Brevet FR2843065A1 — publié le 20040206

i La présente invention concerne un procédé de moulage par compression d'une feuille comprenant une matière plastique dans un moule, le moule comprenant un poinçon et une matrice dans laquelle une cavité de réception du poinçon est ménagée L'invention s'applique en particulier à la réalisation d'éléments structurels de véhicules automobiles, par exemple des poutres de pare-chocs, à partir de feuilles de matières plastiques chargées de fibres de renfort orientées. Pour mouler une telle feuille, on la dispose généralement en travers de la matrice, au-dessus ou au-dessous de la cavité, puis on vient fermer le moule en engageant le poinçon dans la cavité. Il est également possible de disposer tout d'abord la feuille sur le poinçon avant de fermer le moule. Dans ces deux cas, on constate, au niveau du bord de la cavité de la matrice, des glissements entre la feuille et la paroi de la cavité de la matrice et des étirements de la feuille. Ces glissements et étirements induisent des modifications de l'orientation des fibres ainsi que des variations de leur densité dans la feuille. Ainsi, les caractéristiques mécaniques de la pièce obtenue après moulage de la feuille ne sont pas celles attendues et peuvent varier au sein de la pièce. En outre, on constate une usure du moule au niveau de la surface de joint entre le poinçon et la matrice. Un but de l'invention est de résoudre ce problème en fournissant un procédé de moulage par compression permettant notamment de mouler une feuille comprenant une matière plastique chargée de fibres de renfort orientées, tout en réduisant les risques de modification de l'orientation et de la répartition des fibres dans la feuille. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de moulage par compression d'une feuille comprenant une matière plastique dans un moule, le moule comprenant un poinçon et une matrice dans laquelle une cavité de réception du poinçon est ménagée, caractérisé en ce que le moule comprend des moyens mobiles de saisie d'au moins une région intérieure discrète de la feuille éloignée de sa périphérie, et le procédé comprend les étapes de: a) saisie par les moyens de saisie d'au moins une région intérieure discrète de la feuille, puis b) application de la région intérieure discrète de la feuille contre la paroi de la cavité de la matrice par déplacement des moyens de saisie, puis c) application du poinçon contre la feuille dans la cavité de la matrice. Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, le procédé peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - le poinçon ou la matrice comprend un corps et au moins une partie mobile par rapport au corps entre une position extraite et une position rétractée, et les moyens de saisie comprennent ladite partie mobile; - le poinçon et la matrice comprennent chacun un corps et au moins une partie mobile par rapport au corps entre une position extraite et une position rétractée, les moyens de saisie comprennent les parties mobiles, et l'étape a) est assurée par pincement de la région intérieure discrète par les parties mobiles; - la feuille comprend une charge d'éléments de renfort de la matière plastique; - les éléments de renfort sont orientés; - les éléments de renfort comprennent des fibres noyées dans la matière plastique; et - le procédé constitue un procédé de moulage d'un élément structurel de véhicule automobile. L'invention a également pour objet un moule pour la mise en ceuvre d'un procédé tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un poinçon et une matrice dans laquelle une cavité de réception du poinçon est ménagée, et le moule comprend en outre des moyens mobiles de saisie d'au moins une région intérieure discrète d'une feuille éloignée de sa périphérie pour venir appliquer la région intérieure discrète contre la paroi de la cavité avant application du poinçon contre la feuille. Selon des modes particuliers de réalisation, le moule peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - le poinçon ou la matrice comprend un corps et au moins une partie mobile par rapport au corps entre une position extraite et une position rétractée, et les moyens de saisie comprennent ladite partie mobile; et - le poinçon et la matrice comprennent chacun un corps et au moins une partie mobile par rapport au corps entre une position extraite et une position rétractée, et les moyens de saisie comprennent lesdites parties mobiles. