Brevet FR2748691A1 — publié le 19971121

La présente invention a pour objet, d'une part un procédé de fabrication d'une pièce en substances composites et, d'autre part, un support d'application comportant une telle pièce de substances composites obtenue par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. L'utilisation de supports d'application comportant une pièce en substances composites intervient dans de nombreux procédés de fabrication de pièces industrielles diverses et variées. Pour ne citer qu'un exemple indicatif, c'est le cas notamment dans la fabrication de gicleurs pour brûleur de chaudière. Un gicleur est un orifice calibré servant à doser le débit du fluide carburant dans les canalisations d'un carburateur. I1 comprend des canaux à sens de circulation contrarié. Les fonds des canaux sont à des niveaux différents et leur section (profondeur x largeur) va donc en se réduisant depuis la périphérie vers le centre. Les cotations de ces canaux sont de ltordre du centième de millimètre, la précision recherchée est donc de l'ordre du micromètre. De tels supports d'application sont obtenus actuellement par des méthodes de découpe, d'emboutissage ou d'usinage classique, méthodes qui ne permettent pas d'obtenir la précision structurelle recherchée notamment au niveau du calibrage. Un premier objet de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'une pièce en substances composites qui pallie les limites ou les inconvénients des procédés connus de l'état de la technique. Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel procédé permettant de fabriquer une pièce en substances composites comprenant des cavités internes et/ou externes, de forme quelconque, partiellement ou entièrement fermées et sans obturation ultérieure possible, permettant ainsi à toutes les parois de la pièce de garder les caractéristiques structurelles, physiques et géométriques désirées. Enfin, un autre objet de la présente invention est de proposer un support d'application, de forme et de nature quelconque, comportant une pièce obtenue par la mise en oeuvre d'un procédé conforme à la présente invention. A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication d'une pièce en substances composites, dans lequel (a) on détermine le nombre de couches de substances composites - identiques dans leur forme, leur découpe et leur épaisseur à une tranche du volume de la pièce à réaliser de même épaisseur - qui conduisent par empilement à la pièce à réaliser; (b) on réalise des plans graphiques de chacune desdites couches de substances composites correspondant au nombre de couches déterminé à l'étape (a); (c) on réalise, à partir desdits plans graphiques, au moins un film photographique que l'on duplique sur un écran de sérigraphie d'une machine d'impression par sérigraphie; (d) on applique l'écran de sérigraphie sur au moins un support de fabrication; (e) on dépose successivement, les unes sur les autres et en fonction des plans graphiques réalisés, les couches de substances composites sur le support de fabrication; et, (f) on lie les couches entre elles par étuvage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit. La présente invention concerne un procédé qui allie les méthodes et principes d'impression par sérigraphie pour le dépôt de couches de substances composites sur un support d'application de toute nature et de forme adaptée, aux techniques de cuisson des pâtes telles que celles utilisées dans les métiers de la céramique, de la verrerie, de la fonderie, de l'imprimerie, de la graphitation, des poudres ou cristaux fusibles en général. La sérigraphie est une technique d'impression bien connue en soi. Elle reprend le principe du pochoir. Sur un tissu de mailles quadrillées, on laisse libres les mailles correspondant à l'image à imprimer et on bouche le reste avec une solution de colle. Ainsi préparé, l'écran est appliqué sur le support ou objet à décorer. Avec une raclette, on y étale de l'encre qui passe à travers les mailles laissées libres et se dépose sur la surface à imprimer. L'invention combine cette technique d'impression de base avec l'utilisation de substances composites. Dans la présente invention, on entend par substances composites toutes substances organiques ou minérales, seules ou en mélange, dont les caractéristiques physico-chimiques permettent leur utilisation dans une machine d'impression par sérigraphie. A titre indicatif, on peut citer bien sûr les encres d'impression mais aussi les polymères thermoplastiques, les polymères thermoréticulables, les peintures et les peintures spéciales : céramiques, fluorescentes, etc. Les substances composites utilisables dans l'invention peuvent également se présenter sous la forme de pâtes telles que celles utilisées dans les métiers de la céramique, de la verrerie ou de la fonderie. A titre indicatif, on peut citer - le verre minéral, le verre organique (le poly(méthacrylate de méthyle), les polycarbonates, certains aminoplastes, certaines résines allyliques, etc.), les verres métalliques; - les émaux; - les céramiques traditionnelles et nouvelles : oxydes, carbures, nitrures, siliciures, etc; - pâte contenant des solvants, une base de vernis, des composants