Brevet FR2817191A1 — publié le 20020531

La présente invention concerne un nouveau procédé de fabrication pour des engins ou des composants d'engins constitués d'un noyau en mousse ou autre matériau léger enrobé d'une ou plusieurs couches de résines armées et/ou de thermoplastique et dont la forme extérieure, déterminée par des exigences techniques, ne peut pas être optimisée en fonction des contraintes mécaniques que l'engin doit subir. Cette technologie se prête particulièrement à la réalisation de planches à voile, surf, bateaux de course, petits avions ou autres engins réalisés technologies composites, et dont la forme extérieure est déterminée en fonction d'une optimisation de la glisse ou plus généralement des écoulements dans un fluide. Les technologies actuellement utilisées dans ces fabrications comportent un noyau relativement homogène en densité et sans structure interne. Les peaux enrobant ce noyau peuvent être réalisées en plastique, sandwich composite, en thermoformage et résine ou par tout autre procédé. Le rapport entre poxls et solidité de cette technologie est variable, notamment en fonction des matériaux utilisés, des épaisseurs des différentes couches, de la forme générale de l'engin, de la densité du noyau et de bien d'autres paramètres. Quelle que soit la combinaison choisie, il s'avère souvent difficile, voir impossible de réaliser avec une telle technologie en engin qui associe une résistance suffisante à une utilisation extrême comme par exemple une planche à voile de saut, et un poids très léger, tel que le marché le demande. L'on constate par ailleurs que les ruptures des engins interviennent souvent à des endroits particuliers qui sont ceux où les eSbrts se concentrent en fonction des particularités des engins en question. A titre d'exemple les flotteurs de planches à voile se cassent souvent suite à une réception d'un saut à un endroit compris entre 50 et 150 cm de l'arrière de l'engin. A l'intérieur de cette zone et plus précisément autours de son milieu se concentrent en effet les forces dues A l'inertie du poids du pratiquant à l'arrière et du gréement, à l'avant ; la résultante de cette combinaison tend à faire plier l'engin vers le bas ou le haut, selon le type de réception Les dIfférentes tentatIves de renforcer la zone par le renforcement ponctuel des peaux ont montré leur limites à cause des raisons suivantes : a) des renforts important tendent à déplacer le point de rupture au bord du renfort au lieu de le supprimer, plus le renfort est solide, plus le gradient de rigidité est brusque et la rupture à son bord inéluctable à terme. b) quelle que soit la solidité du renfort, la suite répétée des efforts sur une zone limitée a pour conséquence d'affaiblir la liaison entre le noyau et la peau, entraînant à terme une délamination superficielle ou un cisaillement du noyau sous la peau. c) Les renforcements des peaux entraînent très rapidement des augmentations rapides du poids de l'engin et/ou son coût si l'on choisit des matériaux nobles . (fibres de carbone, "kevlar" ou autres). Les renforcements de la zone de rupture par l'adjonction d'une ou plusieures lattes reliant les deux cotés de l'engin permet d'en augmenter ponctuellement la rigidité, cependant le gradient de rigidité important à coté de (s) la latte, entraîne des ruptures des peaux ou l'affaissement de la mousse à coté de la latte ; de plus ce procédé est d'une application industrielle très délicate. La présente invention permet de remédier à ces problèmes et de réaliser des engins ayant un poids inférieur aux engins traditionnels, avec des résistances à la casse et au vieillissement très largement supérieures. La figure 1 illustre l'application de cette invention à titre d'exemple sur un flotteur de planche à voile ou de surf. Dans ce cas précis, le noyau (1) est généralement constitué d'une mousse polystyrène, polyuréthanne ou creux. Afin de créer une meilleure adéquation entre la structure et les efforts qu'elle subit, cette nouvelle technologie intègre dans le noyau de l'engin (1) une structure qui a pour fonction d'augmenter très considérablement la rigidité locale, tout en étant suffisamment flexible sur l'ensemble pour éviter les effets de coup de fouet . Sur la partie inférieure de l'engin, une tranche sagittale de noyau est remplacée par un matériau plus dur et plus rigide (2), (par exemple par une mousse de densité supérieure à celle du reste du noyau) sur une longueur qui est fonction de la partie la plus sollicité et centrée au milieu de celle-ci. Les épaisseurs de ce renfort sont dégressives vers les extrémités. Sur la partie supérieure on intègre au noyau une ou plusieures tranches positionnées de sorte à créer une structure indéformable et ayant des caractéristiques mécaniques similaires à celle du dessous (3). L'assemblage entre le corps du noyau et les tranches à densité élevée se fera de préférence avec une couche de colle ou de résine armée. Les tranches du dessus (3), comme celles du dessous (2) ont leur épaisseur maximale au centre de la zone d'effort maximal et leur épaisseur est dégressive vers les extrémités. Les peux du dessus et du dessous restent reliées exclusivement par les bords extérieurs. L'ensemble ainsi obtenu présente une section centrale dotée d'une structure en parallélépipède, trapézoïdale ou triangulaire que j'appelle cellule oméga révèle des propriétés mécaniques uniques grâce aux éléments suivants : a) la combinais on des tranches en matériau rigide du dessus et du dessous du noyau crée une structure indéformable centrée autour de la zone la plus sollicitée de l'engin et prévient ainsi les problèmes de casse (section A-A). b) L'accroissement de la solidité du noyau est tel qu'il est possible d'alléger les peaux et le reste du noyau et de réduire ainsi le poids de l'ensemble. (c) La structure appelée cellule oméga repartit les efforts de compression locale et isole la partie à faible densité du noyau en prévenant ainsi les problèmes d'écrasement ponctuel, de tassement du noyau ou de cisaillement liés au vieillissement. d) La transition progressive entre la cellule oméga et le restant de l'engin autorise une certaine souplesse de l'ensemble, permettant de mieux résister aux vibrations et aux efforts répétés. La modularité de cette solution technique permet d'adapter la structure de n'importe quel engin à noyau mousse en fonction des efforts spécifiques qu'il doit subir. L'accroissement très important du module de la structure et la possibilité de pouvoir optimiser sa position permettent d'alléger l'ensemble et d'optimiser les autres propriétés mécaniques de l'engin ainsi que son poids REVENDICATION Procédé de fabrication pour des engins ou des composants d'engins constitués d'un noyau en mousse ou autre matériau léger enrobé d'une ou plusieurs couches de résine armée et/ou de thermoplastique et dont la forme extérieure déterminée par les exigences techniques, ne peut pas être optimisée en fonction des contraintes mécaniques que l'engin doit subir, caractérisée en ce qu'on intègre dans le noyau de l'engin (1) une structure qui a pour fonction d'augmenter très considérablement la rigidité locale, tout en étant suffisamment flexible sur l'ensemble pour éviter les effets de coup de fouet , en ce que sur la partie inférieure de l'engin, une tranche sagittale de noyau est remplacée par un matériau plus dur et plus rigide (2), (par exemple par une mousse de densité supérieure à celle du reste du noyau) sur une longueur qui est fonction de la partie la plus sollicitée et centrée au milieu de celle-ci, les épaisseurs de ce renfort étant dégressives vers les extrémités, en ce que sur la partie supérieure on intègre au noyau une ou plusieurs tranches positionnées de sorte à créer une structure indéformable et ayant des caractéristiques mécaniques similaires à celle du dessous (3), l'assemblage entre le corps du noyau et les tranches à densité élevée se faisant de préférence avec une couche de colle ou de résine armée, les tranches du dessus (3), comme celles du dessous (2) ayant leur épaisseur maximale au centre de la zone d'effort maximal et leur épaisseur étant dégressive vers les extrémités.