Brevet FR3035414A1 — publié le 20161028

La présente invention concerne la façon de réaliser simplement des formes rigides de tout type, et en particulier des formes complexes. Traditionnellement, les formes rigides sont réalisées à l'aide de moules ou coffrages en particulier pour les formes complexes. La méthode traditionnelle impose donc des coûts de coffrage ou de moule. Certaines expérimentations ont été faites permettant d'éviter les coffrages. En particulier : Les tissus enduits suspendus Le processus suivant qui avait probablement pour motivation essentielle le fait de créer une forme antifuniculaire, ne fonctionnant de ce fait qu'en compression, nécessitait : 1- Trempage d'un tissu dans du plâtre. 2- Suspension du tissu à des supports => obtention d'une forme « funiculaire » mise en tension par le poids du tissu plâtré. 3- Attente que le plâtre sèche => rigidification 4- Retournement de la forme => obtention d'une forme « antifuniculaire ». Inversion des sollicitations initiales. Les forces dans le tissu initialement en tension se trouvent désormais être en compression. La rigidification a rendu possible la reprise par le tissu de forces de compression. Ce dispositif a cependant des limites : Du fait de la faible épaisseur, l'ensemble tissu + plâtre reste très fin. Cette finesse ne permet pas de reprendre les sollicitations en flexion qui ne manquent pas d'arriver. En effet, si un système antifuniculaire est censé ne fonctionner qu'en compression, des charges additionnelles (climatiques, d'exploitation, accidentelles, etc.) viennent la plupart du temps générer des sollicitations en flexion. D'autre part, des imperfections de fabrications peuvent également induire ce travail en flexion. Les membranes tendues. Il existe par ailleurs une science des membranes tendues qui permet l'obtention de forme à double courbure par mise en tension. Cependant, ces formes fonctionnent en tension et non en coques. 3035414 2 Un objet de la présente invention est de proposer une manière de réaliser des coques sans utiliser de coffrage, tout en permettant une grande efficacité structurelle. A cet effet est proposé : 5 1- Un procédé de fabrication de coques caractérisé en ce qu'elle comporte, une étape de fourniture d'un matériau épais (épaisseur égale ou supérieure à 3 millimètres), une étape de mise en tension et une étape de rigidification. 2- Un procédé de fabrication caractérisé en ce qu'il suit le procédé défini au 10 point 1 et en ce que le matériau épais est un tissu. 3- Un procédé de fabrication caractérisé en ce qu'il suit le procédé défini au point 1 et en ce que le matériau épais est un tissu 3D ; c'est-à-dire un tissu constitué de nappes reliées entre elles par un réseau de fils. Les caractéristiques de l'invention mentionnée ci-dessus apparaîtront 15 plus clairement à la lecture de la description suivante précisant un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : Figure 1 et 2 montrent un matériau déformable épais (épaisseur égale ou 20 supérieure à 3 millimètres). En l'occurrence un tissu 3D (XD Spacer the 3D Spacer Fabric from Baltex). Figure 3 montre une mise en tension du matériau par quatre points, avec deux points hauts et deux points bas, permettant d'obtenir un paraboloïde 25 hyperbolique. Figure 4 montre un paraboloïde hyperbolique après rigidification et n'ayant plus besoin des éléments des supports en tension initialement mis en oeuvre selon figure 3. 30 En référence à ces dessins, le processus de fabrication présenté contient essentiellement trois étapes : 3035414 3 Etape 1: Choix d'un matériau déformable épais Celui-ci pourra être de nature et de forme diverses, il pourra s'agir de tout matériau épais (épaisseur égale ou supérieure à 3 millimètres) susceptible d'être déformé et de conserver cette déformation grâce à l'étape 3 à savoir 5 notamment à titre d'exemple : - des tissus 3D (Figure 1 et Figure 2). C'est à dire des tissus constitués de nappes (A et B) reliées entre élles par un réseau de fils (C). Etape 2: une mise en forme par mise en tension 10 Différentes techniques envisagées : par tout moyen permettant une mise en tension et par exemple : suspension sous poids propre (système funiculaire) mise en tension par des points, des lignes ou des surfaces exerçant une traction ou une compression. 