Brevet FR2683472A1 — publié le 19930514

Procédé de découpe de pièces dans un bloc, dispositif pour sa mise en oeuvre et pièces obtenues par ce procédé. L'invention concerne un procédé de découpe de pièces dans un bloc de matière thermofusible au moyen d'un profilé résistif chauffé électriquement, ainsi qu'une installation permettant la mise en oeuvre de ce procédé, et les pièces ainsi obtenues. On connaît de nombreux procédés de decoupe de pièces dans des blocs de matières thermofusibles, en particulier dans des blocs de matières synthétiques alvéolaires telles que polystrène, ou autres. La plupart des techniques connues utilisent divers procédés d'usinages tels que le fraisage ou le sciage. Ces procédés connus entraînent une quantité de matière importante au passage de l'outil, allant jusqu'à détruire totalement la matière non utilisée lors de ce passage. Par conséquent, ils provoquent de gros volumes de déchets difficilement recyclables et polluants. On a également proposé, pour les matières thermofusibles, dyutili- ser des profilés rectilignes ou galbés qui, chauffés électriquement, fondent la matière sur leur passage. Les formes de découpe obtenues, généralement très limitées, présentent un certain nom bre de défauts inhérents au procédé, mauvais état de surface dû à la surfusion de matière, ou déformation du profilé, d'où perte de précision et de qualité dans la pièce. Les déchets sont également volumineux, le procédé est polluant en vaporisant ces matières et consomme une énergie importante liée à la résistivité du ou des profilés. L'utilisation de profilés chauffés électriquement faisant appel à des sections circulaires, bande ou ruban, est connue en particulier par FR-A-i.411.751. Cependant, à ce jour, ces techniques ne permettent pas un contrôle précis et fin de la coupe, et ne sont utilisées au mieux que pour des tranchages selon deux axes, soit pour la fabrication de "profils". La présente invention vise à améliorer un tel procédé de découpe au moyen de profils chauffés afin de garantir une qualité de coupe supérieure en exerçant un contrôle de température sur le profil en particulier lorsqu'on travaille dans plus de deux axes et selon des modes angulaires. A cet effet le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait qu'on exerce-sur le profilé chauffé, un refroidissement par l'extérieur du bloc. On peut ainsi obtenir une qualité de coupe identique, sans surfusion, en particulier aux bords de découpe et à l'intérieur, le refroidissement étant positionné de manière à pénétrer la coupe à des profondeurs importantes. L'invention permet aussi de limiter, voire (dans certains cas) de supprimer les vaporisations de matière, d'augmenter les vitesses de coupe grâce aux faits, que l'on exerce un asservillement de la coupe au comportement du profil, et que la température du profilé, à l'extérieur du bloc, est maintenue à une valeur inférieure ou au plus égale à la température à l'intérieur du bloc, qu'il devient donc possible de porter cette température à l'intérieur à un maximum autorisé sans pour autant atteindre, ni la température de rupture du profilé à l'extérieur, ni la température d'inflammation du bloc de matière. La consommation d'énergie électrique nécessaire au chauffage du profilé est également réduite dans des proportions importantes grâce à la faible section de celui-ci et au choix de son alliage tésistif, De préférence, le refroidissement extérieur est effectué de facon précise par injecteurs d'un gaz de refroidissement tel que de l'air. Selon une forme de mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention, on découpe le bloc initial en autant de blocs que nécessatire et toujours emboîtables, par translations ou rotations relatives du bloc et du profil et on conserve les éléments extérieurs à la pièce comme négatif ou enveloppe de ladite pièce. Le procédé selon l'invention permet, grâce à l'utilisation d'un profilé de très faible section et par son refroidissement, d'obtenir une pièce ou positif de dimensions rigoureuses et, simultanément, l'enveloppe ou négatif de cette pièce en au moins un seul morceau. Ce négatif peut servir d'emballage du positif ou de moule pour une réplique dont le positif a servi de modèle. Le négatif peut également servir d'emballage de ia réplique. Le positif peut aussi servir de modèle perdu pour la fonderie (lost-foam), son négatif permettant d'empêcher une éventuelle déformation de l'ensemble pendant les opérations de moulage. Le négatif et le