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de réalisation d'éléments structurels incluant un moule selon l'invention, - les figure 2 à 4 sont des vues analogues à la figure 1 et illustrant des étapes successives du procédé de moulage mis en oeuvre dans le moule de l'installation de la figure 1, et - la figure 5 est une section schématique d'un élément structurel ainsi réalisé. La figure 1 illustre schématiquement une installation 1 de mise en forme de feuilles ou flans 2 pour réaliser, par exemple, des éléments structurels de véhicule automobile. Un tel élément structurel peut être par exemple une poutre de pare-chocs. Les feuilles 2, dont une seule est visible sur les figures 1 à 4, comprennent une matière plastique et une charge de renfort de celle-ci. La charge de renfort comprend par exemple des fibres orientées 4 noyées dans la matière plastique. Certaines de ces fibres 4 ont été représentées très schématiquement sur les figures. On notera que les dimensions des fibres 4 y ont été exagérées. Typiquement, la matière plastique peut être du polypropylène et les fibres peuvent être des fibres de verre tissées unidirectionnelles. L'installation 1 comprend un moule 6 de moulage par compression des feuilles 2 et des moyens 8 destinés à chauffer les feuilles 2 avant leur moulage. Le moule 6 comprend un poinçon 10 et une matrice 12. Une cavité 14 de réception du poinçon 10 est prévue dans la matrice 12. Cette cavité 14 a une forme complémentaire de celle du poinçon 10. Dans la configuration représentée la matrice 12 est disposée au-dessus du poinçon 10. Le moule 6 comprend des moyens 16 de déplacement relatif du poinçon 10 par rapport à la matrice 12 pour leur permettre de se déplacer l'un par rapport à l'autre, par exemple par translation, entre une position d'ouverture et une position de fermeture du moule 6. Dans la position d'ouverture du moule 6 représentée à la figure 1, le poinçon 10 est éloigné de la matrice 12 et libère l'accès à la cavité 14. Dans la position de fermeture du moule 6 illustrée par la figure 4, le poinçon 10 est engagé dans la cavité 14 de la matrice 12. Le poinçon 10 comprend un corps 18 et des parties 20 mobiles par rapport au corps 18. Dans l'exemple représenté, les parties mobiles 20 sont au nombre de deux. Il s'agit de barres verticales qui sont reçues dans des alésages verticaux 22 du corps 18 pour pouvoir s'y déplacer par translation verticale sous l'action de moyens 24 de déplacement. Ainsi, chaque barre 20 est mobile par rapport au corps 18, grâce aux moyens de déplacement 24 correspondants, entre une position rétractée dans le corps 18 et une position extraite du corps 18. Dans la position rétractée illustrée par la figure 4, les extrémités supérieures 26 des barres 22 affleurent à la surface supérieure 27 du corps 18 du poinçon 10. Dans la position extraite illustrée par la figure 2, les extrémités supérieures 26 des barres 22 sont situées en saillie, bien au-dessus de la surface supérieure 27 du corps 18. De manière analogue, la matrice 12 comprend un corps 28 et des parties mobiles 30 sous forme de barres verticales déplaçables verticalement dans des alésages 32 du corps 28 sous l'action de moyens 34 de déplacement. Ainsi, chaque barre 30 est mobile par rapport au corps 28 de la matrice 12 entre une position rétractée (figure 4), o les extrémités inférieures 36 des barres 30 affleurent dans le fond 37 de la cavité 14, et une position extraite (figure 1), dans laquelle les extrémités inférieures des barres 30 font saillie vers le bas bien au-delà du fond 37 de la cavité 14. La matrice 12 comprend le même nombre de parties mobiles 30 que le poinçon 10, à savoir deux dans l'exemple représenté. Les parties mobiles 30 de la matrice 12 sont situées en regard des parties mobiles 20 du poinçon 10 et les surplombent donc dans la configuration représentée. Le procédé mis en oeuvre par l'installation 1 est le suivant. Tout d'abord, les feuilles 2 sont chauffées par les moyens 8 de chauffage jusqu'à atteindre une température leur assurant au moins une certaine souplesse. Pour la composition de feuilles 2 mentionnée précédemment, la température à la sortie des moyens 8 de chauffage peut être comprise entre environ 240 et environ 2600C. Une fois les feuilles 2 chauffées, elles sont ensuite moulées par le