Brevet FR3102083A1 — publié le 20210423

L'invention porte sur un procédé de fabrication d'une pièce finie comportant: - une étape de mise en place d'une coque de finition (10) à l'intérieur d'un moule chauffé choisi parmi un premier moule (17.1) dit moule femelle et un deuxième moule (17.2) dit moule mâle en forme de poinçon, - une étape de chauffage d'une pièce structurelle (15) réalisée dans un matériau composite jusqu'à sa température de fusion, - une étape de dépose de la pièce structurelle (15) sur la coque de finition (10), - une étape de mise en forme de la pièce structurelle (15) contre la coque de finition (10) au moyen du moule mâle (17.2) en forme de poinçon coopérant avec le moule femelle (17.1), de telle façon que la coque de finition (10) se solidarise avec la pièce structurelle (15) mise en forme pour obtenir la pièce finie. Figure pou r abrégé : Figure 2b PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PIECE FINIE La présente invention porte sur un procédé de fabrication d'une pièce finie. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, pour les pièces de sièges d'avion destinés aux classes affaires ou aux classes économiques, telles que les capots d'accoudoirs. Un capot d'accoudoir peut être réalisé par un procédé d'estampage d'une pièce structurelle réalisée dans un matériau composite. La finition peut ensuite être réalisée au cours d'une étape manuelle d'ajout d'une coque de couleur et de texture souhaitées, ce qui induit une fabrication longue et coûteuse des pièces. Par ailleurs, certains procédés permettent de recouvrir une pièce structurelle d'un film de finition. Toutefois, ce film très fin (de l'ordre de 0.2mm) a tendance à se froisser et n'est donc pas adapté à des pièces de formes complexes, comme peuvent l'être les capots d'accoudoirs. L’invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un procédé de fabrication d'une pièce finie comportant: - une étape de réalisation d'une coque de finition d'une face interne ou externe de la pièce finie, ladite coque de finition étant en matériau plastique, - une étape de mise en place de la coque de finition à l'intérieur d'un moule chauffé choisi parmi un premier moule dit moule femelle et un deuxième moule dit moule mâle en forme de poinçon, ledit moule femelle ayant une forme complémentaire de celle du moule mâle, - une étape de chauffage d'une pièce structurelle réalisée dans un matériau composite jusqu'à sa température de fusion, - une étape de dépose de la pièce structurelle sur la coque de finition, - une étape de mise en forme de la pièce structurelle contre la coque de finition au moyen du moule mâle en forme de poinçon coopérant avec le moule femelle, de telle façon que la coque de finition se solidarise avec la pièce structurelle mise en forme pour obtenir la pièce finie. L'invention permet ainsi, en disposant la coque de finition dans le moule de mise en forme de la pièce structurelle, d'obtenir en une seule et même opération une pièce finie. L'invention permet ainsi de réduire la durée de fabrication de la pièce finie sans impacter son procédé de réalisation par estampage. L’invention permet également d'adapter la finition de la pièce (couleur ou texture de la coque de finition) en fonction de la géométrie de la pièce structurelle. L’invention permet en outre, grâce au préchauffage de la pièce structurelle, d'obtenir une bonne adhésion entre la pièce structurelle et la coque de finition. Selon une mise en œuvre, ledit procédé comporte en outre une étape d'injection de plastique lors de l'étape d'estampage de façon à former une bordure et/ou des nervures sur la pièce structurelle. Selon une mise en œuvre, le matériau plastique de la coque de finition, le matériau composite de la pièce structurelle et le matériau plastique injecté sont réalisés à partir d'un matériau plastique de même nature. Selon une mise en œuvre, le matériau plastique de la coque de finition, le matériau composite de la pièce structurelle et le matériau plastique injecté sont à base de polycarbonate, PVC ("Polychlorure de vinyle"), PPS (polysulfure de phénylène) ou ABS ("Acrylonitrile Butadiène Styrène"). Selon une mise en œuvre, la coque de finition est réalisée par thermoformage ou thermocompression et détourée. Selon une mise en œuvre, la coque de finition est réalisée par thermoformage ou thermocompression directement sur le moule femelle ou le moule mâle. Selon une mise en œuvre, le chauffage de la pièce structurelle est effectué au moyen d'un four à