Brevet FR2791919A1 — publié le 20001013

-1- 2791919 La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une pièce en matière plastique renforcée par surmoulage d'une feuille de renforcement, un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et une chaine de fabrication comprenant ce dispositif. Il est déjà connu d'utiliser des feuilles de renforcement monocouche pour réaliser des pièces en matière plastique présentant une certaine rigidité, notamment pour réaliser des pièces structurelles de véhicules automobiles. Par exemple, avec le matériau connu sous le nom de TRE (thermoplastique renforcé estampable), qui est du polypropylène renforcé de fibres de verre, le procédé consiste à chauffer des feuilles de TRE puis à les déposer dans un moule ouvert, puis à fermer le moule pour provoquer le fluage de la matière plastique et le remplissage de l'empreinte du moule. Il est également connu d'utiliser des matériaux multicouche obtenus par superposition de feuilles de TRE et de feuilles de TWINTEX (marque déposée de la société VETROTEX), le TWINTEX étant une feuille tissée de fibres de verre et de polypropylène comélées. Les feuilles de TWINTEX deviennent molles lors du chauffage qui précède la mise en place de l'ensemble dans le moule mais la rigidité des feuilles de TRE est suffisante pour permettre la manipulation du matériau chauffé. En revanche, lorsqu'il s'agit de surmouler uniquement une ou plusieurs feuilles de TWINTEX, leur mise en place dans un moule soulève des difficultés car les feuilles de TWINTEX chauffées, trop molles, se manipulent difficilement. Il en résulte que les seuls procédés connus de surmoulage de feuilles de TWINTEX consistent à convoyer les feuilles horizontalement depuis un poste de chauffage jusqu'au moule, ce dernier étant monté sur une presse verticale de manière que sa partie devant recevoir la ou les feuilles de TWINTEX soit horizontale. Cette difficulté de manipulation des feuilles de TWINTEX chauffées impose donc, comme première limite à leur surmoulage, l'obligation d'utiliser des moules montés sur des presses verticales. De plus, le convoyage de la feuille de TWINTEX ne procure pas un positionnement suffisamment précis de cette dernière dans le moule. De ce fait, on préfère, par sécurité, découper la feuille de TWINTEX plus grande -2- que nécessaire, pour s'assurer que celle-ci s'étendra sur toute la surface souhaitée de la pièce à réaliser, quitte à reprendre la pièce après son moulage pour découper les bords de la feuille de TWINTEX qui dépassent à sa périphérie. Une deuxième limite au surmoulage des feuilles de TWINTEX réside donc dans le fait que les pièces ainsi obtenues doivent faire l'objet d'une reprise après moulage. La présente invention vise à fournir un procédé qui résout les problèmes rappelés ci-dessus. La présente invention a pour objet un procédé de réalisation, dans un moule en au moins deux parties, d'une pièce en matière plastique renforcée à partir d'une feuille de renforcement, caractérisé par le fait que l'on préchauffe la feuille de renforcement, qu'on la présente devant l'une des parties du moule ouvert en appliquant ses bords contre la périphérie de ladite partie, qu'on applique le reste de sa surface contre le reste de ladite partie du moule, qu'on ferme le moule et qu'on démoule la pièce ainsi obtenue. Dans la suite de la description, on appellera partie d'application la partie du moule contre laquelle on applique la feuille de renforcement. Le procédé selon l'invention a pour avantage essentiel qu'il permet d'automatiser le positionnement de la feuille de renforcement tout en supprimant l'étape de reprise consistant à découper les bords de la feuille de renforcement dépassant de la pièce obtenue après surmoulage, et ce grâce au fait que les bords de la feuille de renforcement sont précisément positionnés à la périphérie de la partie d'application du moule. Une fois ce positionnement effectué, on applique le reste de la feuille de renforcement contre le reste de la partie d'application du moule. On tire ainsi profit de l'absence de rigidité de la feuille de renforcement pour plaquer cette dernière contre la partie du moule, sans qu'elle ne déborde à la périphérie du moule. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, on surmoule la feuille appliquée contre la partie du moule, c'est-à-dire qu'on introduit dans le moule une quantité complémentaire de matière plastique afin de remplir toute la cavité du moule, ce remplissage pouvant avoir lieu par dépôt de matière dans le moule ouvert ou par injection de matière dans le moule fermé. -3- Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, on utilise des presseurs pour appliquer la feuille de renforcement contre la périphérie de la partie d'application du moule. Ces presseurs peuvent être constitués par des cales rigides montées sur des vérins. Dans une variante, une cale rigide comprend plusieurs éléments séparés par des inserts gonflables qui les écartent les uns des autres pour faire en sorte que la cale épouse au mieux la forme de la partie d'application du moule. Les presseurs peuvent également être constitués par des enveloppes gonflables qui, à l'état gonflé, épousent exactement la forme de la partie d'application du moule. Pour son positionnement précis sur la partie d'application du moule, la feuille de renforcement est, selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, retenue par des aiguilles montées sur le même support que les presseurs. Ces aiguilles sont sensiblement parallèles à la direction de fermeture du moule. Dans une variante préférée, les aiguilles sont aptes à se déplacer latéralement pour suivre les déformations de la feuille de renforcement, lorsque cette dernière adapte sa surface à la surface réelle de la partie d'application du moule. Cette adaptation est également connue sous le nom de drapage, la surface initiale de la feuille de renforcement étant plane et correspondant à la surface dévelopée de la partie d'application du moule tandis que la surface finale de la feuille de renforcement présente tous les reliefs de la partie d'application du moule. Les aiguilles latéralement déplaçables sont particulièrement utiles lorsque la feuille de renforcement n'est pas préalablement conformée au relief de la partie d'application du moule. Pour préformer la feuille de renforcement, on peut, selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, déposer celle-ci sur une grille de forme appropriée et la chauffer, par exemple en l'introduisant dans un four. Le préformage de la feuille de renforcement peut en outre être complété ultérieurement, avant sa mise en place dans le moule, par action sur la feuille de renforcement, action qui est exercée en un poste -4intermédiaire se trouvant entre le lieu de préhension des feuilles de renforcement et le moule. La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Ce dispositif comprend au moins un presseur ayant une face frontale conformée comme une portion de la périphérie de la partie d'application du moule et des aiguilles traversant ledit presseur, le presseur et les aiguilles étant mobiles l'un par rapport à l'autre, de manière que, en position rentrée du presseur, les aiguilles comportent une portion d'extrémité dépassant au-delà du presseur, et en position sortie du presseur, la même portion d'extrémité des aiguilles se situe en retrait de la face frontale du presseur. Ce dispositif s'utilise de la manière suivante. Le ou les presseurs se trouvant en position rentrée, on pique la périphérie de la feuille de renforcement avec la portion d'extrémité des aiguilles dépassant du ou des presseurs. On amène ensuite la feuille de renforcement maintenue par les aiguilles en regard de la partie d'application du moule. On amène le dispositif au voisinage du moule de manière que les extrémités des aiguilles arrivent à effleurement de la périphérie de la partie d'application du moule. On déplace ensuite le ou les presseurs en direction du moule en maintenant les aiguilles en position par rapport au moule. Il s'ensuit un dévêtissage des aiguilles, la feuille de renforcement n'étant plus maintenue, lorsque les presseurs ont atteint leur position sortie, que par compression entre lesdits presseurs et la partie d'application du moule. Un système de retenue, qui peut être par exemple constitué par des aiguilles ou par tout autre mécanisme intégré au moule, prend alors le relais des presseurs en maintenant la feuille de renforcement en position dans le moule, ce qui permet de retirer le dispositif et de refermer le moule. On comprend que le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté pour manipuler une feuille de renforcement qui doit être positionnée verticalement dans un moule monté sur une presse horizontale. -5- Dans un mode de réalisation particulier de ce dispositif, d'autres aiguilles, inclinées par rapport aux premières, servent à retenir la feuille de renforcement lorsque les presseurs se trouvent en position rentrée. Le croisement des deux jeux d'aiguilles immobilise en effet la feuille de renforcement sur le dispositif, ce qui permet notamment de saisir une feuille de renforcement sur un plan horizontal. La présente invention a également pour objet une chaine de fabrication de pièces en matière plastique renforcées par