métalliques et des verres frittés telle que celle commercialisée sous le nom SPML D 083 CONDUCTOR par la société Du Pont de Nemours (France) S.A. Ces substances composites, une fois déposées sur un support de fabrication et ensuite cuites formeront la structure de la pièce que l'on désire fabriquer. La pièce fabriquée par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention peut avoir une forme quelconque. Elle peut comprendre des cavités internes et/ou externes, de forme quelconque, partiellement ou entièrement fermées. Dans la présente invention, on entend par "cavités" toutes parties creuses ou vides tels que par exemples des orifices, des canaux, des évidements, des inclusions ou équivalents. Par cavité interne, on entend une cavité située dans l'épaisseur de la ou des couches de substances composites. Par cavité externe, on entend une cavité située en surface de la couche de substances composites la plus externe. Le procédé de la présente invention permettant la fabrication d'une telle pièce comprend tout d'abord une première étape consistant à déterminer le nombre de couches de substances composites identiques dans leur forme, leur découpe et leur épaisseur à une tranche du volume de la pièce à réaliser de même épaisseur. Cette première étape va donc permettre de répertorier le nombre de couches de substances composites à superposer pour fabriquer la pièce désirée. En d'autres termes, on fragmente la pièce tridimensionnelle que l'on désire réaliser en autant de couches - de forme et de découpe différentes nécessaires à sa fabrication. Certaines de ces couches peuvent être continues, d'autres discontinues et parmi ces dernières, toutes ou certaines peuvent avoir une forme et une découpe différentes les unes des autres. La seconde étape du procédé conforme à l'invention consiste à réaliser des plans graphiques de chacune des couches de substances composites différentes déterminées dans la première étape. Ces plans peuvent, par exemple, être réalisés par une méthode numérique (scanner). On réalise ensuite, au moyen d'une méthode classique de photocomposition assistée par ordinateur, au moins un film photographique reproduisant chaque plan graphique différent et reproduisant donc la forme et la découpe de chaque couche différente constituant la pièce à réaliser. Dans cette étape du procédé de l'invention, deux modes de réalisation peuvent être mis en oeuvre en fonction de la taille de la pièce à réaliser. Si la taille de la pièce å fabriquer est telle qu'elle nécessite une fabrication à l'unité, on réalise alors un seul film photographique reproduisant l'un après l'autre un plan graphique différent ou plusieurs films photographiques, chacun reproduisant un plan graphique différent. Si la taille de la pièce à fabriquer le permet, on peut réaliser un seul film photographique reproduisant l'une après l'autre des séries d'un même plan graphique ou plusieurs films photographiques, chacun reproduisant une série d'un même plan graphique. Le film est alors dupliqué sur un écran de sérigraphie d'une machine d'impression par sérigraphie. La toile de l'écran de sérigraphie doit avoir une très bonne stabilité dimensionnelle et une définition de l'ordre de 90 à 400 fils/cm. Le cadre de l'écran, quant à lui, doit être inerte. On applique ensuite l'écran de sérigraphie sur un support de fabrication. La nature du support de fabrication peut être quelconque, à savoir : papier, métal, plastique, bois, faïence, verre, céramique, tissu, etc. Le choix de la nature du support de fabrication est conditionné essentiellement par la nature de la pièce à réaliser et la nature de la substance composite constituant ladite pièce. Selon que le support de fabrication est destiné à être partie intégrante ou non de la pièce fabriquée, l'invention prévoit la possibilité de désolidariser le support de fabrication de la pièce fabriquée à la fin du procédé. Il convient alors de choisir le support de fabrication en fonction de la nature de la substance composite de la première couche déposée à la surface du support de fabrication. En fonction de la nature de la pièce à réaliser et si sa taille le permet, le support de fabrication peut comporter plusieurs supports d'application en fonction de la nature technique de la pièce à fabriquer. Ainsi, par exemple, dans le cas d'une mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour la fabrication de gicleurs pour brûleur de chaudière, on choisit des pastilles de céramique (diamètre : 8 mm, épaisseur : 2 mm) comme support d'application. Une telle taille des supports d'application permet de fabriquer un support de fabrication où sont déposées par exemple 100 pastilles (10 x 10, côte à côte). Dans ce cas alors, le film photographique des plans graphiques mentionné ci-dessus reproduit l'un après l'autre une série de 10 x 10 d'un même plan graphique. Ou, selon un autre mode de réalisation, on réalise plusieurs films photographiques des plans graphiques des couches, chacun reproduisant une série de 10 x 10 d'un même plan graphique. Le support de fabrication est alors photographié, ce qui permet d'obtenir un film. support portant les 100 supports d'application. A 100 supports d'application correspond