Brevet FR3077521A1 — publié le 20190809

PIECE COMPOSITE TRICOTEE AVEC INSERTS EN TRICOT METALLIQUE ET SON ASSEMBLAGE A UNE PIECE METALLIQUE L'invention a trait au domaine de pièces composites, notamment pour un véhicule automobile. Une pièce composite est généralement constituée de plusieurs composants ayant chacun des propriétés distinctes. Leur association fait que la pièce composite acquiert des propriétés supplémentaires que les composants seuls ne possèdent pas. Classiquement, les pièces composites sont constituées d'une matrice en matériau organique dans laquelle est noyée une trame non-métallique. La trame peut notamment être un tissu ou un tricot de fils non-métallique. Ainsi, les pièces composites peuvent jouer un rôle important dans un véhicule automobile, notamment pour alléger son poids, mais il est toujours difficile de les associer facilement avec les pièces métalliques constitutives du véhicule. Le document de brevet publié FR 2 869 247 Al divulgue un procédé d'assemblage d'un tricot métallique sur une pièce métallique, l'assemblage étant préférentiellement réalisé par une soudure à l'arc. L'ajout d'éléments non métalliques, notamment à base de matériaux synthétiques ou de matériaux issus des végétaux, ainsi que la possibilité d'imprégner le tricot d'un matériau catalytique, sont également envisagés. Ce document divulgue également le tricot assemblé à la pièce métallique. Mais ce procédé ne décrit pas de méthode d'assemblage d'une pièce composite sur une pièce métallique. Le document de brevet publié EP 0 246 364 Al divulgue une machine à tricoter avec une fonture comprenant des dents, entre lesquelles sont insérées des aiguilles. La machine comprend, en outre, un chariot entraînant le déplacement vertical des aiguilles, et au moins trois guide-fils, chacun des guide-fils étant apte à supporter un fil différent afin de former un tricot de type Intarsia. Enfin, la plupart des documents décrivant la présence de fils métalliques dans un tricot ne décrivent pas ce fil comme étant tissé sous forme d'insert dans un tricot composite, mais plutôt comme un brin de fil métallique inclus dans le fil composite du tricot. 2 L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer une pièce composite apte à être facilement solidarisée à une autre pièce métallique, notamment pour des applications dans le domaine des véhicules 5 automobiles. L'invention a pour objet une pièce composite, notamment pour un véhicule automobile, comprenant : une matrice en matériau organique ; une trame non-métallique noyée dans la matrice ; au moins un insert métallique ; remarquable en ce que la trame non-métallique forme un tricot de fil non-métallique, et le ou chacun 10 des inserts métalliques forme un tricot de fil métallique tricoté dans le tricot de fil non-métallique. Avantageusement, la matrice organique est une résine réticulée ou polymérisée. Selon un mode avantageux de l'invention, le ou chacun des tricots de fil métallique comprend des mailles à la périphérie dudit tricot, lesdites mailles étant en prise avec 15 des mailles adjacentes du tricot de fil non-métallique. Par prise, on entend que les mailles s'entrelacent. Selon un mode avantageux de l'invention, le ou chacun des tricots de fil métallique et le tricot de fil non-métallique forment un tricot hybride de type Intarsia. Selon un mode avantageux de l'invention, la pièce composite est vierge de fil non- 20 métallique sur le ou les inserts métalliques. Selon un mode avantageux de l'invention, le ou chacun des tricots de fil métallique est vierge de la matrice en matériau organique. L'invention a également pour objet un assemblage comprenant une pièce métallique et une pièce composite, remarquable en ce que la pièce composite est selon 25 l'invention, et le ou au moins un des tricots de fil métallique de la pièce composite est soudé à la pièce métallique. Avantageusement, le soudage est un soudage par résistance électrique. 3 L'invention a également pour objet un véhicule automobile, comprenant une pièce métallique et une pièce composite assemblées l'une à l'autre, remarquable en ce que la pièce composite est selon l'invention, et le ou au moins un des tricots de fil métallique de la pièce composite est soudé à la pièce métallique. 