Brevet FR3024390A1 — publié le 20160205

- 1 - Matrice texturée avec blocs pour fabrication d'un moule texturé pour moulage et vulcanisation de pneumatiques DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001]La présente invention concerne une matrice représentant un modèle de sculptures d'une bande de roulement d'un pneumatique à mouler. Elle prévoit également un procédé de fabrication d'un moule pour moulage et vulcanisation de pneumatiques. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002]Le document W02010072961 décrit une matrice pour la fabrication d'un moule de pneumatique réalisée par frittage laser. Grâce à ce mode de fabrication, la pièce à fabriquer peut être modélisée par ordinateur et facilement fabriquée sur la base de cette modélisation. Le document décrit toutefois un élément monopièce dont la conception et la fabrication doivent être revus dès qu'un changement architectural ou dimensionnel intervient sur le produit final à mouler. En outre, les pièces de grande dimension fabriquées par ce procédé sont relativement coûteuses à réaliser, principalement dû au fait que les matières de base sont spécifiques au mode de fabrication. [0003]Il existe donc un besoin pour une solution permettant de produire des matrices à des coûts moindres, permettant à la fois de prendre en compte les évolutions du produit final et les exigences de plus en plus fortes concernant les caractéristiques de formes, de dimensions et de précision des différentes zones des matrices. [0004]Pour pallier ces différents inconvénients, l'invention prévoit différents moyens techniques. P10-3404 Jr EXPOSE DE L'INVENTION [0005] Tout d'abord, un premier objet de l'invention consiste à prévoir une matrice 5 représentant un modèle de sculptures de bande de roulement de pneumatique comportant des éléments de textures sensiblement complexes et/ou de très petites dimensions avec une très grande précision et à des coûts attrayants. [0006]Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un procédé de fabrication de 10 moules pour moulage et vulcanisation de pneumatiques permettant d'obtenir plusieurs moules comportant chacun un haut niveau de qualité, à des coûts avantageux. [0007]Pour ce faire, l'invention prévoit une matrice représentant un modèle de 15 sculptures d'une bande de roulement d'un pneumatique à mouler, ladite matrice étant constituée d'une pluralité de blocs séparés par des sillons, au moins une partie de la matrice comportant des surfaces pourvues de textures. [0008]Selon une telle architecture il est possible de réaliser une matrice portant 20 des surfaces texturées de très haute précision, même si les surfaces texturées sont difficiles d'accès. Par ailleurs, une seule matrice permet de fabriquer plusieurs moules, rendant le concept particulièrement avantageux. [0009]Selon un mode de réalisation avantageux, les surfaces pourvues de 25 textures sont en fond de sillons. [0010]Selon un autre mode de réalisation avantageux, les surfaces pourvues de textures sont sur des parois de blocs. 30 [0011]De manière avantageuse, les textures sont agencées sur des sommets de sculptures. P10-3404 Jr - 3 - [0012]De manière avantageuse, les parois de blocs sont biseautées. [0013] Egalement de manière avantageuse, les textures comprennent une pluralité d'éléments en creux ou en protubérance, venus de matière avec ladite matrice. [0014]Selon une autre variante de réalisation, tout ou partie des textures est formé par des cônes répartis dans la texture selon une densité au moins égale à un cône par millimètre carré (mm2), chaque cône ayant une section moyenne comprise entre 0,0005 mm2 et 1 mm2. [0015]Selon une autre variante de réalisation, tout ou partie des textures sont des stries sensiblement parallèles entre elles, le pas des stries dans le motif étant au plus égal à 0,5 mm, chaque strie ayant une largeur moyenne comprise entre 0,02 mm et 0,5 mm. 15 [0016]Selon encore un autre mode de réalisation, tout ou partie des textures forment des parallélépipèdes de côté compris entre 0,05 mm et 0,5 mm, de hauteur comprise entre 0,05 mm et 0,5 mm, la distance entre deux parallélépipèdes adjacents dans la texture étant comprise entre 0,05 mm et 0.5 20 mm. [0017]Selon un autre mode de réalisation, les éléments en protubérance forment des brins, lesdits brins étant répartis dans le motif