Brevet FR3036648A1 — publié le 20161202

DESCRIPTION La présente invention concerne un matériau composite doté d'au moins une couche de métal, reliée à une matrice plastique renforcée par des fibres, et d'une couche intermédiaire. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel matériau composite. On connait, d'après la demande américaine publiée avant examen US 2015/0030864 Al, le fait de prévoir une couche de matière plastique supplémentaire entre une couche de fibres de carbone et une couche de métal. On connait, d'après la demande allemande publiée avant examen DE 10 2011 082 697 Al, un stratifié comprenant au moins une couche de matière plastique renforcée par des fibres disposée entre au moins deux couches de métal et au moins une couche d'interface constituée de mélanges polymères polyphasés ou de mélanges polymères/thermoplastes modifiés par un silane, disposée entre la couche de métal et la couche de matière plastique. On connait, d'après la demande allemande publiée avant examen DE 10 2008 058 786 Al, un composant hybride comprenant une structure portante composée d'un matériau composite renforcé par des fibres et une structure métallique reliée fixement à elle, la structure portante étant intimement reliée à la structure métallique via une couche intermédiaire mince en matériau à forte élasticité. On connait, d'après la demande allemande publiée avant examen DE 101 34 372 Al, une structure hybride avec un cadre métallique ainsi qu'une pièce en matière plastique renforcée par des fibres, la fibre étant une fibre sans fin et la pièce en matière plastique étant directement reliée au cadre métallique. L'objectif de la présente invention est de créer un matériau composite doté d'au moins une couche de métal reliée à une matrice plastique renforcée par des fibres et d'une couche intermédiaire, qui soit, autant que possible, exempt de tensions. Cet objectif est atteint avec un matériau composite doté d'au moins une couche de métal reliée à une matrice plastique renforcée par des fibres et d'une couche intermédiaire, en ce que la couche intermédiaire s'imbrique dans des contre-dépouille prévues dans la couche de métal. La couche intermédiaire permet de diminuer de façon particulièrement avantageuse les tensions liées à la fabrication. L'imbrication de la couche 3036648 - 2 - intermédiaire dans les contre-dépouille de la couche de métal permet de créer un matériau composite particulièrement stable. Un exemple de réalisation préféré du matériau composite est caractérisé en ce que la couche intermédiaire est formée à partir de la même 5 matière plastique que la matrice plastique renforcée par des fibres mais n'est pas renforcée par des fibres. Ceci permet de simplifier la fabrication du matériau composite. Ceci permet en outre d'améliorer la diminution des tensions. Un autre exemple de réalisation préféré du matériau composite 10 est caractérisé en ce que la couche de métal est rendue localement rugueuse, pour constituer les contre-dépouille. La structure saillante locale de la couche de métal peut être réalisée par exemple à l'aide d'un laser. Un autre exemple de réalisation préféré du matériau composite est caractérisé en ce que la matrice plastique est formée d'une matière 15 plastique thermoplastique. Des fibres sont intégrées dans la matière plastique thermoplastique de la matrice plastique pour la renforcer. Les fibres sont par exemple des fibres de verre et/ou des fibres de carbone. En variante ou en sus, on peut également intégrer d'autres fibres dans la matière plastique, par exemple des fibres de matière plastique spécifiques. 20 Un autre exemple de réalisation préféré du matériau composite est caractérisé en ce que la couche intermédiaire est formée d'une matière plastique thermoplastique. La couche intermédiaire est formée de façon particulièrement avantageuse à partir de la même matière plastique thermoplastique que la matrice plastique. Ceci permet de simplifier 25 davantage la fabrication du matériau composite. Dans un procédé de fabrication d'un matériau composite précédemment décrit, l'objectif mentionné ci-dessus est atteint en variante ou en sus en rendant localement rugueuse la couche de métal, pour constituer les contre-dépouille(s). La couche de métal est par exemple 30 constituée par une tôle métallique. La tôle métallique est rendue entièrement ou en partie rugueuse sur un côté pour constituer les contredépouille(s). La réalisation d'un aspect rugueux permet de créer une géométrie à contre-dépouille permettant d'établir une liaison par complémentarité de formes entre la couche intermédiaire et la couche de métal. Un exemple de réalisation préféré du procédé est caractérisé en ce que la couche de métal est rendue localement rugueuse à l'aide d'un 3036648 - 3 - laser, pour constituer les contre-dépouille(s). Le laser permet de rendre facilement rugueuse la couche de métal à certains endroits. Un autre exemple de réalisation préféré du procédé est caractérisé en ce que la couche intermédiaire est pressée dans les contre- 5 dépouille de la couche de métal, pour réaliser une liaison par complémentarité de formes avec la couche de métal. Ceci permet de simplifier davantage la fabrication du matériau composite. Un autre exemple de réalisation préféré du procédé est caractérisé en ce que les contre-dépouille(s) de la couche de métal sont 10 injectées par l'arrière avec la couche intermédiaire, pour établir une liaison par complémentarité de formes avec la couche de métal. Le matériau composite peut par exemple être fabriqué par moulage par injection et/ou injection-compression ou extrusion. La présente invention concerne également un composant 15 composite réalisé à partir d'un matériau composite précédemment décrit fabriqué notamment selon un procédé précédemment décrit. Le composant en composite est de préférence une pièce de véhicule automobile. La présente invention concerne également, le cas échéant, un véhicule automobile équipé d'un tel composant composite. 