Brevet FR3125737A1 — publié le 20230203

La présente invention porte sur un procédé de fabrication par moulage d'une pièce (10) comportant: - une étape de moulage par injection d'un premier élément (11), dit "peau d'aspect", réalisé dans un premier matériau, notamment un matériau plastique souple, puis - une étape de surmoulage par injection contre une face de contact (12) de la peau d'aspect, d'un deuxième élément, dit "insert", réalisé dans un deuxième matériau, notamment un matériau plastique rigide, - une température de fusion du matériau de l'insert (13) étant plus élevée qu'une température de fusion du matériau de la peau d'aspect (11), de sorte que la face de contact (12) de la peau d'aspect (11) est au moins partiellement refondue lors de l'étape de surmoulage de l’insert (13). Figure pou r abrégé : Figure 3 PROCEDE DE SURMOULAGE INVERSÉ La présente invention porte sur un procédé de surmoulage inversé. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, pour la réalisation d'une pièce de siège d'avion. Plus généralement, le procédé selon l'invention pourra être mis en œuvre pour la réalisation de toute pièce nécessitant un surmoulage sur une de ses faces extérieures pour sa finition. De façon connue en soi, les technologies de surmoulage consistent, dans un premier temps, à réaliser par injection une pièce dans un matériau plastique rigide, puis à surmouler une peau d’aspect réalisée dans un matériau souple, tel qu'un matériau élastomère. Les opérations de moulage sont généralement réalisées dans cet ordre afin d'éviter toute dégradation de la pièce finale, car la température de fusion de la peau d'aspect est plus faible que celle de l'insert. Toutefois, le surmoulage d’une matière élastomère sur une matière plastique rigide conduit à une faible adhésion entre la peau d'aspect et l’insert. En conséquence, une fois que la peau d'aspect est percée par usure jusqu’à la matière de l'insert, la peau d'aspect peut être facilement arrachée à la main. Afin d'améliorer l'adhésion entre les matériaux, il est possible de prévoir des accroches mécaniques locales dans la structure rigide, mais cela présente une efficacité limitée. L’invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de fabrication par moulage d'une pièce comportant: - une étape de moulage par injection d'un premier élément, dit "peau d'aspect", réalisé dans un premier matériau, notamment un matériau plastique souple, puis - une étape de surmoulage par injection contre une face de contact de la peau d'aspect, d'un deuxième élément, dit "insert", réalisé dans un deuxième matériau, notamment un matériau plastique rigide, - une température de fusion du matériau de l'insert étant plus élevée qu'une température de fusion du matériau de la peau d'aspect, de sorte que la face de contact de la peau d'aspect est au moins partiellement refondue lors de l'étape de surmoulage de l’insert. L'invention permet ainsi, grâce à l'interaction entre les matériaux de la peau d'aspect et de l'insert lors de l'étape de surmoulage, d’obtenir une bonne adhésion entre les deux matériaux. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir des valeurs de résistance au pelage dix à soixante fois plus élevées que pour un procédé de surmoulage classique. Par exemple, pour une géométrie identique, on constate une augmentation de la force de pelage de 17 Newtons à 180 Newtons sur un couple bi-matière donné. Selon une mise en œuvre, la peau d'aspect est réalisée dans un matériau élastomère. Selon une mise en œuvre, l'insert est réalisé dans un matériau chargé en fibres de renforcement. Selon une mise en œuvre, la peau d'aspect présente une épaisseur variant entre 0.5 mm et 3 mm. Selon une mise en œuvre, l'insert présente une épaisseur variant entre 1 mm et 10 mm. Selon une mise en œuvre, un point d'injection du matériau de l'insert est situé sur une patte d'injection déportée par rapport à la peau d'aspect. Selon une mise en œuvre, un point d'injection du matériau de l'insert est situé dans une zone de la pièce non visible. Selon une mise en œuvre, ledit procédé est mis en œuvre avec un moule comportant une empreinte mobile commune pour l'étape de moulage et l'étape de surmoulage ainsi qu'une première empreinte fixe et une deuxième empreinte fixe destinées respectivement à l'étape de moulage et l'étape de surmoulage. Selon une mise en œuvre, la peau d'aspect obtenue lors de l'étape de moulage est démoulée de la première empreinte fixe tout en restant dans l'empreinte mobile pour être transférée vers la deuxième empreinte fixe. Selon une mise en œuvre, le transfert de la peau d'aspect est effectué par un mouvement de rotation et/ou de translation. Selon une mise en œuvre, une contre-dépouille est ménagée