selon une densité au moins égale à un brin par millimètre carré (mm2), chaque brin ayant une section 25 moyenne comprise entre 0,0005 mm2 et 1 mm2. [0018]Selon une autre variante de réalisation, les éléments en protubérance forment des lames parallèles entre elles, le pas des lames dans le motif étant au plus égal à 0,5 mm, chaque lame ayant une largeur moyenne comprise entre 0,02 30 mm et 0,5 mm. P1 0-3404_fr 10 - 4 - [0019]Selon un autre mode de réalisation, les éléments en creux ou en protubérance présentent des formes et des distances variables entre eux. [0020]Selon encore un autre mode de réalisation, la matrice est formée par agrégation d'une pluralité de blocs. [0021]L'invention prévoit également un procédé de fabrication d'un moule pour moulage et vulcanisation de pneumatiques, comprenant les étapes consistant à : - fabriquer une matrice telle que préalablement décrite comprenant au moins un bloc et/ou sillon pourvu de textures ; - à partir de la matrice, fabriquer un moule correspondant à la forme inverse du pneumatique à mouler en matériau souple, de préférence en silastène ; - à partir du moule en matériau souple, fabriquer une matrice en matériau friable, de préférence en plâtre, correspondant au profil du pneumatique à mouler; - à partir de la matrice de matériau friable, fabriquer un moule correspondant à la forme inverse du pneumatique à mouler, en matériau métallique, de préférence en aluminium ; - retirer la matrice de matériau friable (par exemple par destruction de cette dernière) de façon à libérer le moule métallique obtenu. [0022]De manière avantageuse, les textures des matrices sont fabriquées par impression 3D ou usinage laser, à l'aide de poinçons, ou par fusion sélective de poudre métallique ou par électro-érosion. DESCRIPTION DES FIGURES [0023]Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 10, présentées uniquement à des fins d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles : - la figure 1 a est une vue en perspective d'une portion d'un exemple de matrice selon l'invention ; P10-3404 Jr - 5 - - la figure 1 b est une vue agrandie d'une zone texturée de la matrice de la figure la, - la figure 2 est une vue en perspective d'un exemple de poinçon pouvant servir à produire les zones ou parois texturées de la matrice de la figure 1 a ; - la figure 3a montre les blocs d'une matrice selon l'invention selon une vue en perspective ; - la figure 3b montre un des blocs de la figure 3a en vue agrandie ; - les figures 4 à 9 illustrent divers exemples de types de textures susceptibles d'être agencées sur une matrice selon l'invention ; - la figure 10 présente un diagramme illustrant les principales étapes pour la fabrication d'un moule pour moulage et vulcanisation d'un pneumatique à partir d'une matrice selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION [0024]La figure 1a illustre un exemple de mode de réalisation d'une matrice 1 selon l'invention. Plus précisément, la figure illustre une section d'une matrice comportant une pluralité de blocs 2 séparés par des sillons 4. Les blocs 2 peuvent correspondre par exemple à des éléments de sculpture du pneumatique modélisé par la matrice. La matrice délimite une pluralité de faces qui correspondent à des portions de la bande de roulement du pneumatique modélisé. Selon l'invention, une ou plusieurs de ces faces sont pourvues de textures 5, tel que montré par exemple aux figures 1 a et 1 b. [0025]En outre, les textures 5 peuvent être agencées à différentes zones, en fond de sillon, et/ou sur les parois des blocs et/ou sur la surface supérieure des blocs. Par exemple, l'exemple de la figure 1 a prévoit des textures 5 en fond de sillon, se prolongeant sur les parois des blocs jusqu'au sommet des blocs, couvrant des portions de sommets de blocs. Dans une variante non illustrée, les textures se prolongent sur la totalité du sommet d'au moins une partie des blocs. P1 0-3404_fr - 6 - [0026]Selon les modes de réalisation, la matrice 1 peut être réalisée en une seule pièce, comme celle illustrée à la figure la, ou par agrégation d'une pluralité de blocs sur un support comme dans l'exemple de la figure 3a (où le support n'est pas illustré afin de bien montrer les blocs). [0027]La figure 2 illustre un exemple de poinçon 10 avec des zones ou secteurs comportant des textures 11 inverses de celles