20 D'autres avantages, caractéristiques et particularités de la présente invention ressortent de la description suivante dans laquelle différents exemples de réalisation sont décrits en détail, en référence au dessin. La seule figure annexée illustre un matériau composite selon 25 l'invention en coupe. La figure annexée illustre un matériau composite 1 avec une couche de métal 5 et une matrice plastique renforcée par des fibres 10. La matrice plastique renforcée par des fibres 10 est formée d'une matière plastique thermoplastique dans laquelle des fibres sont intégrées pour la 30 renforcer. Une couche intermédiaire 12 est prévue entre la matrice plastique renforcée par des fibres 10 et la couche de métal 5. La couche intermédiaire 12 est formée, selon un exemple de réalisation préféré, à partir de la même matière plastique thermoplastique que la matrice plastique renforcée par des fibres 10. 35 La couche de métal 5 comporte une zone rendue rugueuse 15 dans laquelle des contre-dépouille 16 sont prévues et dans lesquelles la couche intermédiaire 12 s'imbrique. 3036648 - 4 - Lors de la fabrication de composants sollicités en température fabriqués à partir d'un matériau métallique et de matériaux composites renforcés par des fibres, il est possible que des charges très élevées s'appliquent localement dans le composant du fait des différences de 5 coefficient de dilatation des différents matériaux. La combinaison de la couche intermédiaire 12 avec la zone 15 rendue rugueuse de la couche de métal 5 sert à diminuer les tensions non souhaitées dans le matériau composite 1. Des formes géométriques en contre-dépouille sont réalisées 10 dans la zone rendue rugueuse 15, par exemple à l'aide d'un laser. La couche intermédiaire 12 est pressée dans ces formes géométriques en contre-dépouille ou dans ces contre-dépouilles 16 pour établir une liaison par complémentarité de formes entre la couche intermédiaire 12 et la couche de métal 5. 15 Lorsque la couche intermédiaire 12 est formée d'une matière plastique thermoplastique, des tensions induites par la fabrication dans le matériau composite 1 peuvent être diminuées par fluage. On entend par fluage par exemple une déformation et/ou un écoulement de la couche intermédiaire 12. 20 Le matériau composite 1 réalisé peut être fabriqué de façon automatisée en grandes séries (en grand nombre). La fabrication est propre de façon avantageuse, étant donné qu'elle n'utilise par exemple pas de colle. On fabrique d'abord la couche de métal 5, par exemple sous la 25 forme d'un composant métallique, notamment d'une tôle métallique. La couche de métal 5 est ensuite rendue localement rugueuse dans la zone 15, pour réaliser les contre-dépouille 16. Le matériau composite 1 est ensuite chauffé et pressé, pour relier la couche intermédiaire 12 par complémentarité de formes aux contre-30 dépouille 16 dans la zone rendue rugueuse 15. En variante, les contre-dépouille(s) 16 peuvent être injectées par l'arrière dans la zone rendue rugueuse 15 de la couche de métal 5 à l'aide de la matière plastique thermoplastique à partir de laquelle la couche intermédiaire 12 est formée. 35 Pour finir, un composant formé à partir du matériau composite 1 peut être monté dans un véhicule automobile après un processus de refroidissement suffisamment long. 3036648 - 5 - Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés au dessin annexé. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour 5 autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Matériau composite (1) doté d'au moins une couche de métal (5) reliée à une matrice plastique renforcée par des fibres (10) et d'une couche intermédiaire (12), caractérisé en ce que la couche intermédiaire (12) s'imbrique dans des contre-dépouille (16) prévues dans la couche de métal (5). 2. Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (12) est formée à partir de la même matière plastique que la matrice plastique renforcée par des fibres (10) mais n'est pas renforcée par des fibres. 3. Matériau composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche de métal (5) est rendue localement rugueuse, pour constituer les contre-dépouille(s) (16). 4. Matériau composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice plastique (10) 15 est formée d'une matière plastique thermoplastique. 5. Matériau composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (12) est formée d'une matière plastique thermoplastique. 6. Procédé de fabrication d'un matériau composite (1) selon 20 l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche de métal (5) est rendue localement rugueuse, pour constituer les contre-dépouille(s) (16). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche de métal (5) est rendue localement rugueuse à l'aide d'un laser, pour 25 constituer les contre-dépouille(s) (16). 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (12) est pressée dans les contre-dépouille (16) de la couche de métal (5), pour établir une liaison par complémentarité de formes avec la couche de métal (5). 30 9. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les contre-dépouille (16) de la couche de métal (5) sont injectées par l'arrière avec la couche intermédiaire (12), pour établir une liaison par complémentarité de formes avec la couche de métal (5). 3036648 -7- 10. Composant composite en matériau composite (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, notamment fabriqué selon un procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9.