sur des bords extérieurs de la peau d'aspect. Le procédé pourra être mis en œuvre avec deux empreintes mobiles identiques de façon à pouvoir injecter le matériau de l'insert d’une pièce en même temps que le matériau de la peau d'aspect d'une pièce suivante de façon à augmenter une cadence de production. Alternativement, le procédé est mis en œuvre avec deux moules distincts montés sur deux presses mono-matières séparées. Le procédé pourra également être mis en œuvre sur un carrousel. L'invention a également pour objet une pièce obtenue avec le procédé de fabrication 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: La illustre une étape de moulage d'une peau d'aspect mise en œuvre dans le procédé de surmoulage inversé selon l'invention; La illustre une étape de surmoulage d'un insert contre une face de la peau d'aspect mise en œuvre dans le procédé de surmoulage inversé selon l'invention; La illustre la pièce obtenue suite à l'étape de surmoulage du procédé de surmoulage inversé selon la présente invention; La illustre les étapes du procédé de surmoulage inversé selon l'invention mis en œuvre avec une presse bi-matière rotative avec injection des deux matières en série; La illustre les étapes du procédé de surmoulage inversé selon l'invention mis en œuvre avec une presse bi-matière rotative avec injection des deux matières en parallèle; La illustre les étapes du procédé de surmoulage inversé selon l'invention mis en œuvre avec une presse bi-matière non rotative; La illustre les étapes du procédé de surmoulage inversé selon l'invention mis en œuvre avec deux presses distinctes. 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 1 à 3 montrent les étapes principales du procédé selon l'invention de fabrication par moulage d'une pièce finie 10, dit procédé de surmoulage inversé. Comme cela est illustré par la , le procédé comporte une étape de moulage par injection d'un premier élément 11, dit "peau d'aspect". La peau d'aspect 11 est réalisée dans un matériau plastique souple, par exemple dans un matériau élastomère. La peau d'aspect 11 est réalisée par exemple dans un matériau élastomère thermoplastique de type TPE ou TPU. La peau d'aspect 11 présente de préférence une épaisseur variant entre 0.5 mm et 3 mm. Comme cela est illustré par la , le procédé comporte ensuite une étape de surmoulage par injection contre une face de contact 12 de la peau d'aspect 11 d'un deuxième élément 13, dit "insert". L'insert 13 est réalisé dans un matériau plastique rigide, notamment un matériau polycarbonate (PC), un matériau à base de sulfure de phénylène (PPS), ou de polyphthalamide (PPA). Le matériau de l’insert 13 pourra être chargé ou non en fibres de renforcement, telles que des fibres de verre ou de carbone. L'insert 13 présente de préférence une épaisseur variant entre 1 mm et 10 mm. Conformément à l’invention, une température de fusion du matériau de l'insert 13 est plus élevée qu'une température de fusion du matériau de la peau d'aspect 11, de sorte que la face de contact 12 de la peau d'aspect 11 est au moins partiellement refondue lors de l'étape de surmoulage de l’insert 13. De façon connue en soi, l'étape de moulage et l'étape de surmoulage par injection comportent une phase de remplissage par de la matière plastique d'une cavité définie par les empreintes d'un moule fermé, une phase de compactage, et une phase de refroidissement de la pièce plastique dans le moule et hors du moule. Le temps de cycle pour la réalisation d'une pièce est de l'ordre de 180 secondes. A l'issue de l’étape de surmoulage, on obtient une pièce finie 10 qui est en l’occurrence un accoudoir, tel que cela est représenté sur la . Le procédé de surmoulage selon l'invention pourra également être mis en œuvre pour la réalisation de manchettes, de surfaces de capotage du siège en contact avec le passager, d'un plateau de tablette antidérapant. Plus généralement, le procédé selon l'invention pourra être mis en œuvre pour la réalisation de toute pièce nécessitant un surmoulage sur une de ses faces extérieures pour sa finition. La peau d'aspect 11 présente de préférence une épaisseur inférieure à celle de l’insert 13. Toutefois, en variante, il serait possible de surmouler un élément de petite épaisseur sur un élément de relativement plus grande épaisseur. Comme cela est illustré par la , dans le cas où l'on utilise une presse d’injection bi-matière, on pourra utiliser un moule rotatif 15 à double empreintes comportant une empreinte mobile 16 commune pour l'étape de moulage et l'étape de surmoulage et deux empreintes fixes 17, 18 destinées respectivement à la réalisation de la peau d'aspect 11 et de l'insert 13. Ainsi, une empreinte fixe 17, 18 est utilisée pour chaque