surmoulage de feuilles de renforcement, caractérisée par le fait qu'il comporte un premier dispositif de préhension tel que décrit ci-dessus et un second dispositif de préhension servant à manipuler des feuilles renforcement froides pour, tout d'abord, les amener d'un lieu de stockage à un four o elles sont chauffées, puis du four de chauffage à un poste de préformage o elles sont conformées sensiblement selon le relief du moule, le premier dispositif de préhension assurant le transfert des feuilles de renforcement chauffées et préformées vers un moule. Dans une variante avantageuse, le second dispositif de préhension est équipé à la fois d'un système à dépression, qui est adapté à la préhension des feuilles de renforcement froides pour leur transfert vers le four de chauffage, et d'un système à aiguilles, qui est adapté à la préhension des feuilles de renforcement chauffées pour leur transfert jusqu'au poste de préformage, puis du poste de préformage au moule. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant des modes de mise en oeuvre, donnés à titre d'exemples non limitatifs de la portée de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en coupe d'un poinçon d'un moule destiné à réaliser une pièce de forme complexe, et d'une feuille de renforcement plane devant être mise en place sur ce poinçon, - la figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif de préhension à aiguilles au moment o il va saisir la feuille de renforcement, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 montrant le dispositif et la feuille en cours de préformage, juste avant dépôt de la feuille de renforcement sur le poinçon, - la figure 4 est une vue analogue aux figures précédentes montrant la feuille de renforcement dans son état ultime de drapage, -6- - la figure 5 est une vue en perspective d'un presseur muni d'aiguilles du dipositif des figures 2 à 4, - la figure 6 est une vue en perspective d'un presseur muni d'un insert gonflable, - la figure 7 est une vue d'ensemble en perspective d'une chaîne de fabrication de pièces renforcées, - la figure 8 est une vue en élévation de la moitié d'une poutre de pare-chocs, - la figure 9 est une vue de dessus de la figure 8. Le poinçon représenté à la figure 1 présente, en section, un relief 2 dans sa partie centrale, ce relief étant lui-même muni d'une rainure 3. Ce poinçon 1 est destiné à réaliser une poutre de pare-chocs d'un véhicule automobile. La poutre est réalisée en polypropylène mélangé à des fibres de verre, avec renforcement par une feuille de TWINTEX 4. La feuille de TWINTEX est rectangulaire, sa largeur correspondant à la largeur développée du poinçon, qui est constante. Comme cela sera décrit ultérieurement, la feuille de renforcement 4 est tout d'abord chauffée. Une fois chauffée, elle est mise en place sur le poinçon grâce à un dispositif de préhension 5 comprenant deux presseurs de positionnement latéraux 6a et 6b et un presseur de drapage central 7, montés sur un rail de glissement 8 par l'intermédiaire de vérins 9. Chacun des presseurs est détaillé sur la figure 5 o les vérins ont été omis par soucis de clarté. Il se compose d'un bloc allongé 10 muni de deux jeux de perçages traversants 11, le premier jeu étant perpendiculaire au plan de joint du moule, c'est-à-dire à la face frontale 12 du poinçon, et le deuxième jeu étant oblique par rapport au premier jeu. Chaque jeu de perçages 11 reçoit un jeu d'aiguilles 13 mues par des vérins 13a Les deux jeux d'aiguilles 13 se croisent au voisinage de des verins 13a' la face frontale 12 du presseur, chaque jeu pouvant être coulissé axialement par rapport au presseur. Comme on le voit à la figure 2, les deux presseurs de positionnement latéraux a et 6b et le resseur de drapage central 7 positionnement latéraux 6a et 6b et le presseur de drapage central 7 -7- se solidarisent à la feuille de TWINTEX par croisement de leurs deux jeux d'aiguilles 13. L'un 6b des deux presseurs latéraux (à droite sur le dessin) est ensuite translaté vers le centre du dispositif, tandis que le presseur central 7 est placé au dessus du plan initial de la feuille de TWINTEX, ce qui provoque le préformage de la feuille suivant le relief général du poinçon, comme représenté à la figure 3. La feuille ainsi grossièrement préformée est ensuite transportée jusqu'au poinçon 1, contre lequel elle est appliquée, d'abord par ses bords qui coïncident avec la périphérie du poinçon, gràce aux presseurs latéraux 6a et 6b, puis par le presseur de drapage central 7 qui plaque la zone centrale de la feuille de TWINTEX contre le fond de la rainure 3. Il ne reste alors plus qu'à retirer le dispositif de préhension