Brevet FR2696677A1 — publié le 19940415

La présente invention concerne un procéda de fabrication d'une pièce en matière synthétique ayant une surface gauche à partir d'une ébauche plane. L'invention concerne également un dispositif de fabrication d' une pièce en matière synthétique ayant une surface gauche à partir d'une ébauche plane, pour la mise en oeuvre de ce procédé. Actuellement, la fabrication de pièces en matière thermoplastique devant présenter une surface gauche par thermoformage, s' effectue en général à partir. d'une ébauche plane dont les bords ne sont pas encore découpés ou façonnés à leur contour définitif, puisque ce contour sera déformé lors du formage tridimensionnel ultérieur. De plus, 1' ébauche doit présenter des dimensions supérieures à ses dimensions finales pour que ses bords puissent être bloqués sous un cadre de la machine à thermoformer. C' est pourquoi le formage se fait habituellement sur des ébauches rectangulaires et doit être suivi d' une étape d'usinage des bords, qui peut être très complexe en fonction de la géométrie de la pièce et qui nécessite des machines à commande numérique à cinq axes. Il en résulte un coût de fabrication particulièrement élevé.Dans une application typique qui est celle des pièces en matière synthétique transparente ou translucide, ce coût élevé ne permet pas d'offrir une alternative avantageuse aux pièces bombées et traditionnelles en verre. Par conséquent, dans les cas où le verre doit être remplacé par une matière synthétique moins fragile, les contraintes techniques et économiques conduisent souvent à n'utiliser que des pièces en matière synthétique à simple courbure, afin qu'un découpage des bords avant de former la pièce soit possible sans que la géométrie de la pièce finie ne sorte des tolérances. La présente invention a pour but de créer un procédé et un dispositif permettant de mettre en forme par thermoformage des pièces ayant une surface gauche, c' est-à-dire présentant des courbures suivant au moins deux axes, et notamment des pièces transparentes galbées utilisables à la place des pièces traditionnelles en verre, d'une manière moins coûteuse que les méthodes mentionnées ci-dessus. Dans ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que dans une première phase de ce procédé, on découpe ladite ébauche plane selon un gabarit plan dont le contour correspond au contour de 1' ébauche plane déterminé à partir de la forme de la pièce finie, et en ce que, dans une seconde phase de ce procédé, on met en forme par thermoformage ladite ébauche plane en l'insérant entre un moule rigide dont une surface correspond à ladite surface gauche de la pièce et une membrane souple étanche aux gaz sollicitée en appui contre ladite ébauche par une dépression générée entre le moule rigide et la membrane et/ou une pression extérieure sur cette membrane. Ainsi, les contours de la pièce et d'éventuelles découpes qu'elle doit présenter sont définis et réalisés sur l'ébauche plane par un usinage approprié. Cet usinage est peu coûteux puisqu'il s'exécute sur une surface plane, les contours ainsi définis tenant compte des déformations que leur imposera le thermoformage tridimensionnel ultérieur de ladite pièce. Un autre aspect particulièrement avantageux et économique du procédé réside dans l'utilisation d'une seule surface de moulage présentant la forme de la surface gauche de la pièce, l'autre face de la pièce étant pressée par la membrane souple étanche aux gaz. Il en résulte notamment une excellente qualité de surface de ladite autre face, ces opérations n'altérant pas les qualités optiques de pièces réalisées en matériau transparent. Dans une forme préférée du procédé, le moule comporte un corps poreux rigide relié à un dispositif d' aspiration, ce corps étant revêtu d'une couche perméable aux gaz définissant la surface de moulage. La dépression est de préférence produite par une aspiration à travers le moule rigide. De préférence, la membrane souple est un élastomère. Pour la mise en oeuvre du procédé exposé ci-dessus, la présente invention prévoit un dispositif de fabrication du genre indiqué plus haut, caractérisé en ce que qu'il comporte des moyens de mise en