Brevet FR3011500A1 — publié le 20150410

Procédé de compression à chaud et surmoulage d'un insert composite et moule de compression à chaud et surmoulage associé. Description. La présente invention concerne un procédé de compression à chaud et surmoulage d'un insert composite ainsi que le moule de compression à chaud et de surmoulage associé à ce procédé. Plus particulièrement, cette invention concerne un procédé de moulage dit hybride, c'est-à-dire comportant à la fois une première fonction de mise en forme par compression à chaud d'un insert composite et une seconde fonction de surmoulage dudit insert composite et ce au sein d'un seul et même moule. Dans le domaine automobile, les constructeurs automobiles recherchent de plus en plus des pièces résistantes pour un poids le plus faible possible. Cela est particulièrement le cas pour des pièces de structure comme par exemple les modules de face avant. Ainsi pour la fabrication de pièces résistantes il est connu de remplacer ces pièces réalisées à l'origine en métal par des pièces en plastique comportant des inserts métalliques surmoulés. Afin d'obtenir des pièces encore plus légères tout en conservant une résistance mécanique correspondant aux exigences des constructeurs, les inserts métalliques peuvent être remplacés par des inserts composites, par exemple en fibre de verre. Le surmoulage d'inserts composite est connu et se réalise généralement à chaud et de ce fait, lors de l'injection de la matière thermoplastique, les extrémités de l'insert composite chaudes et déformables peuvent se plisser ou se casser, ce qui peut entrainer un affaiblissent de la pièce finie. Une autre problématique du surmoulage d'insert composite, notamment à base de fibres, est que les fibres peuvent ressortir de la zone surmoulée ce qui peut gêner la manipulation de la pièce finie voir même aboutir à la formation d'arrêtes coupantes pouvant blesser les opérateurs lors de la manipulation de la pièce. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un procédé de compression à chaud et de surmoulage d'un insert composite amélioré et un moule pour la mise en oeuvre du procédé. La présente invention concerne donc un procédé de compression à chaud et de surmoulage d'un insert composite au sein d'un moule formé par deux demi-moules, ledit moule comportant en outre : - au moins une cavité de surmoulage, formée en creux dans le moule, - au moins un injecteur positionné dans un demi-moule et débouchant dans la au moins une cavité de surmoulage, de sorte à plaquer l'insert composite contre la paroi de la cavité de surmoulage opposée à celle où débouche ledit au moins un injecteur lors de l'injection de matière thermoplastique, ladite paroi de la cavité de surmoulage opposée à celle où débouche ledit au moins un injecteur étant inclinée, au niveau de l'entrée de l'insert composite au sein de la cavité de surmoulage, d'un angle compris entre 40° et 20° par rapport au plan définie par l'entrée de l'insert composite au sein de la cavité de surmoulage, ledit procédé comportant les étapes suivantes : o mise en place de l'insert composite entre les deux demi-moules de sorte, qu'au sein de la au moins une cavité de surmoulage, une extrémité dudit insert composite soit libre, o mise en forme par compression à chaud de l'insert composite entre les deux demi-moules, par fermeture du moule, o injection de matière thermoplastique au sein de la au moins une cavité de surmoulage via le au moins un injecteur. De part la position du au moins un injecteur et de l'angle d'inclinaison de la paroi de la cavité de surmoulage opposée à celle portant l'injecteur, le procédé de compression à chaud et de surmoulage permet, lors de l'injection de matière thermoplastique, une diminution des risques de plissement ou de casse des fibres de l'insert composite. En effet, lors de cette étape, l'insert composite encore chaud et donc mous, vient se plaquer contre la paroi de la cavité de surmoulage opposée à celle portant l'injecteur sous l'effet de la pression d'injection. De plus, le fait que l'insert composite soit plaqué contre la paroi de la cavité de surmoulage, diminue les risques que des fibres dépassent du surmoulage et donc diminue les risques de blessures des opérateurs lors de la manipulation des pièces finies. Selon un aspect de l'invention, le procédé comporte, avant l'étape de fermeture du moule, une étape de prédécoupe de l'insert composite, les 20 prédécoupes coïncidant avec la localisation d'au moins une cavité de surmoulage. Selon un autre aspect de l'invention, les prédécoupes forment un réseau où elles s'entrecroisent. 