moule 6 comme cela va être maintenant décrit pour une seule feuille 2. Initialement, le moule 6 est en position ouverte. On dispose la feuille 2 entre la matrice 12 et le poinçon 10 puis on déplace les barres 20 du poinçon 10 et les barres 30 de la matrice 12 jusqu'à ce que les extrémités 26 et 36 des barres 20 et 30 situées en regard viennent pincer la feuille 2, comme illustré par la figure 1. Plus précisément, les barres 20 et 30 viennent pincer des régions discrètes 40 de la feuille 2. Ces régions 40 sont intérieures et donc éloignées de la périphérie ou bord 42 de la feuille 2. On notera que les barres 20 sont dans des positions intermédiaires entre leurs positions extraites et leurs positions rétractées, de sorte que la feuille 2 est maintenue éloignée du corps 18 du poinçon 10. Les barres 30 étant dans leurs positions extraites, la feuille 2 est également éloignée de la matrice 12. Ensuite, on vient appliquer les régions intérieures discrètes 40 de la feuille 2 dans le fond 37 de la cavité 14 de la matrice 12. Cette application est assurée par déplacement conjoint des paires de barres 20 et 30 situées en regard. Ainsi, lors de cette application, les barres 20 et 30 continuent à pincer les régions intérieures 40 de la feuille 2. La figure 2 illustre le moule 6 à l'issue de cette étape o les déplacements des barres 20 et 30 sont assurés grâce aux moyens 24 et 34 de déplacement. Les barres 30 sont alors dans leurs positions rétractées et les barres 20 dans leurs positions extraites. Le nombre et la position des barres 20 et 30 sont tels que sensiblement l'ensemble de la feuille 2 est pratiquement au contact de la paroi 44 de la cavité 14 et épouse sa forme. En d'autres termes, la feuille 2 est appliquée contre la paroi 44 de la cavité 14. Ensuite, et comme illustré par la figure 3, on vient déplacer le poinçon par rapport à la matrice 12 pour venir l'engager dans la cavité 14. Au cours de cet engagement, les barres 20 et 30 sont fixes par rapport au corps 28 de la matrice 12 pour continuer à pincer les régions intérieures discrètes 40 de la feuille 2. Le déplacement relatif du poinçon 10 par rapport à la matrice 12 est assuré grâce aux moyens 16 de déplacement. Le déplacement des barres 20 par rapport au poinçon 10 est assuré grâce aux moyens 24 de déplacement. La fermeture du moule 6 se poursuit jusqu'à ce que le corps 18 du poinçon 10 soit appliqué contre le reste de la feuille 2, c'est-à-dire contre les régions adjacentes aux régions 40. L'ensemble du poinçon 10 est donc appliqué contre la feuille 2 dans la cavité 14. La figure 4 illustre alors le moule 6 o les barres 20 et 30 sont en positions rétractées. On applique alors une pression sur la feuille 2 grâce au moule 6. Après refroidissement et ouverture du moule, on obtient un élément structurel 46 telle qu'une poutre de pare-chocs. Cet élément 46 est représenté à la figure 5. On notera que les barres 30 peuvent être utilisées pour éjecter l'élément 46 de la matrice 12. Le procédé décrit ci-dessus, qui assure une pré-application de régions intérieures 40 de la feuille 2 dans la cavité 14, permet de réduire les glissements de la feuille 2 par rapport au bord 48 de la cavité 14. On a noté aussi que les étirements de la feuille 2 lors du moulage sont limités au niveau du bord 48. Ainsi, dans l'élément structurel 46 obtenu, les fibres 4 possèdent une orientation et une répartition satisfaisante et conforme à celle souhaitée. En outre, l'usure du moule 6 au niveau de la surface de joint entre le poinçon 10 et la matrice 12 est limitée. Les performances mécaniques de l'élément structurel 46 sont donc élevées. A performances égales, le procédé décrit permet d'obtenir des éléments 46 de masse et de cot réduits. On notera que l'étape d'application de la feuille 2 dans le fond 37 de la cavité 14 peut être assurée, non pas par déplacement des barres 20 et 30 comme décrit en regard de la figure 2, mais par abaissement de la matrice 12 vers le poinçon 10. A l'issue de cette étape, le moule 6 n'est cependant pas fermé. Dans le mode de réalisation décrit, la saisie et l'application de régions intérieures 40 de la feuille 2 contre le fond 37 de la cavité 14 sont assurées par des moyens de pincement. Ces moyens de pincement sont formés par les paires de barres 20 et 30 situées en regard. Dans d'autres modes de réalisation non-représentés, cette saisie peut être