matériau à injecter. Une empreinte fixe 17, 18 est associée respectivement à une vis de plastification 19, 20 pour l'alimentation du moule en matière plastique. Plus précisément, l'empreinte mobile 16 est refermée sur l'empreinte fixe 17 de façon à former une cavité correspondant à la forme de la peau d'aspect 11. De la matière plastique est ensuite injectée dans la cavité. La peau d'aspect 11 obtenue lors de cette étape de moulage est démoulée de la première empreinte fixe 17 tout en restant dans l'empreinte mobile 16. L'empreinte mobile 16 contenant la peau d'aspect 11 est déplacée par un mouvement de rotation M1 vers la deuxième empreinte fixe 18. Pour assurer le maintien de la peau d'aspect 11 dans la matrice lors du transfert, une contre-dépouille est ménagée sur des bords extérieurs de la peau d'aspect 11. Celle-ci peut être obtenue à l’aide de chariots ou être "déclipsable" grâce à l’élasticité du matériau élastomère. L'empreinte mobile 16 contenant la peau d'aspect 11 est ensuite refermée sur l'empreinte fixe 18 de façon à former une cavité correspondant à la forme de l'insert 13. De la matière plastique est ensuite injectée dans la cavité. L'empreinte mobile 16 est ensuite écartée de l'empreinte fixe 18 et la pièce finie obtenue 10 est éjectée du moule. Comme cela est illustré par la , il est possible de prévoir deux empreintes mobiles 16 identiques en combinaison avec deux empreintes fixes 17 et 18 afin d’injecter le matériau de l'insert 13 d’une pièce en même temps que le matériau de la peau d'aspect 11 de la pièce suivante de façon à augmenter la cadence de production. Plus précisément, on distingue en partie haute de la un premier cycle de démarrage de la production visant à réaliser une peau d'aspect 11. Au cours du cycle série représenté en partie basse de la , on effectue une rotation des empreintes mobiles 16 de façon à ce que la première empreinte mobile 16 contenant la peau d'aspect 11 referme la deuxième empreinte fixe 18 et que la deuxième empreinte mobile 16 referme la première empreinte fixe 17. Il est ensuite possible de surmouler un insert 13 sur la peau d'aspect 11 préalablement réalisée par injection de matière plastique dans la cavité délimitée par la première empreinte mobile 16 et la deuxième empreinte fixe 18, tout en réalisant simultanément une autre peau d'aspect 11 par injection de matière plastique dans la cavité délimitée par la deuxième empreinte mobile 16 et la première empreinte fixe 17. Une fois la pièce 10 obtenue, une rotation des empreintes mobiles 16 permet d'engager un nouveau cycle. Comme cela est illustré par la , dans le cas d'une presse bi-matière non rotative, on utilise un système de translation de l’empreinte mobile 16 pour effectuer son transfert de la première empreinte fixe 17 vers la deuxième empreinte fixe 18. Plus précisément, l'empreinte mobile 16 est refermée sur l'empreinte fixe 17 de façon à former une cavité correspondant à la forme de la peau d'aspect 11. De la matière plastique est ensuite injectée dans la cavité. La peau d'aspect 11 obtenue lors de cette étape de moulage est démoulée de la première empreinte fixe 17 tout en restant dans l'empreinte mobile 16. L'empreinte mobile 16 contenant la peau d'aspect 11 est déplacée par un mouvement de translation M2 vers la deuxième empreinte fixe 18. L'empreinte mobile 16 est ensuite refermée sur l'empreinte fixe 18 de façon à former une cavité correspondant à la forme de l'insert 13. De la matière plastique est ensuite injectée dans la cavité. L'empreinte mobile 16 est ensuite écartée de l'empreinte fixe 18 et la pièce finie obtenue 10 est éjectée du moule. En raison de la pression d’injection et de la température élevée du matériau de l'insert 13, la peau d'aspect 11 est localement refondue en particulier face à un point d'injection 23 du matériau de l'insert 13, ce qui peut entraîner un défaut d’aspect en face extérieure avec une visibilité partielle ou un transpercement de la deuxième matière à travers la peau d'aspect 11. Afin d'éviter cela, le point d'injection 23 du matériau d’insert 13 est situé sur une patte d'injection 24 déportée par rapport à la peau d'aspect 11, tel que cela est visible sur la . La patte d'injection 24 sera recoupée après démoulage. En variante, le point d'injection 23 du matériau d’insert 13 est situé dans une zone de la pièce non visible de l'extérieur. Comme cela est illustré par la , il est possible d’utiliser deux moules distincts montés sur deux presses mono-matières séparées. Une première presse comporte un premier moule formé par une première empreinte mobile 16 et une première empreinte fixe 17 pour la réalisation de la peau d'aspect 11. Une deuxième presse comporte un deuxième moule formé par