5 L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une pièce composite, comprenant les étapes suivantes : formation d'une préforme avec une trame non-métallique enrobée d'une résine non durcie ; mise en place de la préforme dans une presse chauffante en vue de durcir la résine ; remarquable en ce que l'étape de formation de la préforme comprend une opération de tricotage d'une trame de fil 10 non-métallique avec au moins un insert tricoté en fil métallique, la pièce composite étant conforme à l'invention. Avantageusement, la trame en fil non-métallique s'étend sur au moins 60% de la surface totale de la préforme. Préférentiellement, le tricot peut être fixé sur différentes pièces métalliques, au moins un insert métallique étant fixé sur chacune 15 des pièces métalliques. Le durcissement de la résine peut être obtenu par polymérisation ou réticulation d'une résine non polymérisée afin de former la pièce composite. Selon un mode avantageux de l'invention, l'opération de tricotage est réalisée sur une machine de tricotage comprenant un premier guide-fil pour le fil non-métallique 20 et un deuxième guide-fil pour le fil métallique, lesdits guide-fils étant configurés pour pouvoir permuter, parmi lesdits fils, le fil à tricoter. Avantageusement, l'opération de tricotage est réalisée sur une machine de tricotage comprenant plusieurs premiers guide-fils équipés chacun avec des fils non-métalliques et plusieurs deuxièmes guide-fils équipés chacun avec des fils 25 métalliques, lesdits premiers et deuxièmes guide-fils étant configurés pour pouvoir permuter, parmi lesdits fils, les fils à tricoter métalliques ou non-métalliques, les fils étant aptes à se succéder sur chaque rangée pour former le tricot composite. Avantageusement, les guide-fils sont motorisés, aptes à se déplacer indépendamment d'un chariot contrôlant le positionnement des aiguilles donc la 30 fabrication du tricot. Préférentiellement, la machine de tricotage est automatisée. 4 Selon un mode avantageux de l'invention, à l'opération de tricotage, le fil non-métallique est enrobé de la résine non durcie. Avantageusement, le fil non-métallique comprend un brin de fil de renfort et un brin de fil thermoplastique, la résine étant plus préférentiellement intégrée au fil 5 thermoplastique et apte à fondre afin de polymériser ou de réticuler lors de la chauffe de la presse. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles facilitent la production d'une pièce composite qui se fixe aisément sur une ou plusieurs pièces métalliques. L'invention présente en outre l'avantage d'assurer une bonne liaison entre la pièce 10 composite et la pièce métallique, du fait de l'entrelacement des inserts métalliques dans le tricot composite. Ces inserts métalliques réalisent la fixation entre la pièce métallique et la pièce composite grâce à des méthodes connues, utilisées notamment sur les lignes de ferrage, à savoir par soudage par exemple. La liaison entre le tricot composite et le ou les inserts métalliques utilise avantageusement la 15 technique de l'Intarsia, qui est connue en soi. Cette technique nécessite d'utiliser autant de pelotes que de motifs à réaliser, mais permet d'éviter des changements d'épaisseurs du tricot, et donc d'obtenir un résultat plus régulier. De plus, la méthodologie utilisée ainsi que les machines de tricotage employées, comprenant notamment plusieurs guide-fils nécessaires à la réalisation du tricot Intarsia, sont 20 connues en soi. L'utilisation d'un fil co-mêlé intégrant la résine permet également d'éviter la présence de résine dans les inserts métalliques, améliorant le soudage donc la tenue de la pièce composite sur la pièce métallique. La présence d'un fil de renfort en plus du fil thermoplastique assure la solidité de la pièce. De plus, la résine permet la formation de la pièce composite, elle est réticulée ou polymérisée par 25 chauffage dans une presse, et elle permet le durcissement donc la formation de la pièce composite. La fabrication de la préforme en est également facilitée, puisqu'elle ne nécessite pas la mise en place d'un moule avec injection de résine conduisant à la fabrication de la préforme. Cela limite le risque d'erreurs et de fragilités dans la pièce finie, notamment dues à la présence de bulles d'air lors de l'injection de résine, 30 et permet une diminution des coûts en matériaux puisqu'on utilise moins de résine pour un résultat similaire. De manière générale, l'utilisation de pièces composites dans un véhicule automobile sert à alléger le véhicule, donc à diminuer sa 5 consommation en carburant, tout en gardant une grande rigidité et résistance. L'invention est également facilement adaptable à des procédés connus et peut facilement s'intégrer sans nécessiter un coût supplémentaire dans la fourniture ou la fabrication de la pièce composite. 