donc 100 poses identiques. Selon l'invention, on effectue un tirage photographique du film support autant de fois que de couches à déposer, de manière à assurer une superposition parfaite des couches de substances composites. L'écran de sérigraphie étant appliqué sur le support de fabrication, on dépose successivement, les unes sur les autres et dans un ordre déterminé en fonction des plans graphiques réalisés, les couches de substances composites sur le support de fabrication. Les dépôts successifs des couches de substances composites sont effectués au moyen d'une machine d'impression par sérigraphie standard à pression et vitesse de racle constantes. L'épaisseur d'une couche déposée par le racle de la machine étant toujours la même alors que la hauteur de chaque couche peut être variable, on obtient la hauteur désirée pour une couche par passage successif du racle de la machine d'impression par sérigraphie. Par ailleurs, compte tenu de l'utilisation dans la présente invention du principe de la sérigraphie, il est tout à fait possible de fabriquer des pièces dans lesquelles la nature de la substance composite constituant une couche peut être différente d'une couche à l'autre. Tout le travail de réalisation des films photographiques, de positionnement sur la machine d'impression par sérigraphie est effectué ou contrôlé par projection vidéo grand format de l'image de travail. Les positionnements sont effectués au moyen de vis micrométriques. Les couches de substances composites successivement déposées les unes sur les autres sont ensuite liées entre elles par mise en fusion de la substance composite déposée dans une étuve. La fusion ne se produit qu'entre deux parties de substance composite en contact, les parties de substances composites n'ayant pas de contact entre elles gardent leurs caractéristiques physiques, structurelles et géométriques. Enfin, dans une dernière étape, on chauffe éventuellement l'ensemble ainsi obtenu par passage dans un four. Cette étape peut se faire éventuellement sous atmosphère d'azote. La pièce peut alors être éventuellement séparée de son support de fabrication L'invention concerne également un support d'application comportant une pièce en substances composites obtenue par la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, cette pièce peut présenter au moins une cavité et/ou au moins un évidemment et/ou au moins un canal et/ou au moins une inclusion interne et/ou externe REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce en substances composites, dans lequel (a) on détermine le nombre de couches de substances composites - identiques dans leur forme, leur découpe et leur épaisseur à une tranche du volume de la pièce à réaliser de même épaisseur - qui conduisent par empilement à la pièce à réaliser; (b) on réalise des plans graphiques de chacune desdites couches de substances composites correspondant au nombre de couches déterminé à l'étape (a); (c) on réalise, à partir desdits plans graphiques, au moins un film photographique que l'on duplique sur un écran de sérigraphie d'une machine d'impression par sérigraphie; (d) on applique l'écran de sérigraphie sur au moins un support de fabrication; (e) on dépose successivement, les unes sur les autres et en fonction des plans graphiques réalisés, les couches de substances composites sur le support de fabrication; et (f) on lie les couches entre elles par étuvage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les substances composites sont choisies parmi les pâtes utilisées dans les métiers de la céramique, de la verrerie, de la fonderie, de l'imprimerie, de la graphitation, des poudres ou cristaux fusibles. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le support de fabrication comporte plusieurs supports d'applications choisis en fonction de la nature technique de la pièce à fabriquer. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise un film support par photographie du support de fabrication. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on effectue un tirage photographique du film support autant de fois que de couches à déposer, de manière à assurer une superposition parfaite des couches. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on réalise plusieurs films photographiques des plans graphiques des couches, chacun reproduisant un plan graphique ou une série d'un même plan graphique. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on réalise un seul film photographique reproduisant l'un après l'autre un plan graphique ou des séries d'un même plan graphique. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la hauteur variable d'une couche est obtenue par passage successif du racle de la machine d'impression par sérigraphie. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pièce en substances composites présente au moins une cavité et/ou au moins un évidemment et/ou au moins un canal et/ou au moins une inclusion interne et/ou externe. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on enlève le support de fabrication après l'étape (f). 11. Support d'application comportant une pièce en substances composites obtenue par la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10.