infra-rouges. Selon une mise en œuvre, une température du moule dans lequel est disposé la coque de finition est inférieure à la température de fusion du matériau composite de la pièce structurelle. Selon une mise en œuvre, la pièce structurelle est formée à partir de plusieurs couches de matériau composite empilées les unes sur les autres. Selon une mise en œuvre, la coque de finition présente une épaisseur comprise entre 0.5mm et 1.2mm, et valant de préférence de l'ordre de 1mm. Selon une mise en œuvre, la pièce structurelle présente une épaisseur comprise entre 1mm et 3mm et valant de préférence de l'ordre de 2.5mm. Selon une mise en œuvre, la pièce finie est une pièce de siège d’avion structurelle et décorative telle qu'une portion d'un accoudoir, un capot vidéo, un dossier, une tablette repas. L'invention concerne en outre une pièce finie obtenue avec le procédé tel que précédemment défini. La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles: [Fig. 1b] [Fig. 1c] Les figures 1a à 1c illustrent les différentes étapes du procédé de thermoformage selon l'invention permettant d'obtenir une coque de finition réalisée dans un matériau plastique; [Fig. 2b] [Fig. 2c] [Fig. 2d] [Fig. 2e] Les figures 2a à 2e illustrent les différentes étapes du procédé d'estampage selon l'invention permettant d'obtenir une pièce finie à partir d'une coque de finition et d'une pièce structurelle; La figure 3 est une vue en coupe détaillée illustrant la zone d'interface entre le matériau composite de la pièce structurelle et le matériau plastique de la coque de finition; La figure 4 est une vue en perspective d'un accoudoir comportant un capot obtenu par la mise en œuvre du procédé d'estampage selon la présente invention. Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Les figures 1a à 1c montrent les étapes permettant de réaliser une coque de finition 10. A cet effet, une plaque 11 réalisée dans un matériau plastique, notamment en polycarbonate, est chauffée à une température comprise entre 180°C et 230°C, notamment de l'ordre de 200°C. Afin de pouvoir réaliser des formes complexes, la plaque 11 présente une épaisseur comprise entre 0.5mm et 1.2mm, et valant de préférence de l'ordre de 1mm. Par "de l'ordre de", on entend une variation possible de plus ou moins 10% autour de la valeur indiquée. La plaque 11 chauffée est mise en position à l'intérieur d'un moule 12 par un opérateur ou au moyen d'un robot, tel que cela est montré sur la figure 1a. La température du moule 12 est inférieure à celle de la plaque 11 chauffée. La température du moule 12 est par exemple comprise entre 90°C et 150°C et vaut de préférence de l'ordre de 140°C. La plaque 11 chauffée est ensuite mise en forme par thermoformage ou thermocompression sous pression ou sous vide. Dans le cas d'une phase de thermoformage sous pression, une cage de volume d'air sous pression disposée au-dessus du moule 12 applique des forces de pression F sur la plaque 11 de façon à déformer la plaque 11 pour lui faire épouser les parois du moule 12, tel que cela est illustré par la figure 1b. Dans le cas d'une phase de thermoformage sous vide, les forces de pression F sont créées par une source de dépression et des trous réalisés dans le moule 12. La pression appliquée sur la plaque 11 est par exemple comprise entre 1 et 6 bars. A l'issue de la phase de thermoformage, qui dure par exemple de l'ordre d'une minute, on obtient une coque de finition 10 visible sur la figure 1c. La coque de finition 10 assure la finition d'une face interne ou externe d'une pièce finie 13 qui pourra être une pièce d'un siège d'avion. On décrit ci-après, en référence avec les figures 2a à 2e, le procédé de fabrication de la pièce finie 13 à partir de la coque de finition 10 détourée et d'une pièce structurelle 15. La pièce structurelle 15 est formée à partir de plusieurs couches de matériau composite empilées les unes sur les autres. Les couches de matériau composite pourront être liées mécaniquement entre elles par des points de soudure réalisés notamment par ultrasons. Les fibres, par exemple des fibres de verre ou de carbone, pourront présenter des orientations différentes d'une couche de matériau à l'autre afin d'optimiser la tenue mécanique de l'ensemble. La pièce structurelle 15 présente une épaisseur comprise entre 1mm et 3mm et valant de préférence de l'ordre de 2.5mm. La pièce structurelle 15 est chauffée à l’intérieur d'un four 16 jusqu'à sa température de fusion, tel que cela est illustré par la figure 2a. La