5 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est un schéma représentant un assemblage entre une pièce composite et une pièce métallique selon l'invention ; - La figure 2 est le schéma d'une préforme de la pièce composite de la figure 1, 10 avant sa mise sous presse ; la figure 2 montre également un grossissement de la liaison entre un tricot de fil non-métallique et un tricot de fil métallique ; enfin, la figure 2 montre le grossissement d'un fil co-mêlé non-métallique ; - La figure 3 est un schéma représentatif d'une machine de tricotage pour la fabrication de la préforme de la pièce composite de la figure 2; 15 - La figure 4 reprend les différentes étapes d'un procédé de fabrication d'une pièce composite selon l'invention. La figure 1 est un schéma représentant un assemblage entre une pièce métallique et une pièce composite selon l'invention. L'assemblage 1 comprend la pièce métallique 3 sur laquelle est fixée la pièce composite 5, ladite pièce composite 5 étant entre 20 autres constituée par une matrice 7 en matériau organique. La matrice 7 en matériau organique est préférentiellement une résine 7 durcie suite à une polymérisation ou une réticulation qui se met en place autour d'une trame non-métallique (la trame n'étant pas visible à la figure 1). Ainsi, la trame non-métallique est noyée dans la matrice 7. La matrice 7 comprend en outre au moins un insert métallique 9 qui a 25 vocation à fixer la pièce composite 5 sur la pièce métallique 3 par des techniques connues de l'homme du métier, par exemple par des techniques de soudage comme le soudage par résistance électrique. La pièce composite 5 peut également être fixée sur plusieurs pièces métalliques 3, chaque pièce 3 étant soudée à un ou plusieurs inserts 9. Les pièces composites 5 assemblées aux pièces métalliques 3 6 peuvent servir à former des pièces de la carrosserie d'un véhicule automobile. Ces pièces composites 5, renforcées, servent notamment à alléger le véhicule. La figure 2 montre un schéma représentatif d'une préforme selon l'invention. La préforme 19 est en fait un tricot 19 dans lequel la trame non-métallique 11 forme un 5 tricot 11 de fil non-métallique 13, et les inserts métalliques 9, formant un tricot 9 de fil métallique 15, sont tricotés dans le tricot 11 de fil non-métallique 13. Les inserts 9, servant à la fixation de la pièce composite sur la pièce métallique, doivent être en nombre suffisant pour permettre une fixation adéquate de la pièce composite sur la pièce métallique. Grâce au grossissement de la liaison entre les tricots (9, 11) de fil 10 non-métallique 13 et de fil métallique 15, on peut voir que les tricots (9, 11) sont formés par plusieurs rangées de mailles successives, une maille formant une boucle engageant dans une seule boucle ou maille du rang supérieur. Le fil non-métallique 13 peut être constitué par deux brins co-mêlés : un brin de fil de renfort 13A, qui sert à renforcer la pièce composite, et un brin de fil thermoplastique 15 13B. Le fil thermoplastique 13B comprend la résine non polymérisée ou non réticulée qui va former la matrice de la pièce composite. Le fil métallique 15 doit être produit dans des matériaux utilisables par les techniques de soudage ainsi que par les techniques de tricotage métallique, donc plus préférentiellement en acier, en laiton, en inox ou en aluminium. La préforme 19, 20 dans ses portions d'inserts métalliques 9, est vierge de fil non-métallique 13. Le tricot 9 de fil métallique 15 comprend des mailles à la périphérie dudit tricot 9 en prise avec des mailles adjacentes du tricot 11 de fil non-métallique 13. Ainsi, les tricots (9, 11) de fil non-métallique 13 et de fil métallique 15 forment un tricot 11 hybride de type Intarsia. La technique Intarsia est une technique qui permet de faire 25 une liaison 17 entre deux tricots en mailles issus de fils différents, sans augmentation d'épaisseur du tricot. Cette technique, préférentiellement réalisée à l'aide d'une machine de tricotage, permet de lier les mailles adjacentes des deux tricots ensemble, en faisant passer le fil d'une boucle d'un rang d'un tricot de fil non-métallique dans une boucle du même rang du tricot adjacent de fil métallique, et 30 vice-versa, puis de remonter les fils au rang supérieur afin de monter les mailles suivant le motif voulu. 7 La figure 3 est un schéma représentatif d'une machine de tricotage apte à réaliser le tricot selon l'invention. La machine de tricotage 21 est préférentiellement automatisée, elle comprend une fonture 23 avec des dents 23A, entre lesquelles sont insérées des aiguilles 25 à tricoter. Ces aiguilles 25 ont la particularité de 5 présenter un crochet 25A à leurs extrémités supérieures et un clapet 25B en dessous du crochet 25A. Ce clapet 25B, par souci de clarté, n'est représenté que sur les aiguilles 25 sur lesquelles des mailles sont en cours de montage, c'est-à-dire les aiguilles 25 positionnées face à des guide-fils 27. Le clapet 25B permet de retenir une maille du rang précédemment exécuté après son montage, le crochet 25A 10 permettant