15 Pour cette mise en tension « par points », il peut être fait usage de modalités de fixation telles que des « pointes » en métal ou en bois. Ces « pointes » moisent le matériau et réalisent l'interface entre celui-ci et la structure permettant de tendre le matériau en évitant une trop grande concentration des efforts aux extrémités de celui-ci. 20 Par exemple, dans le cas d'un paraboloïde hyperbolique (légende 1 de la figure 3), sont mises en places quatre pointes de toiles permettant d'obtenir : - deux points bas et - deux points hauts Cette alternance de points bas (2A) et de points hauts (2B) permet en 25 l'occurrence d'obtenir la forme souhaitée. Les pointes de toiles pourront être reliées via des cordes réglables (3) aux quatre points fixes. Ces points fixes pourront être par exemple des poteaux (5), des lestes mobiles en sable (4) ou des ancrages mécaniques dans le sol. 30 Dans le cas où la coque souhaitée sera supérieure aux dimensions standards du matériau utilisé, il pourra être procédé préalablement à la mise en tension à un assemblage de modules (de laizes dans le cas de tissus). La géométrie de découpe et d'assemblage pourra également permettre d'anticiper en tout ou 3035414 4 partie la géométrie finale souhaitée comme cela se pratique en confection textile. Les assemblages pourront se faire par exemple par couture, soudure ou plaquetage. Il peut par exemple être réalisé un assemblage de laizes de 2 mètres de large 5 par 4 mètres de long sur une longueur de 4 mètres, d'où l'obtention d'un tissu de 4 x 4 mètres. Pour ce faire, dans le cas du tissu 3D, il peut par exemple être mis en oeuvre un assemblage par couture des nappes de même niveau (par exemple les deux nappes supérieures reliées entre elles et les deux nappes inférieures couturées 10 entre elles) puis la mise en oeuvre d'une couture approximativement perpendiculaire aux deux nappes reconstituant partiellement le réseau de fils intermédiaire. Etape 3: une rigidification 15 Selon le matériau épais choisi, la rigidification peut être obtenue de nombreuses manières parmi lesquelles : - apport d'un ou plusieurs matériaux, par exemple : - plâtre, - résines, 20 - etc. Ce ou ces matériaux additionnels peuvent : - soit être mis en place avant la mise en tension puis durcir dans le temps après la mise en tension. Dans ce cas, ceux-ci pourront par exemple être mis en place par trempage. 25 - soit être ajoutés après la mise en tension puis séchés. Dans ce cas, ceux-ci pourront par exemple être appliqués au pinceau, au rouleau, au pistolet, etc. - modification des caractéristiques physicochimiques du matériau 1 sans apport de matière par exemple : 30 - par apport thermique - etc. 3035414 5 Suite à la rigidification, les dispositifs de mise en tension / suspension peuvent être démontés. La coque obtenue pourra être translatée et éventuellement subir des rotations dans l'espace. Par exemple, dans le cas d'un paraboloïde hyperbolique (Figure 4), la coque a subi une translation verticale descendante et une rotation autour de l'axe B-C. Finalement, les points A, B et C constituent alors les appuis au sol. Le procédé de fabrication selon invention est particulièrement destinée à la réalisation de coques pour du mobilier intérieur, du mobilier extérieur, le bâtiment et tout moyen de transport (l'aéronautique, l'automobile, les 10 bicyclettes, les motocyclettes). REVENDICATIONS1) Un procédé de fabrication de coques caractérisé en ce qu'elle comporte, une étape de fourniture d'un matériau épais (épaisseur égale ou supérieure à 3 millimètres), une étape de mise en tension et une étape de rigidification. 2) Un procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau épais est un tissu. 3) Un procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que le matériau épais est un tissu 3D; c'est-à-dire un tissu constitué de nappes reliées entre elles par un réseau de fils.