Brevet FR2685231A1 — publié le 19930625

La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation de modèles en matière fusible pour la coulée à modèle perdu de pièces, par exemple prototypes ou de présérie. On sait que la production en série d'une pièce nouvelle implique, pour sa mise au point, la réalisation de pièces prototypes et/ou de présérie. D'autre part, les moules nécessaires à la réalisation de modèles en polystyrène ou analogue pour la production de pièces par coulée à modèle perdu sont très coûteux. Généralement, ces moules comportent au moins deux éléments, usinés par reproduction d'une empreinte dans un bloc de métal et définissant conjointement une cavité dont la forme correspond à celle du modèle. Pour éviter de mettre au rebut un tel moule si les prototypes ne sont pas au point, ceux-ci sont souvent coulés par une technique différente, telle que moulage en sable. Une fois la pièce au point, il reste encore à effectuer toute l'adaptation de l'outillage pour sa production en série par coulée à modèle perdu, car les joints de moulage, les retraits et les caractéristiques dimensionnelles ainsi que mécaniques sont différents selon la technique de coulée employée. Aussi, l'invention a pour but de proposer un procédé de fabrication de modèles qui permet de mettre au point rapidement et à moindre coût, à la fois la pièce et son procédé de coulée, tout en facilitant la réalisation des outillages pour la production en série de la pièce. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un modèle, par exemple en polystyrène, utilisable pour le moulage à modèle perdu d'une pièce quelconque, et du type consistant à réaliser un moule en au moins deux éléments et définissant une cavité qui correspond à la forme du modèle, caractérisé en ce que, pour chaque élément du moule a - on réalise une réplique de la partie correspondante de la pièce b - on dépose successivement sur la réplique, éventuellement revêtue d'un agent de démoulage, une résine de surface dite "gel-coat" et un amalgame de résine et de grenaille d'aluminium c - on laisse durcir l'ensemble formé par la résine de surface et l'amalgame ; d - on sépare ledit ensemble de la réplique de façon à obtenir, dans chaque élément du moule, une cavité ayant la forme de la partie correspondante de la pièce et e - on assemble les éléments du moule pour fabriquer ledit modèle. Le procédé se caractérise en ce que la réplique précitée est obtenue par les opérations successives consistant à f - usiner un maître-modèle de la partie correspondante précitée, par exemple en bois ou en résine dite "lab" g - surmouler suivant un plan de joint du moule, une première masse de résine sur le matre-modèle, pour obtenir une empreinte correspondante h - séparer, après durcissement, ladite première masse de résine du maStre-modèle ; i - mouler une deuxième masse de résine dans l'empreinte précitée j - séparer, après durcissement, ladite deuxième masse de résine de l'empreinte ; et k - utiliser cette deuxième masse de résine comme réplique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les cavités obtenues à l'étape (d) sont employées à la fabrication d'un modèle pour pièces prototypes ou de présérie, tandis que les empreintes obtenues à l'étape (g) sont utilisées pour réaliser, par reproduction, des éléments correspondants d'un moule servant à la production en série de la pièce. L'invention est aussi caractérisée en ce que, la pièce précitée comportant des évidements, la réplique précitée présente une forme correspondant à une partie extérieure ou à une partie intérieure de la pièce. En outre, le procédé se caractérise en ce que, dans un même moule dont la cavité définit la forme de plusieurs modèles, on obture par un ou des bouchons les parties de cette cavité qui correspondent au moins à un modèle inutilisé. Suivant encore une autre caractéristique, la proportion pondérale de l'amalgame utilisé à l'étape (b) est de 70% de résine et 30% de grenaille d'aluminium. Selon encore une caractéristique, l'étape (d) de séparation est suivie par une étape (1) consistant à percer des trous dans la résine de surface de chaque élément, afin de permettre le passage de vapeur. Par ailleurs, l'invention se caractérise en ce que l'étape (c) de durcissement est suivie par une étape (m) consistant à usiner l'amalgame de résine et de grenaille pour que l'élément de moule correspondant ait une épaisseur sensiblement constante. On notera ici que la réplique obtenue à l'étape (a) est réalisée en une masse de résine, ou par assemblage de plusieurs masses de résine. