Brevet FR3132462A1 — publié le 20230811

Un Procédé de fabrication d’une pièce comprenant les étapes suivantes : - prévoir un élément de moulage (100) et une feuille souple (200) étanche à l’air constituée d’un feuil comprenant une couche sèche (201) d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier (202) doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers l’élément de moulage, et ladite feuille étant reliée périphériquement à l’élément de moulage rigide de façon étanche à l’air pour qu’ils définissent entre eux une zone de moulage dont la forme est généralement définie par l’élément de moulage, - amener dans la zone de moulage un matériau de moulage solidifiable à l’état visqueux, - antérieurement, simultanément ou postérieurement à ladite amenée du matériau de moulage, appliquer un vide (120-122) dans la zone de moulage, - amener le matériau de moulage (R) à solidifier, et - extraire de zone de moulage un article (P) comprenant le matériau de moulage solidifié, dans lequel est ancré le feuil, où la couche sèche de matériau de type peinture dudit feuil est exposée à l’extérieur. (Fig. 2) Procédé et installation de fabrication d’une pièce moulée avec application de vide Domaine de l’invention La présente invention concerne d’une façon générale la fabrication de pièces moulées. Etat de la technique Il existe de très nombreuses techniques pour la réalisation de pièces en volume par remplissage d’une zone ou d’une cavité de moulage avec un matériau liquide ou visqueux puis prise ou durcissement du matériau. Il peut s’agir de pièces injectées par un matériau thermoplastique ou thermodurcissable, d’infusion de résine dans un moule où des éléments structurants ont été incorporés (notamment fibres minérales tels que tissus de verre, etc.), d’éléments en béton moulé, etc. Dans le cas particulier d’un procédé de type infusion, une résine est introduite dans la cavité de moulage dans laquelle les éléments structurants ont été placés, cette cavité est exposée à une source de vide en un ou plusieurs points, de telle sorte que la résine, à partir du ou des points d’amenée, se propage sur toute l’étendue de la cavité. On utilise à cet effet une feuille souple d’étanchéité (« vacuum bag » en terminologie anglo-saxonne) appliquée au-dessus des éléments structurants et reliée de façon étanche au moule sur l’ensemble de sa périphérie. Il est ensuite nécessaire d’éliminer cette feuille d’étanchéité. Dans le cas où l’aspect brut de la surface de la pièce côté feuille d’étanchéité ne pose pas de difficulté notamment par rapport au type de pièce réalisé (cas par exemple de l’intérieur de la coque d’un bateau), on la laisse telle quelle. Mais dans d’autres cas, il est nécessaire d’appliquer sur cette surface brute un traitement de finition (peinture, gelcoat, etc.), ce qui nécessite une étape supplémentaire dans la fabrication de la pièce. La présente invention vise à simplifier la réalisation de la pièce lorsqu’elle doit, sur sa face brute correspondant au côté où la feuille d’étanchéité de type « vacuum bag » est appliqué, présenter un certain aspect et/ou une certaine fonctionnalité. On propose à cet effet un procédé de fabrication d’une pièce, du type comprenant les étapes suivantes : - prévoir un élément de moulage et une feuille souple étanche à l’air constituée d’un feuil comprenant une couche sèche d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers l’élément de moulage, et ladite feuille étant reliée périphériquement à l’élément de moulage rigide de façon étanche à l’air pour qu’ils définissent entre eux une zone de moulage dont la forme est généralement définie par l’élément de moulage, - amener dans la zone de moulage un matériau de moulage solidifiable à l’état visqueux, - antérieurement, simultanément ou postérieurement à ladite amenée du matériau de moulage, appliquer un vide dans la zone de moulage, - amener le matériau de moulage à solidifier, et - extraire de zone de moulage un article comprenant le matériau de moulage solidifié, dans lequel est ancré le feuil, où la couche sèche de matériau de type peinture dudit feuil est exposée à l’extérieur. Des aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé comprennent les caractéristiques additionnelles suivantes : * le procédé comprend également une étape consistant à placer dans la zone de moulage, préalablement à l’amenée du matériau de moulage et à l’application du vide, un matériau de renforcement destiné à être noyé dans le matériau de moulage. * le matériau de moulage est constitué d’une résine, en particulier d’une résine imprégnable. On