température de fusion dépend du matériau utilisé et est par exemple comprise entre 250°C et 300°C. Dans l'exemple représenté, la température de fusion du matériau plastique utilisé est de l'ordre de 280°C. Le chauffage de la pièce structurelle 15 est effectué de préférence au moyen d'un four 16 à infra-rouges. La durée de la phase de chauffage pourra par exemple être de l'ordre de 2 minutes. La coque de finition 10 est préalablement mise en place à l'intérieur d'un premier moule 17.1 qui est chauffé. Le premier moule 17.1 dit "moule femelle" présente une forme complémentaire d'un deuxième moule 17.2 dit "moule mâle" en forme de poinçon. Comme cela est illustré par la figure 2b, une fois que la pièce structurelle 15 a atteint sa température de fusion, un opérateur ou un robot assure une dépose de la pièce structurelle 15 sur la coque de finition 10. Comme cela est illustré par la figure 2c, la pièce structurelle 15 est mise en forme contre la coque de finition 10 au moyen du moule mâle 17.2 en forme de poinçon coopérant, dans un état fermé, avec le moule femelle 17.1, de telle façon que la coque de finition 10 se solidarise avec la pièce structurelle 15 mise en forme pour obtenir une pièce finie 13. L'estampage permet d'assurer un bon compactage du matériau composite, de sorte que l'on conserve les qualités mécaniques de la pièce structurelle 15 malgré l'ajout de la coque de finition 10. La température du moule femelle 17.1 est inférieure à la température de fusion du matériau composite de la pièce structurelle 15, afin de favoriser le refroidissement de la pièce finie 13. La température du moule femelle 17.1 est par exemple comprise entre 90°C et 150°C et vaut de préférence de l'ordre de 140°C. Comme cela est illustré par la figure 2d, le procédé pourra comporter également une étape d'injection de plastique, suivant les flèches I, lors de l'étape d'estampage de façon à former une bordure et/ou des nervures 20 sur la pièce structurelle 15. Autrement dit, l'étape d'injection de plastique pourra se produire lorsque le moule mâle 17.2 est à l'état fermé. Le plastique est injecté entre le moule femelle 17.1 et le moule mâle 17.2. La durée de fermeture du moule mâle 17.2 est par exemple de l'ordre de 90 secondes (cela inclut la phase d'injection). Comme cela est illustré par la figure 2e, la pièce finie 13 est éjectée à l'issu de l'étape d'injection. Avantageusement, le matériau plastique de la coque de finition 10, le matériau composite de la pièce structurelle 15, et le matériau plastique injecté sont réalisés à partir d'un matériau plastique de même nature, notamment à base d'un même matériau. Cette adéquation entre les matériaux utilisés permet d'optimiser l'adhésion au niveau des interfaces de liaison entre les différentes pièces assemblées. Le matériau plastique de la coque de finition 10, le matériau composite de la pièce structurelle 15, et le matériau plastique injecté sont en l’occurrence à base de polycarbonate. En variante, il est possible d’utiliser un autre type de plastique, tel que du PVC (acronyme pour "Polychlorure de vinyle"), PPS (polysulfure de phénylène) ou ABS (acronyme pour "Acrylonitrile Butadiène Styrène"), ou tout autre matériau plastique adapté à l'application. Il est à noter que la coque de finition 10 et la pièce structurelle 15 peuvent être réalisées de façon indépendante l'une de l'autre. Ainsi, les coques de finition 10 pourront être réalisées sur une autre chaîne de fabrication avant d'être utilisées pour la fabrication de la pièce finie 13. La durée de réalisation des coques de finition 10 n'a donc pas d'impact sur la durée de réalisation de la pièce finie 13. La figure 3 montre une coupe transversale de la pièce finie 13 qui est noyée entre deux couches de résines 21.1, 21.2 afin de faciliter la découpe du matériau pris en sandwich entre ces deux couches 21.1, 21.2. Cette figure met en évidence la bonne adhésion entre le matériau composite de la pièce structurelle 15 et le matériau plastique de la coque de finition 10. Cette adhésion entre les matériaux est favorisée par le chauffage de la pièce structurelle 15 et la coque de finition 10 avant la phase d'estampage ainsi que par l'adéquation entre les matériaux plastiques choisis qui sont de même nature. Comme cela est illustré par la figure 4, la pièce finie 13 pourra être une portion d'un accoudoir 22 de forme complexe disposé autour d'une autre portion 23 de l'accoudoir 22. La pièce finie 13 n'a pas seulement une fonction esthétique dans la mesure