forme par thermoformage de ladite ébauche plane, préalablement découpée selon un gabarit plan dont le contour correspond au contour de l'ébauche plane déterminé à partir de la forme de la pièce finie, ces moyens comprenant un moule rigide dont une surface correspond à ladite surface gauche de la pièce, une membrane souple étanche aux gaz, et un dispositif pour générer une dépression entre le moule rigide et la membrane et/ou une pression extérieure sur cette membrane. Un tel dispositif a l'avantage de ne nécessiter qu'une seule surface de moulage pouvant être aussi bien bombée que concave et pouvant présenter des axes de courbures variées. De plus, grâce au pressage de la pièce au moyen d'une membrane souple, le maintien en position de cette pièce est assuré sans qu'il soit nécessaire de bloquer ses bords dans le dispositif de moulage. Dans une forme préférée du dispositif, le moule comporte un corps poreux rigide relié au dispositif d'aspiration, ce corps poreux étant revêtu d'une couche perméable aux gaz définissant la surface de moulage. La dépression est de préférence produite par une aspiration à travers ledit moule. Ledit corps poreux rigide peut comporter un ensemble de particules libres logées dans un boîtier relié audit dispositif d'aspiration. D' autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante d' une forme de réalisation préférée, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une pièce réalisée par thermoformage selon l'invention, et - la figure 2 est une vue schématique en coupe verticale d' un dispositif de thermoformage selon l'invention. Dans l'exemple illustré par la figure 1, la pièce 1 représentée en matière synthétique, a une forme finale de calotte approximativement elliptique, avec une face supérieure bombée 2 et une face inférieure concave 3, délimitées par un contour 4 pouvant avoir une forme tridimensionnelle quelconque. Ce contour est réalisé par usinage, et en particulier par découpage, sur une ébauche plane de la pièce 1. L' ébauche ainsi découpée recevra sa forme tridimensionnelle par thermoformage dans le dispositif de thermoformage 10 illustré par la figure 2. La matière synthétique de la pièce 1 peut être en toutes matières plastiques et particulièrement le méthacrylate, le polycarbonate, le chlorure de vinyle, etc. Le dispositif 10 se compose d'une partie inférieure fixe 11 et d'une partie supérieure 12 posée de manière amovible sur la partie inférieure 11. Cette dernière comporte une base horizontale 13 traversée par au moins un trou d'aspiration 14, lequel est relié à une pompe à vide 15 par une conduite 16 équipée d'une vanne 17. La base 13 supporte un cadre étanche 18, par exemple rectangulaire, qui, par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 19, peut être solidaire ou posé sur cette base 13. Le cadre 18 et la base 13 forment ainsi un moule rigide ouvert vers le haut, contenant un corps poreux 20 dont la surface supérieure est galbée et revêtue d' une mince couche superficielle perforée ou perméable 21 formant une surface de moulage ayant une forme bombée qui correspond à la forme voulue de la face concave 3 de la pièce 1. Le corps poreux 20 peut être fait d'un matériau rigide approprié, par exemple un béton poreux ou un ensemble de particules libres, logées dans un boîtier (non représenté), par exemple des billes métalliques, façonné à la forme voulue. La couche superficielle 21 peut être faite d'une feuille d'aluminium perforée. Le cadre 18 peut être par exemple en bois. La partie supérieure 12 du dispositif est formée simplement par un cadre amovible 22 dans lequel est tendue une membrane 23. Cette membrane est réalisée en un matériau élastomère spécial résistant aux hautes températures, notamment à des températures voisines de 180 C. Le cadre 22 est étanche à l'air et son bord inférieur, pourvu d' un joint d'étanchéité 24, s'applique sur le bord supérieur du cadre 18 de la partie inférieure 11. La membrane 23, le cadre 22 et la surface de moulage 21 définissent une chambre de moulage 25 dans laquelle sera placée l'ébauche 1' destinée à devenir la pièce 1. Le formage de la pièce 1 comprend les opérations suivantes 1) on usine l'ébauche plane 