à réaliser sur la matrice. Ce type de poinçon est susceptible d'être utilisé pour réaliser les textures sur une matrice telle que celle illustrée à la figure la. En fonction des pièces à fabriquer, notamment du nombre et de la position des textures, une seule ou plusieurs zones texturées sont prévues sur le poinçon. Les zones texturées du poinçon sont avantageusement prévues sur des sections proéminentes 9 spécifiquement prévues pour porter les textures à transmettre à la pièce correspondante. Cependant, comme on peut le voir à la figure 1 b, certaines faces de la matrice 1 peuvent tout de même être d'accès restreint ou difficile. Dans de tels cas, la mise en forme des faces texturées peut s'avérer délicate. [0028]Tel qu'énoncé supra, la figure 3a illustre une vue en perspective d'un exemple de matrice 1 obtenue à partir de la mise en commun d'une pluralité de blocs 2, dans une vue en perspective où seuls les blocs 2 sont montrés afin de bien les mettre en évidence. La figure 3b est une vue agrandie du bloc de droite de la figure 3a, ce dernier étant isolé des autres et repositionné de façon à ce que la zone texturée soit facilement accessible. La mise à disposition de blocs 2 avantageusement fabriqués de façon indépendante du reste de la matrice, permet de les manipuler sans contrainte, en particulier pour effectuer les éventuelles étapes relatives à l'ajout des textures sur les zones prévues à cet effet. Par exemple, à la figure 3b, la zone texturée 5 est facilement accessible pour la mise en forme des textures, que ce soit à l'aide d'un poinçon, par usinage laser, ou toute autre méthode. [0029]0n constate que les blocs 2 permettent de fournir des parois ou faces de sillons pourvues de textures de très haute précision, même si les motifs sont P1 0-3404_fr - 7 - complexes et/ou de dimensions relativement petites. En outre, les textures étant réalisées sur des éléments séparés (les blocs), il est possible de prévoir des conditions de fabrication spécifiquement adaptées pour que les niveaux de qualité et de précisions soient assurés de façon constate sur l'ensemble des surfaces, à des coûts particulièrement attractifs. Enfin, à partir d'un corps unique de matrice, le concept permet de réaliser des variantes architecturales dans lesquelles les agencements de textures peuvent varier afin de créer un nombre considérable de variantes à faible coût. Ces agencements peuvent prévoir des textures dont les formes et/ou les dimensions et/ou les répartitions peuvent varier, en fonction des besoins. [0030]Les figures 4 à 9 illustrent d'autres exemples de textures pouvant être disposées sur une matrice selon l'invention. [0031] La figure 4 illustre un mode de réalisation dans lequel le motif comporte une pluralité de brins 106. Les brins 106 sont répartis dans le motif selon une densité au moins égale à un brin par mm2, chaque brin ayant une section moyenne S comprise entre 0,0005 mm2 et 1 mm2. On note que la section moyenne de chaque brin correspond à la moyenne des sections S mesurées à intervalles réguliers depuis la base du brin. Les brins 106 ont une forme globalement conique avec une section diminuant dans la hauteur Hb de ces brins. [0032] La figure 5 illustre un mode de réalisation dans lequel le motif comporte une pluralité de lames 107 parallèles entre elles, le pas des lames 107 dans le motif étant au plus égal à 0,5 mm, chaque lame 107 ayant une largeur moyenne comprise entre 0,02 mm et 0,5 mm. On note que la largeur moyenne correspond à la moyenne des largeurs I mesurées à intervalles réguliers dans la hauteur HI de la lame, la hauteur de chaque lame étant comprise entre 0,05 et 0,5 mm. [0033] Dans une autre variante de réalisation, le motif comporte une combinaison de brins 106 et/ou et de lames 107. P1 0-3404_fr - 8 - [0034]L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. Ainsi, selon une autre variante de réalisation non limitative, les lames 107 de la figure 5 peuvent être discontinues. Elles présentent une partie plane entre elles. Elles peuvent en outre présenter entre elles des différences de section. De plus, les lames peuvent posséder des courbures ou des angles, notamment dans leur longueur. Elles peuvent en outre, être de longueur variable. [0035]Dans l'exemple de la figure 6, les motifs ont une section parallélépipédique 108 de côté C compris