assurée par d'autres moyens. Ainsi, on peut par exemple utiliser des parties mobiles uniquement dans le poinçon 10 ou dans la matrice 12. Ces parties mobiles 20 ou 30 sont par exemple munies de moyens d'aspiration pour assurer une saisie correcte des régions 40 de la feuille 2 tout en s'affranchissant de parties mobiles situées en regard. De manière plus générale, les principes ci-dessus peuvent s'appliquer au moulage de feuilles 2 comprenant des éléments de renfort orientés autres que des fibres. De manière plus générale également, ce procédé peut être appliqué au moulage de feuilles comprenant une matière plastique sans charge de renfort. On conçoit que la cavité 14 et le poinçon 10 peuvent avoir une forme beaucoup plus complexe que celle représentée. De même, le nombre de parties mobiles peut être différent de celui décrit et notablement supérieur. Les déplacements entre les corps et les parties mobiles peuvent être autres que des translations, par exemple des rotations ou des combinaisons de rotation et de translation. C'est également le cas pour le déplacement relatif entre le poinçon 10 et la matrice 12. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage par compression d'une feuille (2) comprenant une matière plastique dans un moule (6), le moule (6) comprenant un poinçon (10) et une matrice (12) dans laquelle une cavité (14) de réception du poinçon (10) est ménagée, caractérisé en ce que le moule (6) comprend des moyens mobiles (20, 30) de saisie d'au moins une région intérieure discrète (40) de la feuille éloignée de sa périphérie (42), et en ce que le procédé comprend les étapes de: a) saisie par les moyens (20, 30) de saisie d'au moins une région intérieure discrète (40) de la feuille (2), puis b) application de la région intérieure discrète (40) de la feuille (2) contre la paroi (44) de la cavité (14) de la matrice par déplacement des moyens (20, 30) de saisie, puis c) application du poinçon (10) contre la feuille (2) dans la cavité (14) de la matrice (12). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poinçon (10) ou la matrice (12) comprend un corps (18, 28) et au moins une partie mobile (20, 30) par rapport au corps entre une position extraite et une position rétractée, et en ce que les moyens de saisie comprennent ladite partie mobile (20, 30). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le poinçon (10) et la matrice (12) comprennent chacun un corps (18, 28) et au moins une partie (20, 30) mobile par rapport au corps entre une position extraite et une position rétractée, en ce que les moyens de saisie comprennent les parties mobiles (20, 30), et en ce que l'étape a) est assurée par pincement de la région intérieure discrète (40) par les parties mobiles (20, 30). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la feuille (2) comprend une charge d'éléments (4) de renfort de la matière plastique. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments (4) de renfort sont orientés. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les éléments de renfort comprennent des fibres (4) noyées dans la matière plastique. 7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il constitue un procédé de moulage d'un élément structurel (46) de véhicule automobile. 8. Moule (6) pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un poinçon (10) et une matrice (12) dans laquelle une cavité (14) de réception du poinçon (12) est ménagée, et en ce que le moule comprend en outre des moyens mobiles (20, ) de saisie d'au moins une région intérieure discrète (40) d'une feuille (2) éloignée de sa périphérie (42) pour venir appliquer la région intérieure discrète (40) contre la paroi (44) de la cavité (14) avant application du poinçon (10) contre la feuille (2). 9. Moule selon la revendication 8, caractérisé en ce que le poinçon (10) ou la matrice (12) comprend un corps (18, 28) et au moins une partie mobile (20, 30) par rapport au corps entre une position extraite et une position rétractée, et en ce que les moyens de saisie comprennent ladite partie mobile (20, 30). 10. Moule selon la revendication 9, caractérisé en ce que le poinçon (10) et la matrice (12) comprennent chacun un corps (18, 28) et au moins une partie (20, 30) mobile par rapport au corps entre une position extraite et une position rétractée, et en ce que les moyens de saisie comprennent lesdites parties mobiles (20, 30).