et à refermer le moule pour surmouler une poutre renforcée, de laquelle aucun bord de la feuille de TWINTEX ne dépasse. La figure 6 représente une variante du presseur de drapage central 7' qui est ici divisé en deux blocs allongés 7'a et 7'b dont l'un 7'a est solidaire des vérins 9' qui le relient au rail de glissement et l'autre 7'b est lié au premier 7'a par un mécanisme de coulissement transversal (non représenté). Un insert gonflable 14 est logé entre les blocs allongés du presseur. Comme illustré par les flèches 15 et 16 sur la figure 6, le gonflage de l'insert 14 écarte les deux blocs allongés l'un de l'autre et applique fermement la feuille de renforcement contre les parois de la rainure 3 du poinçon. Il en résulte un drapage optimal de la feuille de renforcement sur le poinçon, les bords de la feuille de renforcement étant par ailleurs convenablement positionnés et maintenus par les presseurs latéraux du dispositif. Sur la vue d'ensemble fournie par la figure 7, on voit un moule 17 monté sur une presse verticale et, à proximité de celui-ci, un dispositif de préhension 18 du type de celui qui vient d'être décrit. Ce dispositif est monté sur un rail 19 qui lui confère une mobilité suffisante pour s'approcher et s'éloigner du moule 17. Les feuilles de renforcement prélevées par le dispositif de préhension pour leur préformage et leur mise en place dans le moule ont été -8chauffées et éventuellement préformées sur des postes antérieurs de la chaîne. De l'amont vers l'aval, la chaîne de fabrication se compose d'un poste de chargement 19, auquel un opérateur place des feuilles de renforcement froides, un four à infrarouge 20 qui chauffe individuellement chaque feuille de renforcement placée sur le poste de chargement et l'évacue à l'opposé du poste de chargement et un second dispositif 21 de préhension qui saisit les feuilles chauffées et peut les placer en deux endroits différents suivant le type de pièce à réaliser. Pour les pièces utilisant plusieurs feuilles de renforcement, le second dispositif de préhension 21 empile les feuilles de renforcement sortant du four puis, lorsque leur nombre est suffisant, les place sur une grille de préformage. Les feuilles empilées pour leur préformage sont introduites dans un four à air chaud 22 de manière à les ramener à la température qui était la leur à la sortie du four à infrarouges 20. Pour les pièces utilisant une seule feuille de renforcement, le second dispositif de préhension 21 met directement les feuilles de renforcement à disposition du premier dispositif de préhension 18, pour leur mise en place immédiate dans le moule 17. Il convient de noter que le dispositif de préhension 18, constitué par des presseurs à deux jeux d'aiguilles, est particulièrement bien adapté à la manipulation de feuilles de renforcement chauffées de type TWINTEX et à leur manipulation en position verticale, comme c'est le cas dans la chaîne de fabrication de la figure 7. En effet, d'une part les feuilles chauffées peuvent être facilement piquées, d'autre part la rétention des feuilles chauffées par les aiguilles est facilitée du fait que les aiguilles sont perpendiculaires au plan de la feuille. De plus, la position verticale de la feuille permet de retirer d'abord le jeu d'aiguilles obliques au moment de la mise en place de la feuille drapée dans le moule, sans que cette dernière n'échappe au dispositif de préhension. Une fois les aiguilles obliques retirées, on peut déplacer le ou les presseurs en direction du moule en dévêtissant les aiguilles qui servent alors de guides pour maintenir la feuille de renforcement en position dans le moule. -9- Ainsi, les aiguilles servent non seulement à la préhension de la feuille mais également à son positionnement précis dans le moule. Dans l'exemple des figures 8 et 9, la poutre 23 a une forme symétrique sur une partie 24 de sa longueur et une forme asymétrique sur le reste 25 de sa longueur. La figure 9 montre en effet en traits mixtes des lignes 26 joignant les milieux des largeurs de la poutre avant et après drapage et l'on constate que ces lignes se séparent dans la partie 25 de la poutre. Cette non coincidence des milieux des largeurs risquerait de poser un problème de drapage de la feuille de renforcement si ce drapage s'opérait en commençant par le centre de la pièce à réaliser. En revanche, étant donné que, selon l'invention, le positionnement de la feuille de renforcement s'effectue par ses bords, qui sont appliqués en premier lieu contre la périphérie du moule, le drapage de la feuille de renforcement sur un poinçon non symétrique ne soulève aucune difficulté. C'est pourquoi l'application