Brevet FR3002167A1 — publié le 20140822

PIECE OBTENUE PAR FUSION SELECTIVE D'UNE POUDRE COMPRENANT UN ELEMENT PRINCIPAL ET DES ELEMENTS SECONDAIRES RIGIDES DOMAINE DE L'INVENTION [1] La présente invention concerne la fabrication d'éléments de moule pour la vulcanisation et le moulage de pneumatiques et plus particulièrement la fabrication d'éléments de moule obtenus par la fusion sélective d'une poudre. ETAT DE LA TECHNIQUE [2] Il est connu de réaliser un élément de moule par un procédé de fusion sélective, plus communément appelé frittage. Ce procédé utilise un faisceau énergétique pour fusionner une poudre. Par « faisceau énergétique », on entend un rayonnement électromagnétique (par exemple un faisceau laser) ou un faisceau de particules (par exemple un faisceau d'électrons). [3] Un procédé de frittage utilisant un laser, ci-après dénommé procédé de frittage laser, est connu du document EP1641580. Dans ce document, une première couche de poudre est étalée sur un plateau support via un organe de mise en couche. Tout ou partie des grains de la poudre de cette première couche de poudre est ensuite aggloméré par le faisceau du laser en fonction de la forme de l'objet que l'on souhaite obtenir. Une fois cette étape effectuée, une seconde couche de poudre est étalée sur la première couche de poudre pour être à son tour fusionnée sélectivement par laser. En répétant ces opérations d'étalement de couche et de fusion par laser, on construit couche par couche un objet fritté. [04] Le document W02010072960 divulgue un procédé de fabrication d'un élément de moule par frittage. L'élément de moule comprend ainsi un cordon, noté 24 dans le document, et des ailettes 26. Dans ce procédé, on vient réaliser en même temps que cet élément de moule des éléments secondaires. Les éléments secondaires comprennent notamment des parties de soutien 36 et des parties de jonction notés 28. Les parties de soutien ont une épaisseur correspondant sensiblement à l'épaisseur de la de l'élément de moule et les parties de jonction ont une épaisseur plus faible que ces parties de soutien de sorte qu'ils peuvent former des lignes de brisure facilitant le détachement de l'élément de moule par rapport au plateau support. Or la fabrication des éléments secondaires est coûteuse puisqu'elle nécessite de fusionner une grande quantité de poudre. En outre, l'usage de ces éléments secondaires est limité puisqu'ils sont mis au rebut une fois l'élément de moule détaché du plateau support. [05] Il existe donc un besoin d'optimiser l'utilisation des éléments secondaires lors de la réalisation d'un élément de moule par frittage, en vue de rendre moins coûteuse leur fabrication. DEFINITIONS [6] Par « pneumatique », on entend tous les types de bandages élastiques soumis à une pression interne ou non. [7] Par « bande de roulement » d'un pneumatique, on entend une quantité 15 de matériau caoutchoutique délimitée par des surfaces latérales et par deux surfaces principales dont l'une est destinée à entrer en contact avec une chaussée lorsque le pneumatique roule. [8] Par « moule », on entend un ensemble d'éléments de moule séparés qui, par rapprochement relatif, permettent de délimiter un espace de moulage toroïdal 20 pour la vulcanisation et le moulage d'un pneumatique. [9] Par « élément de moule », on entend une partie d'un moule. Un élément de moule est par exemple une partie d'une garniture destinée à mouler des éléments en relief dans la bande de roulement du pneumatique. 25 RE SUME DE L'INVENTION [10] L'invention concerne une pièce obtenue par fusion sélective d'une poudre sur un plateau support. Cette pièce comprend un élément principal et une pluralité d'éléments secondaires rigides disposés entre l'élément principal et le plateau support. Tout ou partie des éléments secondaires comprend un corps d'épaisseur E et une tête de largeur L supérieure à l'épaisseur E de ce corps. Le corps est relié au plateau support et la tête est reliée à l'élément principal. [11] L'invention propose de fabriquer au cours d'une même opération de fabrication un élément principal et des éléments secondaires en vue de former une pièce 5 frittée. Comme ces éléments secondaires sont disposés sous l'élément principal, ceux-ci vont soutenir l'élément principal au cours de sa fabrication. Une fois l'élément principal fabriqué, les éléments secondaires facilitent également la désolidarisation de l'élément principal par rapport au plateau support. En outre, les éléments secondaires présentent une forme optimisée de sorte que la quantité de poudre utilisée pour constituer ces 10 éléments secondaires est limitée. [12] Dans une variante de réalisation, la tête s'élargie progressivement à partir du corps selon une ouverture a. [13] De cette manière, on peut soutenir au maximum l'élément principal 15 tout en minimisant le contact entre les éléments secondaires et le plateau support. En outre, l'élargissement progressif donné à la tête limite la création d'amorces de rupture dans les éléments secondaires, ce qui leur garantit une plus grande résistance mécanique. 