où elle a également une fonction mécanique de reprise et de transmission d'efforts. La portion 23 de l'accoudoir 22 est monté rotative par rapport à une crosse 24 d'un siège. Le siège pourra être un siège multiplaces de type économique ou un siège de type business. En variante, la pièce finie 13 est une autre pièce de siège d’avion structurelle et décorative telle qu'un capot vidéo, un dossier, une tablette repas, ou autre. Le procédé a été réalisé avec un positionnement de la coque de finition 10 sur le moule femelle 17.1. Alternativement, la coque de finition 10 peut être positionnée sur le moule mâle 17.2 dans le cas où la finition porte sur une face interne de la pièce finie 13. Une coque de finition 10 peut également être positionnée sur le moule femelle 17.1 et le moule mâle 17.2 dans le cas où la finition porte sur une face interne et une face externe de la pièce finie 13. En variante, la coque de finition 10 est réalisée par thermoformage ou thermocompression directement sur le moule femelle 17.1 ou le moule mâle 17.2. Bien entendu les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association. Procédé de fabrication d'une pièce finie (13), caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de réalisation d'une coque de finition (10) d'une face interne ou externe de la pièce finie (13), ladite coque de finition (10) étant en matériau plastique, - une étape de mise en place de la coque de finition (10) à l'intérieur d'un moule chauffé choisi parmi un premier moule (17.1) dit moule femelle et un deuxième moule (17.2) dit moule mâle en forme de poinçon, ledit moule femelle (17.1) ayant une forme complémentaire de celle du moule mâle (17.2), - une étape de chauffage d'une pièce structurelle (15) réalisée dans un matériau composite jusqu'à sa température de fusion, - une étape de dépose de la pièce structurelle (15) sur la coque de finition (10), - une étape de mise en forme de la pièce structurelle (15) contre la coque de finition (10) au moyen du moule mâle (17.2) en forme de poinçon coopérant avec le moule femelle (17.1), de telle façon que la coque de finition (10) se solidarise avec la pièce structurelle (15) mise en forme pour obtenir la pièce finie (13). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'injection de plastique lors de l'étape d'estampage de façon à former une bordure et/ou des nervures (20) sur la pièce structurelle (15). Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau plastique de la coque de finition (10), le matériau composite de la pièce structurelle (15) et le matériau plastique injecté sont réalisés à partir d'un matériau plastique de même nature. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau plastique de la coque de finition (10), le matériau composite de la pièce structurelle (15) et le matériau plastique injecté sont à base de polycarbonate, PVC ("Polychlorure de vinyle"), PPS (polysulfure de phénylène) ou ABS ("Acrylonitrile Butadiène Styrène"). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la coque de finition (10) est réalisée par thermoformage ou thermocompression et détourée. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la coque de finition (10) est réalisée par thermoformage ou thermocompression directement sur le moule femelle (17.1) ou le moule mâle (17.2). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le chauffage de la pièce structurelle (15) est effectué au moyen d'un four (16) à infra-rouges. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une température du moule dans lequel est disposé la coque de finition (10) est inférieure à la température de fusion du matériau composite de la pièce structurelle (15). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pièce structurelle (15) est formée à partir de plusieurs couches de matériau composite empilées les unes sur les autres. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la coque de finition (10) présente une épaisseur comprise entre 0.5mm et 1.2mm, et valant de préférence de l'ordre de 1mm. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la pièce structurelle (15) présente une épaisseur comprise entre 1mm et 3mm et valant de préférence de l'ordre de 2.5mm. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la pièce finie (13) est une pièce de siège d’avion structurelle et décorative telle qu'une portion d'un accoudoir (22), un capot vidéo, un dossier, une tablette repas. Pièce finie (13) obtenue avec le procédé tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.