Brevet FR2915924A1 — publié le 20081114

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PIECE STRUCTURELLE HYBRIDE La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une pièce 5 structurelle hybride. Des pièces structurelles composites constituées d'un métal et d'une matière plastique sont désignées par "pièces structurelles hybrides" et sont par exemple connues, dans l'état de la technique, d'après la demande de brevet DE-A1-10 2005 004 917 ayant trait à des pièces structurelles pour train de roulement. Elles se singularisent par une grande rigidité, 10 moyennant un poids modeste. Pour produire des pièces hybrides, des pièces structurelles intégrées en matière plastique peuvent être logées dans des pièces structurelles métalliques creuses. Lesdites pièces intégrées peuvent présenter une structure entrelacée, en treillis ou grille, ou nervurée. Un inconvénient, affectant les pièces structurelles hybrides connues, consiste en ce 15 que les pièces structurelles intégrées en matière plastique ne portent pas toujours impeccablement contre les pièces structurelles en tôle métallique, du fait d'une variation des rayons des pièces creuses venues de pressage. Cela pourrait, par exemple, se traduire par l'apparition de bruits de claquement gênants au cours du fonctionnement d'un véhicule automobile. Les procédés connus, pour fabriquer des pièces structurelles hybrides, sont de 20 surcroît très complexes et onéreux. La solidarisation de pièces structurelles par coulée par injection requiert, en particulier, des machines complexes et génère une grande complexité de manipulation et de logistique, du fait de la taille des pièces métalliques. Cela est précisément considéré comme désavantageux lors de la production d'automobiles en série. L'invention a pour objet de fournir un procédé de fabrication d'une pièce 25 structurelle hybride, qui permette une production rationnelle de pièces hybrides de haute valeur et/ou précision se singularisant par une grande longévité. Conformément à l'invention, pour atteindre l'objet recherché, il est prévu les étapes suivantes : produire tout d'abord, de façon distincte, une pièce structurelle en tôle et une pièce structurelle intégrée en matière plastique, qui sont respectivement munies d'éléments de 30 solidarisation. Un élément structurel en matière plastique est ensuite rapporté, par injection, sur les éléments de solidarisation de ladite pièce intégrée. Lors de l'étape suivante, ladite pièce intégrée est assujettie à la pièce en tôle par l'intermédiaire desdits éléments de solidarisation. Au stade définitif, l'élément structurel en matière plastique est soumis à une expansion provoquée par réchauffage. Le procédé conforme à l'invention autorise une fabrication particulièrement rationnelle de la pièce structurelle hybride. Il peut être recouru à des structures de production existantes pour fabriquer les pièces structurelles individuelles. Pour rapporter la matière plastique par injection sur la pièce en tôle, il n'est pas nécessaire d'utiliser des outils et des machines de coulée par injection de type complexe. L'élément structurel en matière plastique, soumis à expansion durant l'étape définitive du procédé, permet d'obtenir une adaptation optimale aux rayons des pièces en tôle venues de pressage, ce qui interdit un claquement gênant. Un avantage supplémentaire consiste en ce que, lors d'un remplacement des rayons de la pièce en tôle, conditionné par l'usure, l'outil de coulée par injection ne nécessite pas une adaptation à la géométrie variable de ladite pièce. Cela résout le problème d'étanchéité au stade de la coulée sous pression. En conséquence, le procédé se prête notamment à la production d'automobiles en grande série. Il est particulièrement avantageux que l'élément structurel en matière plastique soit rapporté par coulée par injection à deux composants. Ladite coulée à deux composants 15 autorise l'injection rapportée dudit élément structurel en une intervention. La pièce structurelle intégrée en matière plastique peut être consignée à demeure, dans la pièce structurelle en tôle, par l'intermédiaire d'éléments de solidarisation revêtant la forme d'une liaison par déclic. Ladite liaison autorise un blocage à demeure particulièrement simple et rapide de la pièce en matière plastique dans la pièce en tôle. Les éléments de 20 solidarisation, nécessaires à cette fin, peuvent être prévus sur la pièce en matière plastique et dans la pièce en tôle au cours du processus de fabrication, sans que cela exige une intervention propre. L'assujettissement de la pièce en matière plastique est possible à l'intérieur d'un cycle de travail. En appliquant les principes du poka-yoke, la pièce en matière plastique peut être conçue sous une forme propre à exclure, avec probabilité quasi certaine, un assujettissement 25 défectueux. Cela offre un avantage particulier dans les conditions d'une production en série. Dans un autre perfectionnement avantageux du procédé, l'élément structurel en matière plastique est soumis à expansion durant le processus de durcissement d'un laquage cathodique par immersion. Grâce à cette mesure, la fabrication de la pièce structurelle hybride peut être avantageusement intégrée dans le processus de fabrication d'une carrosserie. La 30 production de la pièce structurelle en tôle et de la pièce structurelle intégrée en matière plastique peut également être assurée par des fournisseurs desdites pièces, tout comme l'injection rapportée, sur les éléments de solidarisation de ladite pièce en matière plastique, de la "pièce injectée à deux composants" ayant subi une expansion. L'assujettissement de la pièce en matière plastique à la pièce en tôle, par