20 [14] L'ouverture de la tête est comprise entre 20° et 140°. [15] Avec une telle ouverture, on garantit un bon soutien de l'élément principal par les éléments secondaires. [16] Préférentiellement, l'ouverture de la tête est comprise entre 90° et 25 120°. [17] Dans une autre variante de réalisation, la largeur de la tête est au moins égale à 2 fois l'épaisseur du corps. [18] De cette manière, on améliore le soutien de l'élément principal par les éléments secondaires. [19] Dans une variante de réalisation, la tête de l'élément secondaire s'étend sur au plus la moitié de la hauteur de cet élément. [20] On garantit ainsi un faible volume d'occupation de l'élément secondaire puisque le corps mince constitue une grande partie de cet élément secondaire. [21] Dans une variante de réalisation, la tête comprend une zone de raccordement avec le corps. [22] Du fait de la mise en couche de la poudre, les éléments secondaires sont soumis à des sollicitations importantes lors de la fabrication de l'élément principal. En prévoyant des zones de raccordement entre les corps et les têtes des éléments secondaires, on renforce la tenue mécanique des éléments secondaires et on améliore en conséquence la fabrication de l'élément principal. [23] Dans une autre variante de réalisation, la tête comprend un bord de 20 tête relié à l'élément principal, ce bord de tête ayant une section rectangulaire. [24] En prévoyant un bord de tête rectangulaire, il est possible de donner à la tête tout ou partie des caractéristiques du plateau support (planéité, densité de matière, ...), ce qui améliore la fabrication de l'élément principal. 25 [25] Dans une autre variante de réalisation, les têtes des éléments secondaires se rejoignent au niveau de l'élément principal, de sorte que l'élément principal repose entièrement sur ces éléments secondaires. [26] En faisant reposer entièrement l'élément principal sur les têtes des éléments secondaires, on améliore la fabrication de cet élément principal. En effet, les 30 têtes des éléments secondaires sont constituées par de la poudre fusionnée. L'ensemble des têtes forme alors un support continu sur lequel on va pouvoir déposer et fusionner de manière adéquate la première couche de poudre constitutive de l'élément principal. [27] Dans une autre variante de réalisation, la tête comprend des moyens de 5 désolidarisation de l'élément principal avec l'élément secondaire. [28] On facilite ainsi la séparation de l'élément principal avec les éléments secondaires, une fois cet élément principal fabriqué. [29] Dans une autre variante de réalisation, tout ou partie des éléments 10 secondaires présente un corps incliné faisant, avec le plateau support, un angle (3 supérieur ou égal à 20°. [30] De cette manière, on peut orienter les éléments secondaires en opposition avec la direction de la mise en couche de la poudre. Ceci permet aux éléments secondaires de mieux absorber les efforts liés à cette mise en couche lors de la 15 fabrication de la pièce. [31] Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un élément de moule destiné à être placé dans un moule pour la vulcanisation et le moulage d'une bande de roulement d'un pneumatique, cet élément de moule étant réalisé par 20 fusion sélective d'une poudre sur un plateau support. Le procédé comprend la réalisation d'une pluralité d'éléments secondaires, tout ou partie de ces éléments secondaires comprenant un corps d'épaisseur E et une tête de largeur L supérieure à l'épaisseur E du corps, le corps étant relié au plateau support et la tête étant reliée à l'élément de moule. Le procédé comprend en outre une étape de désolidarisation de 25 l'élément de moule avec les éléments secondaires. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [32] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une vue en coupe d'une pièce conforme à l'invention, cette pièce comprenant une pluralité d'éléments secondaires réalisés selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement un élément secondaire selon une second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente schématiquement un élément secondaire selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente schématiquement un élément secondaire selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 représente une pluralité d'éléments secondaires réalisés selon un cinquième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 représente des éléments secondaires réalisés selon un sixième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 représente des éléments secondaires réalisés selon un septième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 8 représente les étapes d'un procédé de fabrication d'une pièce conforme à la figure 1. [33] Dans la description qui va suivre, des éléments sensiblement identiques ou similaires seront désignés par des références identiques. [34] La figure 1 présente schématiquement une vue en coupe d'une pièce 1 obtenue par fusion sélective d'une poudre sur un plateau support 3. Cette pièce 1 comprend un élément principal 5. Cet élément principal 5 forme, ici, un élément de moule pour la vulcanisation et le moulage de tout ou partie d'une bande de roulement d'un pneumatique. La pièce 1 comprend également une pluralité d'éléments secondaires 7 régulièrement répartis entre l'élément principal 5 et le plateau support 3. La section de ces éléments secondaires comprend un corps 9 relié au plateau support 3 et une tête 11 reliée à l'élément principal 5. Plus particulièrement, la tête 11 a une largeur L supérieure à l'épaisseur E du corps 9. [35] Comme il a déjà été précisé, l'élément principal 5 et les éléments secondaires 7 sont formés par fusion sélective d'une poudre, cette poudre pouvant être une poudre métallique, minérale (céramique) ou plastique. La poudre peut également être un mélange de différents types de poudre. [36] La figure 2 présente un second mode de réalisation dans lequel la tête 11 s'élargie progressivement à partir du corps 9 selon une ouverture a. Cette ouverture a est, ici, comprise entre 20° et 140°. Dis autrement, la tête 11 présente une section triangulaire dont un des côtés 12 forme un support pour le soutien de l'élément principal. Les deux autres côtés 14 du triangle forment un angle a' avec une direction parallèle au côté 12 du triangle. Cet angle a' est compris entre 20° et 80°. [37] De cette manière, il est possible de prévoir des éléments secondaires avec une tête 11 présentant une largeur suffisante pour soutenir l'élément principal, tout en ayant un corps 9 relativement mince. [38] Préférentiellement, l'ouverture de la tête est comprise entre 90° et 120°. [39] La figure 3 présente une variante de réalisation dans laquelle la tête 11 de l'élément secondaire comporte une zone de raccordement 13. Cette zone de raccordement a ici la forme d'un rayon de raccordement R. Ce rayon de raccordement est compris, par exemple, entre 1 et 20 mm, en fonction de l'importance de la tête 11 de l'élément secondaire. [40] La figure 4 présente une autre variante de réalisation dans laquelle la 30 tête 1 comprend un bord de tête 15 de section triangulaire. Ce bord de tête 15 forme un support pour la fabrication de l'élément principal de la pièce, de la même manière que le plateau support 3 de la figure 1. [41] On notera que dans les exemples des figures 1 à 4, la largeur de la tête 11 est bien supérieure à l'épaisseur du corps 9. Plus particulièrement, la largeur de la tête est au moins égale à 2 fois cette épaisseur. A titre d'exemple, l'épaisseur E du corps est comprise entre 0,1 et 0,5 mm et préférentiellement cette épaisseur est égale à 0,3 MM. [42] Dans le cas des modes de réalisation des figures 2 à 4 où la tête s'élargit progressivement, on entendra par largeur de la tête 11 la largeur moyenne de cette tête. [43] On notera également que chaque élément secondaire 7 ayant une hauteur H, la tête 11 de l'élément secondaire s'étend sur au plus la moitié de cette hauteur H. Préférentiellement, la tête 11 s'étend sur au plus le 1/3 de la hauteur H de 15 l'élément secondaire. [44] La figure 5 présente un cinquième mode de réalisation de l'invention dans lequel les têtes 11 des éléments secondaires 7 se rejoignent au niveau de l'élément principal 5. Ainsi, l'élément principal 5 repose entièrement sur les éléments secondaires 20 7, ces éléments secondaires étant régulièrement répartis sous cet élément principal 5. [45] La figure 6 présente une variante de réalisation dans laquelle l'élément secondaire 7 comprend des moyens de désolidarisation 17 de cet élément 7 avec l'élément principal. Ces moyens de désolidarisation sont ici représentés sous la 25 forme de perforations contiguës. [46] La figure 7 présente une autre variante de réalisation dans laquelle les éléments secondaires 7 sont inclinés par rapport au plateau support 3. Ces éléments secondaires 7 forment ainsi un angle p supérieur ou égal à 20° avec le plateau support 3. [47] La figure 8 illustre un procédé de fabrication d'un élément de moule. Ce procédé comprenant une étape El de réalisation d'éléments secondaires rigides sous l'élément de moule. Ces éléments secondaires comprennent, ainsi, un corps et une tête 5 de largeur supérieure à l'épaisseur du corps. Le procédé comprend également une étape E2 de désolidarisation des éléments secondaires avec l'élément de moule. 