25 Selon un autre aspect de l'invention, le procédé comporte, lors de l'étape de fermeture du moule, une étape d'emboutissage local de l'insert composite, ledit emboutissage local formant au moins une cavité de surmoulage supplémentaire après fermeture du moule. Selon un autre aspect de l'invention, la cavité de surmoulage 5 supplémentaire relie deux cavités de surmoulage. La présente invention concerne également un moule de compression à chaud et de surmoulage d'un insert composite, ledit moule étant formé par deux demi-moules, entre lesquels l'insert composite est mis en forme, ledit moule 10 comportant en outre au moins une cavité de surmoulage, formée en creux dans le moule, à l'intérieur de laquelle une extrémité de l'insert composite est libre, ledit moule comportant au sein de la au moins une cavité de surmoulage: - au moins un injecteur positionné dans un demi-moule et débouchant dans la au moins une cavité de surmoulage, de sorte à plaquer l'insert 15 composite contre la paroi de la cavité de surmoulage opposée à celle où débouche ledit au moins un injecteur lors de l'injection de matière thermoplastique, - la paroi de la cavité de surmoulage opposée à celle où débouche ledit au moins un injecteur étant inclinée, au niveau de l'entrée de l'insert 20 composite au sein de la cavité de surmoulage, d'un angle compris entre 40° et 20° par rapport au plan définie par l'entrée de l'insert composite au sein de la cavité de surmoulage. Selon un aspect du moule selon l'invention, celui-ci comporte des moyens 25 de prédécoupe de l'insert composite. Selon un autre aspect du moule selon l'invention, celui-ci comporte des moyens d'emboutissage de l'insert composite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus 5 clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, parmi lesquelles : - la figure 1 montre une représentation schématique d'un moule selon une première étape du procédé de surmoulage, - la figure 2 montre une représentation schématique d'un moule selon 10 une seconde étape du procédé de surmoulage, - la figure 3 montre une représentation schématique d'un moule selon une troisième étape du procédé de surmoulage, - la figure 4 montre une représentation schématique d'une variante d'un moule lors d'une étape similaire à l'étape du procédé de 15 surmoulage de la figure 2, - la figure 5 montre une représentation schématique d'une variante d'un moule lors d'une étape similaire à l'étape du procédé de surmoulage de la figure 3, - la figure 6 montre une représentation schématique d'une seconde 20 variante d'un moule lors d'une étape similaire à l'étape du procédé de surmoulage de la figure 3, - la figure 7 montre une représentation schématique d'une troisième variante d'un moule lors d'une étape similaire à l'étape du procédé de surmoulage de la figure 3. 25 Les éléments identiques portent des références similaires sur les différentes figures. Comme le montre la figure 1, le moule 1 est formé par deux demi-moules 3A, 3B, entre lesquels un insert composite 5 est placé afin d'être mis en forme lors de la fermeture dudit moule 1. Cette mise en forme par compression à chaud de l'insert composite 5 est réalisée du fait de la forme particulière et complémentaire des deux demi-moules 3A, 3B qui définissent le profil et la forme de l'insert composite 5, comme illustré sur la figure 2. Le moule 1 comporte en outre au moins une cavité de surmoulage 7, formée en creux dans le moule 1, à l'intérieur de laquelle une extrémité de l'insert composite 5 est libre. Cette cavité de surmoulage 7 comporte notamment au moins un injecteur 30 positionné dans un demi-moule 3A, 3B et débouchant dans la au moins une cavité de surmoulage 7. La paroi de la cavité de surmoulage 7 opposée à celle où débouche le au moins un injecteur 30 est inclinée au niveau de l'entrée de l'insert composite 5 au sein de la cavité de surmoulage 7. Cette inclinaison est d'un angle compris entre 40° et 20° par rapport au plan P définie par l'entrée de l'insert composite au sein de la cavité de surmoulage. Ainsi, comme montré en figure 3, lorsque de la matière thermoplastique 70 est injectée dans la cavité de surmoulage 7, l'insert composite 5 est plaqué 20 par la matière thermoplastique 70 contre la paroi de la cavité de surmoulage 7 opposée à celle où débouche le au moins un injecteur 30. De part la position du au moins un injecteur 30 et de l'inclinaison de la paroi de la cavité de surmoulage 7 opposée à celle portant l'injecteur 30, le 25 moule 1 permet lors de l'injection de matière thermoplastique 70 une diminution des risques de plissement ou de casse des fibres de l'insert composite 5. En effet, lors de cette injection, l'insert composite 5 encore chaud et