entend ici par « résine » tout produit, naturel, artificiel ou synthétique capable de durcir par polymérisation dans des conditions données qui diffèrent selon le type de résine. * l’amenée de la résine est réalisée par un processus compris dans le groupe suivant : infusion, pré-imprégnation, moulage au contact, moulage par transfert de résine, enroulement filamentaire. * le dossier du feuil est un dossier fibreux, à fibres libres ou structurées, les aménagements d’ancrage comprenant des fibres débordant par rapport à la couche de matériau de type peinture. Ces fibres peuvent être de nature, de formes et de dimensions quelconques, pour autant qu’elles aient pour au moins certaines d’entre elles à s’ancrer dans le matériau de moulage au cours de sa progression dans la zone * l’élément de moulage et la feuille étanche débordent des contours de la pièce à réaliser par des zones marginales. * le procédé comprend une étape de découpage périphérique de la pièce pour éliminer la matière correspondant au moins en partie auxdites zones marginales. * la source de vide est reliée à la zone de moulage par au moins une prise de vide traversant ledit feuil. * le procédé comprend également une étape consistant, préalablement à l’étape d’amenée du matériau de moulage, à disposer contre l’élément de moulage un autre feuil comprenant une couche sèche d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers la feuille souple étanche à l’air. * le feuil constituant la feuille souple étanche à l’air et l’autre feuil sont identiques. On propose selon un deuxième aspect une installation pour la fabrication d’une pièce avec un matériau de moulage, comprenant :- un élément de moulage, - une feuille souple étanche à l’air et reliée périphériquement à l’élément de moulage rigide de façon étanche à l’air pour qu’ils définissent entre eux une zone de moulage dont la forme est généralement définie par l’élément de moulage, - une source de vide reliée à la zone de moulage, de manière à ce qu’un vide puisse être exercé dans la zone de moulage pendant ou après une amenée de matériau de moulage dans ladite zone, installation caractérisée en ce que la feuille souple étanche à l’air est constituée d’un feuil comprenant une couche sèche d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers l’élément de moulage et étant apte à s’ancrer dans le matériau de moulage à mesure de la propagation de ce dernier dans la zone de moulage. Des aspects préférés mais non limitatifs de cette installation comprennent les caractéristiques additionnelles suivantes : * l’installation comprend également un matériau de renforcement placé dans la zone de moulage et destiné à être noyé dans le matériau de moulage. * le matériau de moulage est constitué d’une résine, en particulier d’une résine imprégnable, ou encore d’un polymère thermoplastique à l’état fondu. * l’amenée de la résine est réalisée par un processus compris dans le groupe suivant : infusion, pré-imprégnation, moulage au contact, moulage par transfert de résine, enroulement filamentaire. * le dossier du feuil est un dossier fibreux, les aménagements d’ancrage comprenant des fibres débordant par rapport à la couche de matériau de type peinture. * l’élément de moulage et la feuille étanche débordent des contours de la pièce à réaliser par des zones marginales. * la source de vide est reliée à la zone de moulage par au moins une prise de vide traversant ledit feuil. Enfin on propose l’utilisation d’un feuil comprenant une couche sèche d’un matériau de type peinture ancrée dans un dossier doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, pour son application contre une face d’une pièce opposée à un élément de moule afin de définir entre le feuil et l’élément de moule un espace de moulage de moulage étanche dans lequel un matériau de moulage peut être amené et dans lequel un vide peut être appliqué. D’autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : est une vue schématique de dessus d’une installation de réalisation d’une pièce par un procédé dit d’infusion selon l’invention, est une vue schématique en coupe longitudinale de l’installation de la , est une vue schématique de dessus de la pièce réalisée, après détourage, est une vue schématique en coupe longitudinale de la pièce de la , est une vue en coupe transversale à échelle agrandie d’un feuil utilisé dans l’installation des Figs. 1 et 2, et est une vue en coupe transversale à échelle agrandie d’une partie de la pièce réalisée dans laquelle est ancré le feuil. On notera que les échelles verticales des dessins ne reflètent pas