Brevet FR2764543A1 — publié le 19981218

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA FABRICATION D'UN MOULE POUR LA REALISATION D'UNE PIECE EN MATIERE PLASTIQUE DURCISSABLE La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un moule pour la réalisation d'une pièce en matière plastique durcissable, comportant les étapes consistant à - élaborer une copie de la pièce en une matière ayant une basse température de fusion, - obtenir un moule par moulage par surinjection de la copie, et - retirer la copie du moule ainsi obtenu par fusion de ladite matière ayant une basse température de fusion. Elle concerne éyalement une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans de nombreux domaines techniques et plus particulièrement pour des applications dentaires et médicales, on est de plus en plus souvent amené à utiliser des éléments qui, pour des raisons de compatibilité avec l'utilisateur, de facilité de réalisation et de coût de production, doivent être réalisés en une matière thermoplastique. La technique actuellement utilisée pour la fabrication de tels éléments est le moulage par injection à partir d'une étampe métallique usinée mécaniquement. Cependant le nombre de matériaux thermoplastiques disponibles pour un tel moulage étant important, il est nécessaire de passer par l'étape de l'établissement de différents prototypes fonctionnels qui sont testés en laboratoire pour définir précisément le matériau qui permettra d'obtenir l'objet fini aux dimensions et aux caractéristiques physiques voulues. Toutefois ces prototypes, pour être fonctionnels et pour permettre la réalisation de tests efficaces, doivent être obtenus directement avec le matériau et selon la méthode qui sera utilisée pour la fabrication de l'objet final. La plupart du temps, cette démarche nécessite l'utilisation de plusieurs moules consécutifs usinés mécaniquement, avant d'obtenir le moule définitif. En conséquence, la réalisation de tels prototypes est une étape longue et dont le coût a une incidence négative sur les frais de développement d'un nouveau produit. La présente invention se propose de pallier cet inconvénient majeur en offrant un procédé, tel que défini en préambule, qui permet d'obtenir rapidement des moules précis et bon marché qui permettent par la suite de réaliser des modules ou des prototypes identiques à l'objet final et de les soumettre à toutes sortes de tests et d'analyses. Ce but est atteint par le procédé selon l'invention, caractérisé en ce que la matière injectée lors du moulage par surinjection de la copie est un composé céramique. De façon avantageuse, lors du moulage par injection de la copie, le composé céramique est compacté par ultrasons. De préférence, le composé céramique comprend un silicate d'aluminium et de l'eau dont le pourcentage est compris entre 5 et 15% et au moins approximativement égal à 10%. Dans une première forme réalisation du procédé, la matière ayant une basse température de fusion dans laquelle est réalisée la copie est de la cire. Dans une variante de réalisation, la matière ayant une basse température de fusion dans laquelle est réalisée la copie peut être un alliage métallique. L'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisée en ce qu'elle comprend une matrice agencée pour recevoir la copie de la pièce à réaliser, des moyens d'extrusion d'un composé céramique, des moyens pour générer des ultrasons et des moyens pour appliquer lesdits ultrasons audit composé céramique. Dans la forme de réalisation préférée de ladite installation, les moyens d'extrusion comportent un tube servant de logement à une vis d'extrusion, ledit tube étant entouré d'une chambre annulaire. De façon avantageuse, lesdits moyens pour appliquer lesdits ultrasons audit composé céramique comprennent un liquide contenu dans la chambre annulaire et, de préférence, ce liquide est du glycol de polyéthylène. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation préféré dans lequel la figure unique représente l'installation utilisée pour obtenir des prototypes fonctionnels selon le procédé de l'invention. Dans une première étape du procédé selon l'invention, on élabore une copie de la pièce à réaliser à partir de techniques connues telles que le dessin en trois dimensions d'un prototype virtuel par un programme approprié, la stéréolithographie et le coulage sous vide du matériau utilisé pour réaliser cette copie. Ce matériau doit avoir un point de fusion très bas. En conséquence, on utilise soit de la cire soit un alliage métallique répondant à ce critère. Lorsque la copie a été faite, on passe à la seconde étape du procédé qui consiste à fabriquer un moule à partir de cette copie. A cet effet, on utilise une installation 10, connue notamment par le brevet US 