des presseurs sur les zones 27 marquées en traits forts sur la figure 8 permet d'obtenir la poutre non symétrique des figures 8 et 9. Il est bien entendu que les modes de réalisation qui viennent d'être décrits ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. -1o- 2791919 REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation, dans un moule (17) en au moins deux parties (1), d'une pièce en matière plastique renforcée à partir d'une feuille de renforcement (4), caractérisé par le fait que l'on préchauffe la feuille de renforcement (4), qu'on la présente devant l'une des parties (1) du moule ouvert en appliquant ses bords contre la périphérie de ladite partie, qu'on applique le reste de sa surface contre le reste de ladite partie du moule, qu'on ferme le moule et qu'on démoule la pièce ainsi obtenue. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on surmoule la feuille (4) appliquée contre la partie du moule, c'està- dire qu'on introduit dans le moule une quantité complémentaire de matière plastique afin de remplir toute la cavité du moule, ce remplissage pouvant avoir lieu par dépôt de matière dans le moule ouvert ou par injection de matière dans le moule fermé. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on utilise des presseurs (6a,6b,7) pour appliquer la feuille de renforcement contre la périphérie de la partie d'application (1) du moule. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les presseurs (6a,6b,7) sont constitués par des cales rigides montées sur des vérins (9). 5. Procédé selon la. revendication 4, caractérisé par le fait qu'une cale rigide (7') comprend plusieurs éléments (7'a, 7'b) séparés par des inserts gonflables (14) qui les écartent les uns des autres pour faire en sorte que la cale épouse au mieux la forme de la partie d'application (1) du moule. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que la feuille de renforcement (4) est retenue par des aiguilles (13) montées sur le même support que les presseurs (6a,6b, 7). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les aiguilles (13) sont sensiblement parallèles à la direction de fermeture du moule. - 11 - 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que les aiguilles sont aptes à se déplacer latéralement pour suivre les déformations de la feuille de renforcement, lorsque cette dernière adapte sa surface à la surface réelle de la partie d'application du moule. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que, pour préformer la feuille de renforcement, on la dépose sur une grille de forme appropriée et on la chauffe. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'on complète le préformage de la feuille de renforcement en un poste intermédiaire se trouvant entre le lieu de préhension des feuilles de renforcement et le moule. 11. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un presseur (6a,6b,7) ayant une face frontale conformée comme une portion de la périphérie de la partie d'application (1) du moule et des aiguilles (13) traversant ledit presseur, le presseur et les aiguilles étant mobiles l'un par rapport à l'autre, de manière que, en position rentrée du presseur, les aiguilles comportent une portion d'extrémité dépassant au-delà du presseur, et en position sortie du presseur, la même portion d'extrémité des aiguilles se situe en retrait de la face frontale du presseur. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comporte d'autres aiguilles (13), inclinées par rapport aux premières. 13. Chaine de fabrication de pièces en matière plastique renforcée par surmoulage de feuilles de renforcement, caractérisée par le fait qu'il comporte un premier dispositif de préhension (18) selon l'une quelconque des revendications 11 et 12 et un second dispositif de préhension (21) servant à manipuler des feuilles de renforcement froides pour, tout d'abord, les amener d'un lieu de stockage à un four (20) o elles sont chauffées, puis du four de chauffage à un poste de préformage o elles sont conformées sensiblement selon le relief du moule, le premier dispositif de préhension (18) assurant le transfert des feuilles de renforcement chauffées et préformées vers un moule (17). 14. Chaine de fabrication selon la revendication 13, caractérisée par le que le second dispositif de préhension (21) est équipé à la fois d'un système à dépression, qui est adapté à la préhension des -12- feuilles de renforcement froides pour leur transfert vers le four de chauffage, et d'un système à aiguilles, qui est adapté à la préhension des feuilles de renforcement chauffées pour leur transfert jusqu'au poste de préformage, puis du poste de préformage au moule.