donc mou, vient se plaquer contre la paroi de la cavité de surmoulage 7 opposée à celle portant l'injecteur 30 sous l'effet de la pression d'injection. De plus, le fait que l'insert composite 5 soit plaqué contre la paroi de la cavité de surmoulage 7, diminue les risques que des fibres dépassent du surmoulage et donc diminue les risques de blessures des opérateurs lors de la manipulation des pièces finies. Le moule 1 peut également comporter des éléments de prédécoupe (non représentés) permettant d'effectuer des prédécoupes 51 sur l'insert composite 5, comme illustré par les figures 4, 5 et 6. Sur les figures 4, 5 et 6, une prédécoupe 51 a été réalisée sur l'insert composite 5 à une localisation coïncidant avec l'emplacement d'une cavité de surmoulage '7. Ces prédécoupes 51 peuvent former un réseau où elles s'entrecroisent et 15 ainsi être traversées par de la matière thermoplastique 70 lors du surmoulage afin de former un réseau de nervures de matière thermoplastique 70 améliorant la solidité de la pièce finie. Le moule 1 peut également comporter des éléments d'emboutissage local 20 (non représentés) permettant de réaliser au moins une cavité de surmoulage supplémentaire 7' sur l'insert composite 5, comme illustré sur la figure 7. Le procédé de compression à chaud et de surmoulage d'un insert composite 5 au sein du moule 1 décrit précédemment, comporte les étapes 25 suivantes : - mise en place de l'insert composite 5 entre les deux demi-moules 3A, 3B, de sorte, qu'au sein de la au moins une cavité de surmoulage 7, une extrémité dudit insert composite 5 soit libre, comme illustré à la figure 1, - mise en forme par compression à chaud de l'insert composite 5 entre les deux demi-moules 3a, 3B, par fermeture du moule 1, comme illustré à la figure 2, et - injection de matière thermoplastique 7o au sein de la au moins une cavité de surmoulage 7 via le au moins un injecteur 30, comme illustré à la figure 3. On entend par le fait qu'une extrémité de l'insert composite 5 est libre au sein de la cavité de surmoulage 7 que l'insert composite 5 est maintenu entre les deux demi-moules 3A, 3B uniquement au niveau de sont entrée dans la cavité de surmoulage 7. Pour cela, l'insert composite 5 peut être positionné de telle façon qu'une de ses extrémités coïncide avec la localisation d'une cavité de surmoulage, ou bien l'insert composite peut être prédécoupé lors d'une étape de prédécoupe de l'insert composite. Cette étape de prédécoupe de l'insert 5 peut être réalisée avant l'étape de fermeture du moule 1, par exemple lors de l'étape de positionnement de l'insert composite 5 ou bien en amont. Cette étape peut également être réalisée lors de l'étape de fermeture du moule 1 au moyen des éléments de prédécoupes portés par le moule 1. Sur les figures 4, 5 et 6, une prédécoupe 51 a été réalisée sur l'insert composite 5 à une localisation coïncidant avec l'emplacement d'une cavité de 25 surmoulage 7. La figure 4 montre le moule 1 après fermeture des deux demi-moules 3A, 3B et les figures 5 et 6 montrent l'étape d'injection de la matière thermoplastique 70 au sein des cavités de surmoulage 7. Ces prédécoupes 51 peuvent par exemple être en forme de réseau et ainsi être traversées par de la matière thermoplastique 7o lors du surmoulage afin de former un réseau de nervures de matière thermoplastique 7o améliorant la solidité de la pièce finie. De part la position du au moins un injecteur 30 et de l'angle d'inclinaison de la paroi de la cavité de surmoulage 7 opposée à celle portant l'injecteur 30, le procédé de compression à chaud et de surmoulage permet, lors de l'injection de matière thermoplastique 7o, une diminution des risques de plissement ou de casse des fibres de l'insert composite 5. En effet, lors de cette étape, l'insert composite 5 encore chaud et donc mous, vient se plaquer contre la paroi de la cavité de surmoulage 7 opposée à celle portant l'injecteur 30 sous l'effet de la pression d'injection. De plus, le fait que l'insert composite 5 soit plaqué contre la paroi de la cavité de surmoulage 7, diminue les risques que des fibres dépassent du surmoulage et donc diminue les risques de blessures des opérateurs lors de la manipulation des pièces finies. Préalablement à l'étape de fermeture du moule 1, le procédé de compression à chaud et de surmoulage peut comporter une étape d'emboutissage local de l'insert composite 5. Lors de cette étape d'emboutissage, l'insert composite 5 est embouti localement pour lui donner un profil particulier et au moins une cavité de surmoulage supplémentaire 7' est formée au niveau de cet emboutissage lors de la fermeture du moule 1. La cavité de surmoulage