l'intermédiaire des éléments de solidarisation, a ensuite lieu dans la chaîne de fabrication de carrosseries brutes, ou bien est également effectué par le fournisseur. Au cours du laquage de la carrosserie marquant l'étape définitive et s'opérant, de préférence, par immersion cathodique, l'élément structurel en matière plastique est soumis à expansion dans le cadre du processus de durcissement, puis la pièce intégrée en matière plastique est fermement ancrée dans la pièce en tôle. Cela produit une pièce structurelle hybride irréprochable, pouvant être fabriquée avec un minimum de complexité supplémentaire. De manière judicieuse, la pièce structurelle intégrée en matière plastique est ro additionnellement solidarisée par collage avec la pièce structurelle en tôle, par l'intermédiaire de l'élément structurel en matière plastique. Cela se traduit par un accroissement de la longévité de la pièce structurelle hybride. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard du dessin annexé sur lequel : 15 la figure 1 montre une pièce structurelle en tôle et une pièce structurelle intégrée en matière plastique, solidarisées pour former une pièce structurelle hybride ; et la figure 2 est une représentation schématique des étapes du procédé. Une pièce structurelle 1 en tôle et une pièce structurelle intégrée 2 en matière plastique sont illustrées en juxtaposition sur la figure 1. Lesdites pièces sont solidarisées par le 20 procédé conforme à l'invention, pour former une pièce structurelle hybride 3. La pièce 1 se présente comme une colonne B d'un véhicule automobile. Il s'agit d'une pièce structurelle creuse revêtant la forme d'une coquille 4 pouvant être pourvue d'un renfort en tôle. La pièce intégrée 2 se présente comme une structure 5 en un treillis de matière plastique, comprenant des entretoises 6 et des zones de liaison 7. Des éléments de solidarisation 11 revêtant la forme 25 d'éléments de liaison par déclic, venus de moulage solidaire avec des zones extérieures de liaison 8 et désignés par "clips", peuvent être consignés à demeure dans des éléments de solidarisation situés dans la pièce 1 et se présentant comme des orifices de crantage. Comme l'atteste notamment une observation de la figure 2, un élément structurel 9 en matière plastique est rapporté par injection, par exemple par coulée par injection à deux composants, sur les éléments de solidarisation 11 situés dans les zones extérieures de liaison 8 de la pièce structurelle intégrée 2 en matière plastique. Dans l'enchaînement, ladite pièce 2 est clipsée dans la pièce structurelle 1 en tôle. Dans le cadre d'un laquage cathodique par immersion marquant l'étape définitive, ladite pièce 1 est fortement réchauffée au cours du processus de durcissement, de manière à provoquer la réticulation chimique d'une laque renfermant une résine époxyde. Ce réchauffage est mis à profit pour gouverner, simultanément, une expansion de l'élément structurel 9. Ledit élément 9 s'applique contre une paroi 10 de la pièce 1. Il assure alors la solidarisation technique, par collage, entre ladite pièce 1 et la pièce 2. De la sorte, il est donné naissance à une pièce structurelle hybride 3 à solidarisation durable, tant matérielle que par concordance de formes, entre lesdites pièces 1 et 2. Dans le procédé conforme à l'invention, il est considéré comme particulièrement avantageux que la fabrication des éléments structurels individuels soit notablement plus simple que la production d'une pièce structurelle hybride 3 intégrée, recourant à des techniques d'injection. Des tolérances de la pièce structurelle 1 en tôle peuvent être avantageusement compensées grâce à l'expansion de l'élément structurel 9 en matière plastique dans le cadre du laquage cathodique par immersion. La pièce 1 ne doit pas nécessairement être manipulée sur une machine de coulée par injection, ce qui évite des coûts de manipulation. L'expansion dudit élément 9, et la bonne solidarisation matérielle et par concordance de formes ainsi engendrée, ont pour effet d'interdire des bruits ultérieurs de claquement. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. Liste des références numériques : 1 pièce structurelle en tôle 2 pièce structurelle intégrée en matière plastique 3 pièce structurelle hybride 4 coquille 5 structure en un treillis de matière plastique 6 entretoise 7 zone de liaison 8 zone extérieure de liaison de 5 9 élément structurel en matière plastique 10 paroi 11 élément de solidarisation REVENDICATIONS - 1. Procédé de fabrication d'une pièce structurelle hybride, caractérisé par les étapes suivantes : • fabrication distincte d'une pièce structurelle (1) en tôle et d'une pièce structurelle intégrée (2) en matière plastique, respectivement munies d'éléments de solidarisation (11) ; • injection rapportée d'un élément structurel (9) en matière plastique sur les éléments de solidarisation (11) de la pièce intégrée (2) ; • assujettissement de ladite pièce intégrée (2) à ladite pièce (1), par l'intermédiaire desdits éléments (Il) ; et • expansion de l'élément structurel (9) en matière plastique, provoquée par réchauffage. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'élément structurel (9) en matière plastique est rapporté par coulée par injection à deux composants. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément structurel (9) en matière plastique est soumis à expansion durant le processus de durcissement d'un laquage cathodique par immersion. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pièce structurelle intégrée (2) en matière plastique est solidarisée par collage avec la pièce structurelle (1) en tôle, par l'intermédiaire de l'élément structurel (9) en matière plastique.