extérieur du cadre, la plaque 5, 5' coopérant donc avec un joint 10, 10' en silicone pour bloquer le film 8;8' en position. Selon un mode préféré de réalisation, le film élastique 7, 7' sera un film de polyvinyle d'acétate ou un film de silicone. Le film 8, 8' sera de préférence en silicone. Le matériau granulaire 6, 6' quant à lui est de préférence constitué de sable, déhydraté afin de ne pas engendrer d'endommàgement des films 7, 7' et 8, 8'. Grâce aux épaulements 2, 2', les films 7, 7' présentent une certaine distance entre eux et forment donc un espace 11. Le moule comporte également des orifices de mise en dépression. Chaque cadre comporte pour ce faire au moins un orifice de mise en dépression 12, 12' débouchant dans la zone du sable 6, 6' et un orifice 13, 13' débouchant dans l'espace 11 entre les surfaces de moulage 7, 7'. La fonction de ces différents orifices sera explicitée plus loin, lors de la description des modes d'utilisation préférés du moule conforme à l'invention. Chaque demi-moule peut également comporter au moins un dispositif de chauffage de préférence une résistance électrique 14, 14', en général commandée par rhéostat et destinée au chauffage du moule, dans le cas de moulage de matériau nécessitant une cuisson. Enfin, l'espace 11 entre les surfaces de moulage peut être drapé d'une enveloppe de démoulage 15, constituée de préférence d'un nylon de démoulage qui également permet le passage de l'air. De préférence, chaque demi-moule sera symétrique, plus précisément au moins deux séries d'orifices 12, 12' et 13, 13' seront agencées de façon symétrique, chacune sur un côté opposé du cadre rigide 4, 4'. Il peut également être prévu une sonde thermique mise en place dans le sable 6, 6', afin de mesurer et contrôler la température, la température du sable étant homogène. De préférence, la membrane 8 en silicone résiste en continu à une température d'environ 250il et les films 7 en polyvinyle d'acétate à une température d'environ 300'C. Les joints en silicone résistent à une température d'environ 300-C. A titre indicatif mais non limitatif, le film 7 sera d'une épaisseur d'environ 0,8 mm et la membrane 8 d'une épaisseur d'environ 2 mm ; les joints en silicone auront un diamètre d'environ 8 mm ; la granulométrie du sable sera choisie entre 0,8 et 0,12 mm. Les figures 2A å 2H schématisent les différentes étapes de conformation du moule et de moulage d'un élément à partir de couches prédécoupées imprégnées de matière plastique par le procédé couramment appelé par drapage. Ce procédé est particulièrement adapté a la réalisation d'objets en fibres de carbone ou en matériau composite. La maquette est donc déposée dans le moule ouvert (figure 2A) et le moule est refermé (figure 2B). Tout d'abord la dépression est réalisée par les orifices 13 et 13' dans l'espace 11 entre les surfaces de moulage. Les membranes souples 7 et 7' viennent alors épouser les formes de la maquette. Puis la dépression est réalisée dans le sable 6, 6' par les orifices 12, 12'. Le sable va donc tout d'abord épouser la forme des membranes 7 et 7' et du fait de la dépression et de sa non compressibilité devenir rigide et dur. Cette rigidité est réalisée par un réglage à des dépressions adéquates (figure 2C). Pour pouvoir réaliser la dépression du sable 6, 6' l'orifice 12 ou 12' ou le conduit de mise en dépression correspondant doit être muni d'un filtre ou d'un clapet empêchant le passage du sable. On a ainsi obtenu deux demi-moules à éléments de moulage suffisamment rigides et en arrêtant la dépression dans l'espace 11, on peut ouvrir le moule (figure 2D) et extraire la maquette. Le moulage par drapage selon cet exemple peut alors être réalisé de façon classique (figure 2E à 2H). Le drapage est réalisé figure 2E), le moule est fermé (figure 2F) ; grâce aux résistances électriques 14, 14' les éléments de moulage sont chauffés et la cuisson est réalisée (figure 2G) ; le moule est ensuite ouvert et la pièce terminée extraite (figure 2H). Les figures 3A à 3F représentent quant à elles les étapes de réalisation dans le cas où l'on réalise un moulage par injection d'une matière plastique. Dans ce cas la maquette est de préférence enrobée par du nylon de délaminage mis en boule de chaque côté de la maquette comme on peut le voir sur la figure 3A. Le moule est fermé (figure 3B) et de même que précédemment la dépression est réalisée dans l'espace 11 puis dans le sable 6, 6' (figure 3C). La dépression est supprimée dans l'espace 11 et le moule est donc ouvert (figure 3D), la maquette peut donc être extraite ainsi que le nylon de délaminage qui permet la création de bulles de dégazage et/ou d'évidements permettant le coulage d'un surplus de matière assurant le bon remplissage de l'empreinte. Puis la matière plastique M est injectée d'un côté du moule par les orifices 13, 13' tandis que de l'autre côté l'aspiration est de nouveau réalisée afin de réaliser un remplissage correct de l'empreinte de moulage avec évacuation de l'air au fur et à mesure de l'injection (figure 3E). Après refroidissement l'objet en matière plastique injectée est démoulé (figure 3F). Après le moulage d'un objet, le moule conforme à l'invention peut être de nouveau utilisé pour mouler un objet de forme différente En effet, si le moulage se réalise à température ambiante, l'arrêt de la dépression dans le sable 6, 6' permet le retour des films de moulage 7, 7' dans leur position plane inactive. Un autre processus de moulage peut alors être réalisé. Après un certain nombre