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée d'un mode de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple, qui suit et se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une représentation en coupe partielle de l'étape de surmoulage d'une première masse de résine sur un maitre-modèle ; - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, illustrant le moulage d'une deuxième masse de résine dans l'empreinte de la première masse ; et - la figure 3 représente en coupe partielle les dépôts successifs sur une réplique d'un "gel-coat" et d'un amalgame, pour obtenir un élément de moule. On observera tout d'abord qu'un procédé de fabrication d'un modèle (non représenté) par exemple en polystyrène, utilisable pour le moulage à modèle perdu d'une pièce quelconque (non représentée), consiste essentiellement à réaliser un moule constitué par deux éléments au moins, qui s'assemblent au niveau d'au moins une surface telle que le plan de joint P visible sur les figures. Les éléments de moule tels que 10 (figure 3) définissent conjointement une cavité C dont la forme correspond à celle du modèle à fabriquer. Maintenant, les étapes successives de réalisation de l'élément de moule 10 seulement, vont être décrites. Evidemment, tout autre élément du moule pourra être obtenu similairement. Conformément à l'invention, la première étape (a) consiste à réaliser pour chaque élément de moule une réplique de la partie correspondante du modèle, et donc de la pièce. Suivant l'exemple illustré, le modèle définit l'ensemble du profil externe d'un corps de réchauffeur. L'élément de moule 10 (figure 3) sert à reproduire une partie extérieure de ce profil, et par conséquent de la réplique. Si la pièce à mouler comporte des évidements, (par exemple un orifice en 21, figure 1) on réalisera une réplique présentant une forme qui correspond à ces évidements, et ensuite un modèle formant noyau pour les parties intérieures de la pièce. Comme expliqué ci-après, la réplique peut être réalisée de différentes manières, et être revêtue d'une couche fine (non représentée) d'agent de démoulage. Dans une étape (b), on dépose successivement sur la réplique une couche de résine de surface ou "gel-coat" et un amalgame à base de résine. Cette étape (b) est effectuée à l'intérieur d'un cadre 55 visible sur la figure 3, qui délimite autour de la partie correspondante de la réplique un espace interne 51. Comme pour les cadres 33 et 44 (figures 1 et 2) utilisés pour d'autres étapes du procédé décrites ultérieurement, l'espace interne 51 a des dimensions supérieures d'au moins 1 mm par rapport à celles de la partie correspondante du modèle. Le gel-coat 52 est un gel de revêtement à texture fine qui permet d'obtenir un bon état de surface de la cavité C. Le gel est appliqué à l'aide d'un pinceau pour former dans le cadre 55 une couche d'environ 1 à 2 mm. Le gel 52 doit ensuite reposer durant à peu près 1H30, pour se solidifier. L'amalgame 53 est constitué par un mélange de résine et de grenaille, avec en poids 70% de résine et 30% de grenaille d'aluminium. Suivant l'exemple, le dépôt d'amalgame 53 s'effectue en deux phases. Tout d'abord, on dépose sur le gel 52 une épaisseur généralement constante (de l'ordre de 20 mm) d'amalgame 53 sans le tasser, pour que l'espace interne 51 du cadre 55 soit rempli d'amalgame, jusqu'au niveau 53R. Ensuite, on effectue dans une étape (m), et suite à une étape (c) consistant à laisser durcir le gel-coat et l'amalgame, un usinage de ce dernier. Ainsi, on obtient un élément de moule 10 ayant une épaisseur sensiblement constante. L'élément 10 est sèché durant au moins 24H avant de séparer (étape d) l'ensemble gel-amalgame, de façon à obtenir la cavité C. L'élément 10 subit alors une cuisson par paliers dans un four. Le premier palier dure 2H pour une température de 600C, suivi par un palier de 2H à 800C, avant un dernier palier de 8H à 1200C. Ces paliers sont séparés par des phases de montée en température, avec une augmentation de 200C/H, et suivis par un étuvage et un refroidissement. Ensuite, on assemble dans une étape suivante (e) les éléments du moule ainsi obtenus, pour fabriquer le modèle, par exemple en introduisant dans C des billes de polystyrène, puis en chauffant ces billes à l'aide de vapeur. Le modèle est alors refroidi et extrait du moule conventionnellement. L'étape (d) de séparation est suivie par une étape (1) consistant à percer des trous dans le gel-coat 52 de chaque élément 10, afin de permettre le passage de la vapeur de chauffage. De préférence, ces trous auront un diamètre de l'ordre de 0,5 mm et seront espacés les uns des autres de 10 mm environ. Comme indiqué plus haut, la réplique peut soit être une empreinte mâle 42 de la partie correspondante du modèle réalisée dans une masse de résine 40, soit être un matre-modèle 20 fabriqué par usinage, d'après plans ou suivant les données de conception assistée par ordinateur (C.A.O.). Toutefois, même si la réplique est constituée par la masse de résine 40 et l'empreinte 42, celles-ci ne peuvent être réalisées qu'en effectuant une opération (f) consistant à usiner un maltre-modèle 20, par exemple en bois ou dans une résine appropriée dite "lab". Selon la forme de la réplique, le matre-modèle 20 est soit réalisé d'après une masse de "lab" usinée, soit obtenue par assemblage (collage) de plusieurs masses de résine usinées séparément. Une fois le maître-modèle 20 réalisé, la réplique formée par la masse 40 et l'empreinte mâle 42 (figure 3) est obtenue par les opérations successives consistant à g - surmouler suivant le plan de joint P de l'élément de moule 10 une première masse de résine 30 sur le maître-modèle 20, pour obtenir une empreinte femelle 32 correspondante (figure 1) h - séparer, après durcissement, ladite première masse de