entre 0,05 mm et 0,5 mm, de hauteur Hp comprise entre 0,05 mm et 0,5 mm, la distance Dp entre deux cavités adjacentes dans la texture étant comprise entre 0,05 mm et 0.5 mm. En variante la section des motifs peut être circulaire, polygonale (par exemple hexagonale). Avec les structures carrée ou polygonale, il est possible d'organiser plus facilement les éléments les uns par rapport aux autres de sorte à limiter la surface des zones intermédiaires entre les éléments. [0036] Dans la variante de la figure 7, les éléments 109 présentent des formes et des distances variables entre eux. Cette variante permet de rentre moins visible les détails de la texture. [0037]La figure 8 illustre le motif selon une autre variante de réalisation non limitative. Dans cette variante, le motif est formé par une pluralité de cavités 112. Les cavités 112 sont ici en forme de cônes qui s'étendent dans la profondeur du moule et débouchent sur le moule en formant des ouvertures circulaires 111. Les cavités 112 ont ainsi une section qui diminue dans la profondeur du moule. On note que dans cette variante, les ouvertures 111 des cavités 112 ne se touchent pas. Les ouvertures 111 sont séparées par des zones intermédiaires 113. En outre, les ouvertures 111 sont régulièrement réparties sur le moule de sorte que la distance d entre chaque ouverture du motif est globalement similaire. P10-3404 Jr - 9 - [0038]La figure 9 est une vue agrandie du motif de la figure 10. Tout ou partie des cavités a ici au moins une paroi 114 qui, selon une vue en coupe, forme un angle [3 compris entre 10° et 60° par rapport à une direction Z perpendiculaire au motif. [0039]La matrice 1 selon l'invention, les blocs 2 et en particulier la mise en forme des textures 5 peut être réalisée par impression 3D, usinage laser, à l'aide de poinçons ou par électro-érosion. Une telle matrice présente l'avantage de permettre la fabrication d'une pluralité de moules servant au moulage et à la vulcanisation de pneumatiques. Grâce à la matrice texturée 1 servant de modèle de base, les moules fabriqués sont pourvus de textures inverses à celle de la matrice, conférant aux pneumatiques moulés des textures conformes à celle de la matrice de base, sans devoir prévoir d'étape spécifique d'usinage ultérieur pour le moule ou pour les pneumatiques. Il en résulte une facilité de fabrication particulièrement avantageuse, et des coûts réduits. [0040]Cette matrice ne peut toutefois pas être directement utilisée pour la fabrication industrielle des moules qui permettront de mouler et vulcaniser les pneumatiques. En effet, puisque le moule final est en matériau métallique, donc non souple, la matrice initiale, également non souple, ne peut en général pas servir à produire le moule final, puisque les deux éléments jumelés seraient difficilement séparables. Il est donc prévu, de façon connue, de prévoir une série d'étapes intermédiaires permettant de passer d'une matrice rigide, à une moule intermédiaire souple, puis une matrice facile à retirer une fois le moule définitif métallique produit. Ces différentes étapes sont illustrées à la figure 10. [0041] L'organigramme fonctionnel de la figure 10 présente les principales étapes du procédé de fabrication d'un moule pour moulage et vulcanisation de pneumatique selon l'invention. A l'étape 100, on effectue tout d'abord la fabrication d'une matrice 1 comportant des blocs 2 et des parois texturées 5, dont les caractéristiques de forme correspondent au pneumatique à mouler. Les blocs 2 sont avantageusement fabriqués séparément, dans des conditions permettant la P1 0-3404_fr -10- mise en forme des textures, puis rapportés sur le corps de la matrice. La fixation peut être prévue par collage, vissage, ou autre. [0042]A partir de cette matrice, à l'étape 101, on réalise un moule inverse en 5 matériau souple. Du fait de la souplesse du matériau, le moule obtenu peut être aisément retiré de la matrice 1 qui lui sert à la fois de support et de modèle. A l'étape 102, une autre matrice est fabriquée, cette fois à partir du moule en matériau souple obtenu à l'étape 101. Cette matrice étant sujette à être sacrifiée à une étape subséquente, il est avantageusement prévu de produire la pièce en 10 matériau peu coûteux et facilement destructible, comme par exemple du plâtre. Il est à noter que cette matrice possède un