5,435,712, et qui permet de transporter et d'injecter des substances ayant un coefficient de viscosité élevé pour obtenir un état plastique. Cette installation comporte des moyens d'extrusion 11 d'un composé céramique, comprenant un tube 12 servant de logement à une vis d'extrusion 13, une buse d'injection 14 dudit composé, une buse 15 d'admission de ce composé céramique, des moyens d'entraînement 16 de ces moyens d'extrusion et des moyens 17 pour générer des ultrasons par l'intermédiaire d'une sonotrode 18. Le tube 12 est entouré d'une chambre annulaire 19 contenant un liquide tel que par exemple du glycol de polyéthylène permettant le transfert uniforme des vibrations émises par les moyens 17 au composé céramique à extruder. La copie 20 obtenue dans la première étape est fixée à l'aide de calibres dans une matrice se présentant sous la forme d'une cavité 21 parallélépipèdique centrée sur l'axe longitudinal de l'installation 10 et sur la buse d'injection 14. L'on injecte ensuite un composé céramique formé de silicate d'aluminium sous forme de poudre, appelé mullite, et d'eau dans un volume compris entre 5 et 15% et approximativement égal à 10%, sous une pression comprise entre 10 et 15 bars et avec une amplitude des ultrasons comprise entre 25 et 50 lim pour obtenir un moule 22 en céramique. Grâce à l'agitation provoquée par les ultrasons, les propriétés thixotropiques du composé sont améliorées et le moule obtenu est mécaniquement stable et peut supporter la pression d'une injection d'une matière thermoplastique sans se déformer. L'étape suivante consiste à éliminer la copie 20 se trouvant dans le moule 22. A cet effet on chauffe la cavité 21 renfermant ledit moule par des moyens connus en soi, de façon à provoquer la fusion de la copie 20. La matière fluide est ensuite aspirée, par exemple par une pompe à vide. Le moule 22 étant vide, I'on peut alors procéder, de manière classique, à l'injection de la matière plastique durcissable dans laquelle la pièce doit être réalisée. La pièce obtenue après injection, qui constitue le prototype, est ensuite démoulée. Les prototypes fonctionnels réalisés par ce procédé présentent des caractéristiques mécaniques et physiques absolument identiques à celles obtenues avec une étampe métallique conventionnelle. De plus, le moule en céramique peut être cassé après son utilisation et la poudre peut être récupérée. Tous ces points démontrent que le procédé tel que décrit permet d'obtenir des prototypes fonctionnels dans des temps de réalisation plus rapides et à un coût beaucoup moins élevé qu'avec l'utilisation d'étampes métalliques usinées. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toute variante évidente pour un homme du métier. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication d'un moule pour la réalisation d'une pièce en une matière plastique durcissable, comportant les étapes consistant à - élaborer une copie de la pièce en une matière ayant une basse température de fusion, - obtenir un moule par moulage par surinjection de la copie, et - retirer la copie du moule ainsi obtenu par fusion de ladite matière ayant une basse température de fusion, caractérisé en ce que la matière injectée lors du moulage par surinjection de la copie est un composé céramique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors du moulage par injection de la copie, le composé céramique est compacté par ultrasons. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé céramique comprend un silicate d'aluminium et de l'eau. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le pourcentage d'eau entrant dans ledit composé est compris entre 5 et 15% et au moins approximativement égal à 10%. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière ayant une basse température de fusion dans laquelle est réalisée la copie est de la cire. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière ayant une basse température de fusion dans laquelle est réalisée la copie est un alliage métallique. 7. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une matrice (21) agencée pour recevoir la copie (20) de la pièce à réaliser, des moyens d'extrusion (11) d'un composé céramique, des moyens (17) pour générer des ultrasons et des moyens pour appliquer lesdits ultrasons audit composé céramique. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens d'extrusion (11) comportent un tube (12) servant de logement à une vis d'extrusion (13), ledit tube étant entouré d'une chambre annulaire (19). 9. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens pour appliquer lesdits ultrasons audit composé céramique comprennent un liquide contenu dans la chambre annulaire (19). 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit liquide est du glycol de polyéthylène.