positif peuvent aussi être utilisés comme bases de systèmes évolutifs tels que des maquettes d'urbanisme ou de topographie, des objets décoratifs ou des modèles, par une modification de position d'éléments ou échanges d'éléments emboîtables à la place d'autres éléments. Le négatif étant conservé, la matière est utilisable simplement pour des modifications du positif en cours d'élaboration (études de formes esthétiques par exemple) et ceci par opposition aux techniques de façonnage qui détruisent tout ou partie de la matière extérieure au modèle, comme le fraisage. On notera que les pièces et enveloppes obtenues par le procédé selon l'invention sont parfaitement emboîtables, avec un jeu négligeable, les unes dans les autres, l'invention permettant d'utiliser des profilés de sections extrêmement fines dont la section inférieure n'est constituée que par leur résistance mécanique. Il est alors possible de séparer à l'intérieur d'un bloc autant d'éléments que nécessaire constituant les sous-ensembles de formes simples d'une pièce de forme complese, tout en travaillant les coupes sans apporter de corrections de cotes ou de profils tel qu'avec des outils de fraisage, puis de rassembler ces sous-ensembleus par emboîtements, collages ou tout autre moyen, afin de reconstituer le positif recherché et, de la même manière, son négatif. Le profilé peut être rectiligne et tendu ou, au contraire, avoir une certaine raideur permettant une déformation. Il est d'autre part possible, en contrôlant la largeur du trait de coupe, de préparer tout ou partie des sous-ensembles à recevoir un traitement de surface dont l'épaisseur compensera exactement la demilargeur du trait de coupe. L'invention sera-bien comprise à la lecture de la description suivante faite en se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 est un schéma illustrant l'état de la tech nique; la figure 2 est un schéma illustrant le procédé selon l'invention pour la découpe d'un cône; la figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif découpé par le procédé selon l'invention; la figure 4 est une vue en perspective éclatée du dispositif de la figure 3; la fi dure 5 est une vue schématique en perspective du néga tif de la pièce des figures 3 et 4; la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un bloc découpé en vue de la fabrication d'une maquette d'urbanisme ou de topo graphie; la figure 7 représente la maquette obtenue avec le bloc de la figure 6; la figure 8 illustre une possi bilité de découpe supplémentaire du bloc des figures 6 et 7. On s'est référé à la figure t dans l'introduction pour décrire l'état de la technique. A la figure 2, le profil G pivote autour d'un point T pour découper un cône C dans le bloc B. Des insuffra- tions de gaz assurent un refroidissement du profil, à l'extérieur du bloc, et une température relativement proportionnelle à sa vitesse de déplacement, à l'intérieur du bloc. On se réfère maintenant aus figures 3 à 5 qui illustrent la fabrication d'une pièce décorative P représentée assemblée à la figure 3. La pièce P est constituée de six sous-ensembles 1-6, dont une réservation intérieure 6, représentés à la figure 4. La figure 5 représente une partie des découpes effectuées dans le bloc initial, les portions correspondantes réassemblées constituant l'enveloppe E exacte de la pièce P. La pièce P peut être utilisée directement comme objet décoratif, comme prototype, ou comme modèle d'étude. Elle peut servir de matrice de moulage pour la fabrication de moules négatifs ou positifs, à froid ou à chaud, selon tout procédé connu de moulage. Elle peut aussi servir de gabarit de copiage. Les sous-ensembles t-5 sont utilisables séparément pour la confection de moules en plusieurs parties. Une telle fabrication peut permettre une simplification de la fabrication et une diminution de l'encombrement et du poids unitaire, particulièrement dans le cas de pièces de grandes dimensions comme celles utilisées pour le décor, le bâtiment ou les travaux publics. Elle permet aussi la fabrication de systèmes modulaires dans lesquels certaines pièces peuvent être remplacées par d'autre. Par exemple, le cylindre de base 4 peut être remplacé par un parallèlépipède ou la colonne cannelée 3 peut être remplacée par une colonne lisse et/ou de hauteur différente. Le bloc E de la figure 5 constitue le négatif exact, aux faibles jeux près, de la pièce P. Il peut donc servir d'emballage ou de protection pour la pièce P. Il constitue aussi un moule pour