une deuxième empreinte mobile 16' et une deuxième empreinte fixe 18. Dans ce cas, l'empreinte mobile 16 du premier moule est refermée sur l'empreinte fixe 17 de façon à former une cavité correspondant à la forme de la peau d'aspect 11. De la matière plastique est ensuite injectée dans la cavité. La peau d'aspect 11 obtenue lors de cette étape de moulage est démoulée de la première empreinte fixe 17. La peau d'aspect 11 devient alors un produit semi-fini intermédiaire qui peut être stocké et transporté, puis est replacée manuellement ou de préférence par un système de bras robotisé dans la deuxième empreinte mobile 16'. La deuxième empreinte mobile 16' contenant la peau d'aspect 11 est ensuite refermée sur l'empreinte fixe 18 de façon à former une cavité correspondant à la forme de l'insert 13. De la matière plastique est ensuite injectée dans la cavité. L'empreinte mobile 16' est ensuite écartée de l'empreinte fixe 18 et la pièce finie obtenue 10 est éjectée du moule. Un tel mode de réalisation permet de réaliser la peau d'aspect 11 sur un site différent de celui où est réalisé le produit fini 10. Ce mode de réalisation permet également d’utiliser une presse d'injection de tonnage plus faible pour la réalisation de la peau d'aspect 11 mais diminue la cadence de production. Le procédé selon l'invention pourra être mis en œuvre sur un carrousel, muni de deux moules distincts. Il sera possible d'effectuer à la chaîne les opérations de découpe des pattes d’injection 24 puis un éventuel montage d’insert 13 ou de mécanisme, afin de réaliser une pièce 10 équipée ou un sous-ensemble complet avec un temps de cycle réduit. 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 par moulage d'une pièce (10) caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de moulage par injection d'un premier élément (11), dit "peau d'aspect", réalisé dans un premier matériau, notamment un matériau plastique souple, puis - une étape de surmoulage par injection contre une face de contact (12) de la peau d'aspect (11), d'un deuxième élément, dit "insert", réalisé dans un deuxième matériau, notamment un matériau plastique rigide, - une température de fusion du matériau de l'insert (13) étant plus élevée qu'une température de fusion du matériau de la peau d'aspect (11), de sorte que la face de contact (12) de la peau d'aspect (11) est au moins partiellement refondue lors de l'étape de surmoulage de l’insert (13). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la peau d'aspect (11) est réalisée dans un matériau élastomère. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'insert (13) est réalisé dans un matériau chargé en fibres de renforcement. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la peau d'aspect (11) présente une épaisseur variant entre 0.5 mm et 3 mm. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'insert (13) présente une épaisseur variant entre 1 mm et 10 mm. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un point d'injection (23) du matériau de l'insert (13) est situé sur une patte d'injection (24) déportée par rapport à la peau d'aspect (11). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un point d'injection (23) du matériau de l'insert (13) est situé dans une zone de la pièce non visible. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre avec un moule comportant une empreinte mobile (16) commune pour l'étape de moulage et l'étape de surmoulage ainsi qu'une première empreinte fixe (17) et une deuxième empreinte fixe (18) destinées respectivement à l'étape de moulage et l'étape de surmoulage. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la peau d'aspect (11) obtenue lors de l'étape de moulage est démoulée de la première empreinte fixe (17) tout en restant dans l'empreinte mobile (16) pour être transférée vers la deuxième empreinte fixe (18). Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le transfert de la peau d'aspect (11) est effectué par un mouvement de rotation et/ou de translation. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'une contre-dépouille est ménagée sur des bords extérieurs de la peau d'aspect (11). Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre avec deux empreintes mobiles (16) identiques de façon à pouvoir injecter le matériau de l'insert (13) d’une pièce en même temps que le matériau de la peau d'aspect (11) d'une pièce suivante de façon à augmenter une cadence de production. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre avec deux moules distincts montés sur deux presses mono-matières séparées. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre sur un carrousel. Pièce obtenue avec le procédé de fabrication tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.