d'utilisations, et surtout lorsque le moulage se réalise par chauffage, le film 7, 7' peut être déformé, devenir cassant et donc il doit être changé. Dans ce cas il est démonté, et des films de rechange sont mis en place, ces films se présentant sous forme d'un film de silicone ou de polyvinyle d'acétate tendu sur un cadre de silicone rigidifié constitué par le joint 9, 9'. Ces élements de rechange se fixent de façon aisée par clipsage dans les rainures correspondantes. Pour la réalisation en grande série, une fois la surface de moulage 7, 7' conformée selon l'empreinte souhaitée, une résine peut être injectée par les orifices 12, 12' afin de durcir définitivement les éléments de moulage A et A'. La température peut être réglée de façon automatisée et/ou informatisée. Pour la réalisation de moules de dimension relativement grande et pour le moulage de formes particulières, les résistances électriques peuvent être agencées pour former des zones de chauffe compartimentées et réaliser ainsi une modulation du chauffage. Le moule ainsi réalisé est en particulier destiné à mouler des matières plastiques thermodurcissables mais il peut bien évidemment être également utilisé pour le moulage de céramique, de plâtre ou de tous autres matériaux. Selon le matériau moulé, la composition, les dimensions et la résistance des éléments de moulage seront étudiées pour être compatibles å ce matériau. Le moule décrit précédemment est un mode de réalisation préféré. Conformément à l'invention, il est possible de réaliser un moule en plusieurs parties de moule, par exemple en huit parties de moules superposées et juxtaposées, l'empreinte de moulage étant centrée sur le sommet commun de ces huit parties, qui dans ce cas, sont comparables à un demi-moule tel que décrit précédemment, divisé en quatre parties. Il est également possible, conformément à 1'invention, d'associer un demi-moule tel que décrit précédemment, a une partie de moule rigide non déformable classique. Par exemple cette seconde partie de moule peut être une simple surface de moulage plane et dans ce cas, le moule ainsi constitué sera destiné à réaliser des objets de base plane. Eventuellement même, il est possible d'utiliser une surface de moulage indéformable classique comportant une empreinte de moulage, afin de réaliser des objets dont la base est de forme déterminée. Toute autre combinaison de parties de moule est possible et reste dans le champ de protection de la présente invention. REVENDICATIONS 1) Moule destiné au moulage de matières plastiques, de céramiques ou autres matériaux constitué d'au moins deux parties de moule à superposer ou juxtaposer pour former une empreinte de moulage entre elles, moule caractérisé en ce qu'une première partie de moule (1) comporte un cadre rigide (4) et un élément de moulage (A) déformable par dépression à partir d'une position inactive, la surface de moulage de cet élément prenant la forme de l'empreinte de moulage par enveloppement d'un modèle mis en place entre la première partie de moule (1) et une deuxième partie de moule assemblée à la première. 2) Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie de moule (1) comporte un dispositif de chauffage intégré dans l'élément de moulage (A). 3) Moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en position inactive les surfaces de moulage des différentes parties sont distantes l'une de l'autre, les parties de moule étant assemblées. 4) Moule selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première partie de moule comporte au moins un orifice (13) débouchant à proximité du bord intérieur du cadre et destiné à communiquer avec l'espace (11) entre les surfaces de moulage lorsque les parties de moule (1) sont assemblées. 5) Moule selon l'une quelconque de revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de moulage comprend un matériau (6) incompressible en soi, granulaire, délimité et contenu entre le cadre rigide, une membrane élastique intérieure (7) formant surface de moulage et fixée à un bord du cadre et une membrane extérieure élastique (8) fixée à un autre bord du cadre. 6) Moule selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première partie de moule (1) comporte au moins un orifice (12) débouchant entre la membrane intérieure et la membrane extérieure (7, 8) et destiné a la mise en dépression du matériau granulaire. 7) Moule selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le matériau granulaire (6) est du sable déshydraté. 8) Moule selon l'une quelconque des revendications 5 a 7 caractérisé en ce que la membrane intérieure (7) est un film en polyvinyle d'acétate. 9) Moule selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la membrane intérieure (7) est un film en silicone. 10) Moule selon l'une quelconque des revendications 5 å 9, caractérisé en ce que la membrane extérieure (8) est un film en silicone. 11) Moule selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que les membranes (7, 8) sont bloquées au cadre rigide (4) dans des rainurés agencées dansocelui-ci grâce à des joints en silicone. 12) Moule selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que la première partie de moule (1) comporte une plaque perforée (5) bloquant la membrane extérieure (8) et pouvant faire office de pied. 13) Moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième partie de moule est de constitution identique a la première partie. 14) Moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la deuxième partie de moule est un élément rigide.