le coulage à froid, la réservation 6 pouvant être utilisée pour allègement. Le bloc E constitue aussi l'emballage perdu de cette coulée. Non assemblé, il peut aussi servir de moule en plusieurs parties. On se réfère maintenant aux figures 6 à 8 qui illustrent la fabrication d'un système de modélisation volumétrique basé sur le principe de la trame numérique, aussi utilisée en simulation informatique 3D. Les éléments unitaires identiques U, découpés dans un bloc, déterminent l'unité de surface retenue selon xy et restent libres en translation selon l'axe z. La découpe peut aussi être effectuée selon des volumes non identiques, correspondant chacun à un élément de l'ensemble à modéliser, tel qu'une maison, un champ, une église, etc. Les éléments U sont maintenus par un cadre D. En partant de l'état initial après découpe de la figure 6, les éléments U sont positionnés par translation individuelle selon la direction z, dans une configuration architecturale qui peut être modifiée à volonté. Le positionnement des éléments U peut être effectué manuellement ou par une machine pilotée référencée sur le cadre D. Le bloc peut ensuite être tranché selon un plan parallèle au cadre D (figure 8) pour constituer, après montage sur un support E et un cadre C, une structure F, architecturale, urbaine, topographique, industrielle etc... On peut assembler sur un même support H plusieurs blocs complémentaires. La partie inférieure F' de l'ensemble, également fixée à un support H, représente la partie négative de la structure F. Elle peut lui servir d'enveloppe de transport ou être utilisée comme moule de tirage. La partie saillante des éléments U peut être taillée ou modelée pour donner une ressemblance avec l'objet représenté (toit incliné, courbes de niveaux "estompées", etc...) et recevoir un traitement de surface pour une illustration plus concrète. Les éléments U contenus dans le cadre C peuvent être échangés à volonté pour une adaptation aux modifications existantes ou envisagées de l'objet représenté. Le profil P peut être tendu et rectiligne. Selon les formes à créer, on peut également utiliser un profil ayant une certaine raideur et qui est déformé pour effectuer la découpe de surfaces moulurées, ce qui est possible du fait de la relative absence de résistance mécaniqueà l'avance du profil P. REVENDICATIONS 1. Procédé de découpe de pièces (C) dans un bloc (B) de matière thermofusible au moyen d'un profilé résistif (P) chauffé électriquement, caractérisé par le fait qu'on exerce sur le profilé chauffé (P) un refroidissement par l'extérieur (G) du bloc (B). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le refroidissement extérieur est ef fectué par des injecteurs d'un gaz de refroidissement (G) tel que de l'air. 3. Procédé selon l'une des revendications t et 2, caractérisé par le fait que le profilé chauffé (P) est un alliage métallique de faible section. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on découpe le bloc initiai en éléments (1-6) de formes simples emboîtables, par translations et (ou) rotations relatives du bloc (B) et du profil (P) et qu'on utilise lesdits éléments de formes simples comme la pièce ou positif et son enveloppe comme négatif (E). 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications l à 4, comprenant un profilé (P) de faible section et des moyens de chauffage dudit profilé, ainsi qu'un support de fixation du profilé (F) et mobile selon les axes nécessaires par rapport au bloc caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de refroidissement dudit profilé (P). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens de refroidissement extrieur sont constitués par au moins deux buses de soufflage (G) depuis l'extérieur du bloc (B) d'un gaz de refroidissement, tel que de l'air, sur le profilé (P). 7. Pièce obtenue par le procédé selon l'une des revendications i à 4, caractérisé par le fait qu'elle est constituée d'éléments (1-6) emboîtables. 8. Pièce selon la revendication 7, caractérisée par le fait que des éléments emboîtables sont des prismes () coulissant les uns par rapport aux autres. W. Pièce selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la partie saillante des prismes (U) est recoupée et/ou soumise à un traitement de surface tel que peinture ou autre. 10. Pièce selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisée par le fait que, après positionnement des prismes (U), le bloc est découpé perpendiculairement à la surface extérieure des prismes (U).