profil correspondant à celui de la matrice 1 initiale. [0043] Une fois la matrice de plâtre obtenue, celle-ci permet de réaliser le moule 15 final métallique (étape 103). La séparation des deux pièces, à savoir le moule métallique et la matrice de matériau friable, s'effectue en cassant la matrice de façon à libérer le moule métallique. [0044]On obtient ainsi un moule métallique qui permettra de reproduire fidèlement 20 les textures de la matrice de base sur les pneumatiques à fabriquer. P10-3404 Jr REVENDICATIONS1. Matrice (1) représentant un modèle de sculptures d'une bande de roulement d'un pneumatique à mouler, ladite matrice étant constituée d'une pluralité de blocs (2) séparés par des sillons (4), au moins une partie de la matrice comportant des surfaces pourvues de textures (5). 2. Matrice selon la revendication 1, dans laquelle les surfaces pourvues de textures (5) sont en fond de sillons (4). 3. Matrice selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les surfaces pourvues de textures (5) sont sur des parois de blocs (2). 4. Matrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les textures (5) sont agencées sur des sommets de sculptures. 5. Matrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les parois de blocs (2) sont biseautées. 6. Matrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les textures (5) comprennent une pluralité d'éléments en creux ou en protubérance venus de matière avec ladite matrice (1). 7. Matrice selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle tout ou partie des textures (5) est formé par des cônes réparties dans la texture selon une densité au moins égale à un cône par millimètre carré (mm2), chaque cône ayant une section moyenne comprise entre 0,0005 mm2 et 1 mm2. 8. Matrice selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle tout ou partie des textures (5) sont des stries (12) sensiblement parallèles entre elles, le pas des stries dans le motif étant au plus égal à 0,5 mm, chaque strie ayant une largeur moyenne comprise entre 0,02 mm et 0,5 mm. P10-3404 Jr- 12 - 9. Matrice selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle tout ou partie des textures forment des parallélépipèdes de côté compris entre 0,05 mm et 0,5 mm, de hauteur comprise entre 0,05 mm et 0,5 mm, la distance entre deux 5 parallélépipèdes adjacents dans la texture étant comprise entre 0,05 mm et 0.5 mm. 10. Matrice selon la revendication 6, dans laquelle les éléments en protubérance forment des brins, lesdits brins étant répartis dans le motif selon une densité au 10 moins égale à un brin par millimètre carré (mm2), chaque brin ayant une section moyenne comprise entre 0,0005 mm2 et 1 mm2. 11. Matrice selon la revendication 6, dans laquelle les éléments en protubérance forment des lames (107) parallèles entre elles, le pas des lames dans le motif 15 étant au plus égal à 0,5 mm, chaque lame ayant une largeur moyenne comprise entre 0,02 mm et 0,5 mm. 12. Matrice selon la revendication 6, dans laquelle les éléments en creux ou en protubérance présentent des formes et des distances variables entre eux. 20 13. Matrice selon l'une des revendications 1 à 12, formée par agrégation d'une pluralité de blocs. 14. Procédé de fabrication d'un moule pour moulage et vulcanisation de 25 pneumatiques, comprenant les étapes consistant à : - fabriquer une matrice (1) selon l'une des revendications 1 à 13 comportant au moins un bloc (2) et/ou sillon (4) pourvu de textures (5) ; - à partir de la matrice (1), fabriquer un moule correspondant à la forme inverse du pneumatique à mouler en matériau souple, de préférence en silastène ; 30 - à partir du moule en matériau souple, fabriquer une matrice en matériau friable, de préférence en plâtre, correspondant au profil du pneumatique à mouler; - à partir de la matrice de matériau friable, fabriquer un moule correspondant à la forme inverse du pneumatique à mouler, en matériau métallique ; P1 0-3404fr rep_notif irreguLrev_mod_clean- 13 - - retirer la matrice de matériau friable de façon à libérer le moule métallique obtenu. 15. Procédé de fabrication selon la revendication 14, dans lequel les textures des matrices sont réalisées par impression 3D ou usinage laser, à l'aide de poinçons, ou par fusion sélective de poudre métallique, ou par électro-érosion. P1 0-3404fr rep_notif irreguLrev_mod_clean