10 [48] L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. [49] Dans les figures 1 et 5, l'élément principal a été représenté comme ayant une surface inférieure plane. En variante, cette surface inférieure peut présenter un profil non plan. Par exemple, cette surface inférieure peut comprendre une ou plusieurs 15 courbures. Dans ce cas, les éléments secondaires présentent des hauteurs différentes afin de suivre ces courbures. [50] En outre, sur les figures 1 et 5 les éléments secondaires s'étendent dans la largeur de l'élément principal, c'est-à-dire selon une direction perpendiculaire au plan de coupe de ces figures. En variante, les éléments secondaires peuvent s'étendre 20 dans la longueur de l'élément principal. [51] Enfin, l'invention peut s'appliquer à la fabrication de tout type d'éléments autres que des éléments de moule. REVENDICATIONS1. Pièce obtenue par fusion sélective d'une poudre sur un plateau support (3), 5 cette pièce (1) comprenant un élément principal (5) et des éléments secondaires (7) rigides, ces éléments secondaires étant disposés entre l'élément principal (5) et le plateau support (3), les éléments secondaires étant destinés à être désolidarisés de l'élément principal (5), caractérisée en ce que tout ou partie des éléments secondaires (7) comprend un corps (9) d'épaisseur E et une tête (11) de largeur L supérieure à 10 l'épaisseur E de ce corps (9), le corps (9) étant relié au plateau support (3) et la tête (11) étant reliée à l'élément principal (5). 2. Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tête (11) s'élargie progressivement à partir du corps (9) selon une ouverture a. 15 3. Pièce selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'ouverture a de la tête (11) est comprise entre 20° et 140°. 4. Pièce selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que l'ouverture 20 a est comprise entre 90° et 120°. 5. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la largeur L de la tête (11) est au moins égale à 2 fois l'épaisseur E du corps (9). 25 6. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, chaque élément secondaire (7) ayant une hauteur H, caractérisée en ce que la tête (11) de l'élément secondaire s'étend sur au plus la moitié de la hauteur H de cet élément (7). 7. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que 30 la tête (11) comprend une zone de raccordement (13) avec le corps (9). 8. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la tête (11) comprend un bord (15) de tête relié à l'élément principal (5), ce bord de tête ayant une section rectangulaire. 9. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les têtes (11) des éléments secondaires (7) se rejoignent au niveau de l'élément principal (5), de sorte que cet élément principal (5) repose entièrement sur les éléments secondaires (7). 10. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la tête (11) comprend des moyens de désolidarisation (17) de l'élément principal (5) avec les éléments secondaires (7). 11. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce 15 que les éléments secondaires (7) sont inclinés par rapport au plateau support (3), ces éléments secondaires formant respectivement un angle p supérieur ou égal à 20° avec ce plateau support (3). 12. Procédé de fabrication d'un élément de moule (5) destiné à être placé dans 20 un moule pour la vulcanisation et le moulage d'une bande de roulement d'un pneumatique, cet élément de moule (5) étant réalisé par fusion sélective d'une poudre sur un plateau support (3), le procédé comprenant une étape (El) de réalisation d'éléments secondaires (7) rigides sous l'élément de moule (5), tout ou partie de ces éléments secondaires (7) comprenant un corps (9) d'épaisseur E et une tête (11) de 25 largeur L supérieure à l'épaisseur E du corps, le corps (9) étant relié au plateau support (3) et la tête (11) étant reliée à l'élément de moule (5), le procédé comprenant une étape (E2) de désolidarisation des éléments secondaires (7) avec l'élément de moule (5).