1', notamment par découpage, selon un gabarit approprié dont le contour spécifique à la pièce à fabriquer correspond au contour de 1' ébauche plane 1' qui a été déterminé à partir de la pièce finie 1, 2) on chauffe l'ébauche 1' jusqu'à la température de ramollissement de la matière synthétique utilisée, soit à l'aide d'une table de chauffe, soit dans une étuve ou dans le dispositif de thermoformage lui-même, 3) on pose l'ébauche 1' chaude sur la surface de moulage 21 de la partie inférieure 11 du dispositif 10, 4) on pose la partie supérieure 12 sur la partie inférieure 11, la membrane 23 s'appliquant sur 1' ébauche 1' comme le montre la figure 2, 5) on ouvre la vanne 17 pour que la pompe à vide 15 aspire l'air et crée une dépression à travers le corps poreux 20, et donc dans la chambre 25. La membrane 23, sous l'effet de la pression atmosphérique extérieure ou d'une pression supplémentaire extérieure appliquée sur cette membrane, presse alors l'ébauche 1' contre la surface de moulage 21 . L'ébauche chaude 1' prend alors la forme finale de la pièce 1. 6) après un bref refroidissement, permettant à la pièce 1 d'acquérir une rigidité suffisante, on soulève la partie supérieure 12 et l' on prélève la pièce finie. La présente invention n'est pas limitée à 1' exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais elle s'étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. L'invention est susceptible de s'appliquer à la fabrication de pièces galbées très variées, telles que des pièces de carrosserie et en particulier des vitres de véhicules, des capots, des pièces de luminaires, des dômes ou coupoles, etc. Revendications 1. Procédé de fabrication d'une pièce en matière synthétique ayant une surface gauche à partir d'une ébauche plane, caractérisé en ce que, dans une première phase de ce procédé, on découpe ladite ébauche plane (1') selon un gabarit plan dont le contour correspond au contour de 1' ébauche plane déterminé à partir de la forme de la pièce finie (1), et en ce que, dans une seconde phase de ce procédé, on met en forme par thermoformage ladite ébauche plane (1') en l'insérant entre un moule rigide (13, 18), dont une surface (21) correspond à ladite surface gauche de la pièce (1), et une membrane souple (23) étanche aux gaz, sollicitée en appui contre ladite ébauche (1' ) par une dépression générée entre le moule rigide et la membrane et/ou une pression extérieure sur cette membrane. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moule comporte un corps poreux (20) rigide relié à un dispositif d'aspiration (15), ce corps étant revêtu d'une couche perméable aux gaz définissant la surface de moulage (21). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dépression est produite par une aspiration à travers le moule rigide (13, 18). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane souple (23) est un élastomère. 5. Dispositif de fabrication d' une pièce en matière synthétique ayant une surface gauche à partir d'une ébauche plane, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mise en forme par thermoformage de ladite ébauche plane (1'), préalablement découpée selon un gabarit plan dont le contour correspond au contour de l'ébauche plane déterminé à partir de la forme de la pièce finie (1), ces moyens comprenant un moule rigide (13, 18), dont une surface (21) correspond à ladite surface gauche de la pièce, une membrane souple (23) étanche aux gaz, et un dispositif (15) pour générer une dépression entre le moule rigide et la membrane et/ou une pression extérieure sur cette membrane. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moule (13, 18) comporte un corps poreux (20) rigide relié au dispositif d'aspiration (15), ce corps poreux étant revêtu d'une couche perméable aux gaz définissant la surface de moulage (21). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la matière synthétique est un polycarbonate. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la membrane souple (23) est un élastomère. 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le corps poreux rigide (20) comporte un ensemble de particules libres logées dans un boîtier relié audit dispositif d'aspiration (15).