résine 30 du maltre-modèle 20 i - mouler, suite au montage de façon étanche du cadre 44 sur le cadre 33 dans lequel la première masse 30 est contenue, une deuxième masse ou masse de résine 40 dans l'empreinte 32 (figure 2) j - séparer de l'empreinte 32 ladite deuxième masse de résine 40, qui définit après durcissement une empreinte mâle 42 de la partie correspondante du matre-modèle 20 ; et k - utiliser l'empreinte 42 de cette deuxième masse de résine 40 comme réplique (figure 3). On notera ici que dans le cas où un même moule possède une cavité C qui définit la forme de plusieurs modèles identiques ou non, on peut obturer par un ou plusieurs bouchons (non représentés) les parties de cette cavité C qui correspondent au moins à un modèle que l'on ne désire pas fabriquer. Les cavités telles que C, obtenues à l'étape (d) sont employées à la fabrication d'un modèle pour pièce prototype ou de présérie. La cavité C de l'élément 10 permet la fabrication de quelques centaines de modèles grâce auxquels on peut couler à modèle perdu des pièces représentatives de la production en série. Les empreintes telles que l'empreinte femelle 32 obtenues à l'étape (g) sont quant à elles utilisées pour réaliser, par reproduction, des éléments correspondants d'un moule par exemple en aluminium, servant à la production en grande série de la pièce. En outre, l'élément 10 ainsi que le matre-modèle 20 en résine peuvent être aisément modifiés, et leur mise au rebut n'est pas coûteuse. De plus, l'empreinte femelle 32 est disponible, même si les éléments tels que 10 sont utilisés à un autre endroit, notamment pour des essais. Evidemment, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais comprend tous les équivalents des moyens techniques décrits et illustrés, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont effectués suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un modèle, par exemple en polystyrène, utilisable pour le moulage à modèle perdu d'une pièce quelconque, et du type consistant à réaliser un moule en au moins deux éléments et définissant une cavité (C) qui correspond à la forme du modèle, caractérisé en ce que, pour chaque élément du moule a - on réalise une réplique (42;20) de la partie correspondante de la pièce b - on dépose successivement sur la réplique (42;20), éventuellement revêtue d'un agent de démoulage, une résine de surface (52) dite "gel-coat" et un amalgame (53) de résine et de grenaille d'aluminium c - on laisse durcir l'ensemble (10) formé par la résine de surface (52) et l'amalgame (53) d - on sépare ledit ensemble (10) de la réplique de façon à obtenir, dans chaque élément (10) du moule, une cavité (C) ayant la forme de la partie correspondante de la pièce ; et e - on assemble les éléments du moule pour fabriquer ledit modèle. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réplique (42) précitée est obtenue par les opérations successives consistant à f - usiner un mattre-modèle (20) de la partie correspondante précitée, par exemple en bois ou en résine dite "lab" g - surmouler suivant un plan de joint (P) du moule, une première masse de résine (30) sur le maître-modèle (20), pour obtenir une empreinte (32) correspondante h - séparer, après durcissement, ladite première masse de résine (30) du mattre-modèle (20) i - mouler une deuxième masse de résine (40) dans l'empreinte (32) précitée j - séparer, après durcissement, ladite deuxième masse de résine (40) de l'empreinte (32) ; et k - utiliser cette deuxième masse de résine (40) comme réplique (42). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les cavités (C) obtenues à l'étape (d) sont employées à la fabrication d'un modèle pour pièces prototypes ou de présérie, tandis que les empreintes (32) obtenues à l'étape (g) sont utilisées pour réaliser, par reproduction, des éléments correspondants d'un moule servant à la production en série de la pièce. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, la pièce précitée comportant des évidements, la réplique (20;40) précitée présente une forme correspondant à une partie extérieure ou à une partie intérieure de la pièce. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans un même moule dont la cavité définit la forme de plusieurs modèles, on obture par un ou des bouchons les parties de cette cavité qui correspondent au moins à un modèle inutilisé. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la proportion pondérale de l'amalgame (53) utilisé à l'étape (b) est de 70% de résine et 30% de grenaille d'aluminium. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape (d) de séparation est suivie par une étape (1) consistant à percer des trous dans la résine de surface (52) de chaque élément, afin de permettre le passage de vapeur. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'étape (c) de durcissement est suivie par une étape (m) consistant à usiner l'amalgame (53) de résine et de grenaille pour que l'élément de moule (10) correspondant ait une épaisseur sensiblement constante. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la réplique (20;42) obtenue à l'étape (a) est réalisée en une masse de résine, ou par assemblage de plusieurs masses de résine.