supplémentaire 7' peut, comme illustré sur la figure 7, relier deux ou plusieurs cavités de surmoulage 7. La présence de cet emboutissage permet ainsi la formation d'au moins une cavité de surmoulage 7' qui après injection de matière thermoplastique 7o en son sein, aboutit à un surmoulage qui aide à la rigidité de la pièce finie. On voit donc bien que du fait du procédé de compression à chaud et de 5 surmoulage, ainsi que du fait de la configuration particulière du moule 1, il est possible de produire des pièces automobiles finies, qui répondent aux exigences techniques des constructeurs en terme de poids et de solidité. De plus, le procédé de compression à chaud et de surmoulage, ainsi que la configuration particulière du moule 1, permet également une diminution des risques de casse 10 des fibres de l'insert composite 5 lors du surmoulage. Ils permettent également une diminution des risques de présence de fibres non surmoulées aux extrémités sont également diminués ce qui permet une manipulation plus sécurisée de la pièce finie. 15 REVENDICATIONS1. Procédé de compression à chaud et de surmoulage d'un insert composite (5) au sein d'un moule (1) formé par deux demi-moules (3A, 3B), ledit moule (1) comportant en outre : - au moins une cavité de surmoulage (7), formée en creux dans le moule (1), - au moins un injecteur (30) positionné dans un demi-moule (3A, 3B) et débouchant dans la au moins une cavité de surmoulage (7), de sorte à plaquer l'insert composite (5) contre la paroi de la cavité de surmoulage (7) opposée à celle où débouche ledit au moins un injecteur (30) lors de l'injection de matière thermoplastique (70), ladite paroi de la cavité de surmoulage (7) opposée à celle où débouche ledit au moins un injecteur (30) étant inclinée, au niveau de l'entrée de l'insert (5) composite au sein de la cavité de surmoulage (7), d'un angle compris entre 40° et 20° par rapport au plan (P) définie par l'entrée de l'insert composite au sein de la cavité de surmoulage (7), ledit procédé comportant les étapes suivantes : o mise en place de l'insert composite (5) entre les deux demi-moules (3A, 3B) de sorte, qu'au sein de la au moins une cavité de surmoulage (7), une extrémité dudit insert composite (5) soit libre, o mise en forme par compression à chaud de l'insert composite (5) entre les deux demi-moules (3a, 3B), par fermeture du moule (1), o injection de matière thermoplastique (70) au sein de la au moins une cavité de surmoulage (7) via le au moins un injecteur (30). 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte, avant l'étape de fermeture du moule (1), une étape de prédécoupe de l'insert composite (5), les prédécoupes (51) coïncidant avec la localisation d'au moins une cavité de surmoulage (7). 3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les prédécoupes (51) forment un réseau où elles s'entrecroisent. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, lors de l'étape de fermeture du moule (1), une étape d'emboutissage local de l'insert composite (5), ledit emboutissage local formant au moins une cavité de surmoulage supplémentaire (7') après fermeture du moule (1). 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cavité de surmoulage supplémentaire (7') relie deux cavités de surmoulage (7). 6. Moule (1) de compression à chaud et de surmoulage d'un insert composite (5), ledit moule (1) étant formé par deux demi-moules (3A, 3B), entre 20 lesquels l'insert composite (5) est mis en forme, ledit moule (1) comportant en outre au moins une cavité de surmoulage (7), formée en creux dans le moule (1), à l'intérieur de laquelle une extrémité de l'insert composite (5) est libre, caractérisé en ce que ledit moule comporte au sein de la au moins une cavité de surmoulage (7): 25 - au moins un injecteur (30) positionné dans un demi-moule (3A, 3B) et débouchant dans la au moins une cavité de surmoulage (7), de sorte à plaquer l'insert composite (5) contre la paroi de la cavité de surmoulage(7) opposée à celle où débouche ledit au moins un injecteur (30) lors de l'injection de matière thermoplastique (7o), - la paroi de la cavité de surmoulage (7) opposée à celle où débouche ledit au moins un injecteur (30) étant inclinée, au niveau de l'entrée de l'insert (5) composite au sein de la cavité de surmoulage (7), d'un angle compris entre 40° et 20° par rapport au plan (P) définie par l'entrée de l'insert composite au sein de la cavité de surmoulage (7). 7. Moule (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il 10 comporte des moyens de prédécoupe de l'insert composite (5). 8. Moule (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'emboutissage de l'insert composite (5).