d'attraper le fil (13, 15) pour former une nouvelle maille, en insérant le fil (13, 15) dans la boucle formée par la maille précédente. Dans le cas de la machine 21 selon l'invention, celle-ci comprend au moins deux guide-fils 27, les guide-fils 27 introduisant, dans le tricot en cours de fabrication, deux types de fils (13, 15) différents : le fil non-métallique 13 et le fil métallique 15. Ces machines 21 15 permettent donc la formation d'inserts métalliques 9 dans un tricot 11 de fil non- métallique 13 (figure 2). La figure 4 reproduit les différentes étapes d'un procédé de fabrication de la pièce composite selon l'invention. Ce procédé comprenant deux étapes, est également décrit en référence aux figures 1 à 3. 20 Une première étape consiste à former la préforme 19 avec la trame non-métallique 11 enrobée de la résine non réticulée. Cette étape comprend une opération de tricotage de la trame 11 de fil non-métallique 13 avec au moins un insert 9 tricoté en fil métallique 15. Le tricotage est réalisé avec la machine de tricotage 21 telle que décrite à la figure 3. C'est le fil non-métallique 13 qui est enrobé par la résine (et plus 25 particulièrement, le brin de fil thermoplastique 13B (figure 2)). Une seconde étape consiste à mettre en place la préforme 19 dans une presse chauffante 31 en vue de réticuler ou de polymériser la résine. Cette presse 31 comprend un moule 29 qui va donner sa forme définitive à la pièce composite 5. De la même façon, les tricots 9 en fil métallique 15 sont vierges de la matrice 7 en 30 matériau organique, du fait de l'absence de fil thermoplastique 13B (figure 2) dans ces tricots 9. 8 Une fois la fabrication de la pièce composite 5 réalisée, REVENDICATIONS1. Pièce composite (5), notamment pour un véhicule automobile, comprenant : - une matrice (7) en matériau organique ; - une trame non-métallique (11) noyée dans la matrice (7) ; - au moins un insert métallique (9) ; caractérisée en ce que la trame non-métallique (11) forme un tricot (11) de fil non-métallique (13), et le ou chacun des inserts métalliques (9) forme un tricot (9) de fil métallique (15) tricoté dans le tricot (11) de fil non-métallique (13). 2. Pièce composite (5) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ou chacun des tricots (9) de fil métallique (15) comprend des mailles à la périphérie dudit tricot (9), lesdites mailles étant en prise avec des mailles adjacentes du tricot (11) de fil non-métallique (13). 3. Pièce composite (5) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le ou chacun des tricots (9) de fil métallique (15) et le tricot (11) de fil non- métallique (13) forment un tricot (19) hybride de type Intarsia. 4. Pièce composite (5) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite pièce (5) est vierge de fil non-métallique (13) sur le ou les inserts métalliques (9). 5. Pièce composite (5) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le ou chacun des tricots (9) de fil métallique (15) est vierge de la matrice (7) en matériau organique. 6. Assemblage (1) comprenant une pièce métallique (3) et une pièce composite (5), caractérisé en ce que la pièce composite (5) est selon l'une des revendications 1 à 5, et le ou au moins un des tricots (9) de fil métallique (15) de la pièce composite (5) est soudé à la pièce métallique (3). 7. Véhicule automobile, comprenant une pièce métallique (3) et une pièce composite (5) assemblées l'une à l'autre, caractérisé en ce que la pièce composite (5) est selon l'une des revendications 1 à 5, et le ou au moins un 10 des tricots (9) de fil métallique (15) de la pièce composite (5) est soudé à la pièce métallique (3). 8. Procédé de fabrication d'une pièce composite (5), comprenant les étapes suivantes : 5 - formation d'une préforme (19) avec une trame non-métallique (11) enrobée d'une résine non durcie ; - mise en place de la préforme (19) dans une presse chauffante (31) en vue de durcir la résine ; caractérisé en ce que l'étape de formation de la préforme (19) comprend une 10 opération de tricotage d'une trame (11) de fil non-métallique (13) avec au moins un insert (9) tricoté en fil métallique (15), la pièce composite (5) étant conforme à l'une des revendications 1 à 5. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'opération de tricotage est réalisée sur une machine de tricotage (21) comprenant un 15 premier guide-fil (27) pour le fil non-métallique (13) et un deuxième guide-fil (27) pour le fil métallique (15), lesdits guide-fils (27) étant configurés pour pouvoir permuter, parmi lesdits fils (13, 15), le fil à tricoter. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'à l'opération de tricotage, le fil non-métallique (13) est enrobé de la résine non 20 durcie.