nécessairement la réalité mais ont été adaptées pour une bonne compréhension de l’invention. Description détaillée d’une forme de réalisation En référence aux Figures, on va maintenant décrire schématiquement un procédé de réalisation d’une pièce en volume selon un exemple de réalisation de l’invention. L’installation comprend tout d’abord un moule rigide 100 pour la pièce comportant un fond de moule 101 définissant la forme extérieure de la pièce à réaliser, un récipient ou réservoir 110 contenant une résine R destinée à former la pièce, et un ensemble de conduites 111 reliant le récipient 110 à un ensemble de points d’injection 112 prévus dans une feuille d’étanchéité 200, que l’on décrira plus en détail dans la suite, placée au-dessus du moule 100. Ces points d’injection 112 comprennent chacun typiquement un raccord monté de façon étanche dans la feuille d’étanchéité et apte à mettre en communication l’extrémité correspondante de la conduite homologue 111 avec une cavité de moule définie conjointement par le moule rigide 100 et la feuille d’étanchéité 200. L’installation comprend en outre une pompe à vide 120 reliée par une conduite de vide 121 à un ou plusieurs points d’application de vide 122. Ce point d’application de vide est en communication avec une zone périphérique 123 de la cavité de moule, formée par un cordon d’une matière incompressible perméable à l’air telle qu’un feutre drainant, un grillage drainant ou un tuyau spiralé. Cette zone 123 est destinée à répartir l’application du vide sur l’ensemble de la périphérie de la cavité de moulage en vue d’une progression homogène de la résine R lors du processus d’infusion. La référence 130 désigne un ruban adhésif épais à haute déformabilité destiné à assurer l’étanchéité entre la périphérie de la feuille d’étanchéité 200 et la périphérie du moule 100, ce ruban étant disposé à l’extérieur du cordon incompressible formant la zone 123. L’installation comprend en outre un matériau d’âme 140 pour la pièce à réaliser, disposé entre le fond du moule 100 et la feuille d’étanchéité 200. Ce matériau comprend typiquement une ou plusieurs couches141 d’un matériau de renforcement et/ou de rigidification, telles que des nappes superposées d’un tissu tel qu’un tissu de verre, de carbone, etc. On peut prévoir également de façon avantageuse une ou plusieurs nappes formant drain, en général plus épaisse(s) et plus ajourée(s) que le matériau de renforcement 140, destinée(s) de façon connue en soi à faciliter la circulation de la résine vers toutes les zones de la pièce lors du processus d’infusion. Les moyens de drainage peuvent également comprendre une mousse de faible densité constituant des canaux pour la résine. La pièce est réalisée en amenant la résine R contenue dans le récipient 110 à pénétrer dans la cavité de moule définie entre le fond de moule 101 et la feuille d’étanchéité 200 et en se propageant dans la cavité de façon favorisée par l’application du vide. Après solidification de la résine R, les différents éléments de l’installation sont retirés, et la pièce P constituée de la résine R dans laquelle le matériau d’âme 140 est noyé, ainsi que de la feuille 200, est retirée du moule. La pièce est alors détourée pour éliminer ses parties marginales (zone détourée 150 sur les Figs. 3 et 4), la face de la pièce côté moule étant désignée par la référence 151. Selon un aspect de l’invention, et en référence à la , la feuille d’étanchéité 200 est constituée d’un feuil comprenant une partie 201 comportant une ou plusieurs couches sèches d’un matériau de type peinture, solidaire d’un dossier 202 doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers le moule 100, et ce feuil étant comme on l’a dit relié périphériquement au moule 100 de façon étanche à l’air, à l’aide de moyens similaires à ceux utilisés pour une feuille d’étanchéité de type « vacuum bag » traditionnelle. On entend ici par « matériau de type peinture » un matériau opaque (pigmenté) ou transparent ou translucide (vernis) qui s’applique normalement sous forme liquide ou en gel, par opposition notamment aux films minces de matière plastique, monocouche ou stratifiés. Ce feuil est réalisé par exemple conformément aux enseignements du document WO2016110799A1. Si nécessaire, on adapte ces moyens d’étanchéité (épaisseur, malléabilité, forces d’adhésion, etc.) pour tenir compte du fait que le feuil 200 peut présenter une rigidité plus grande que celle d’une feuille d’étanchéité traditionnelle, en général plus mince et plus souple. De la sorte, au cours du processus, le feuil 200 grâce au vide est intimement appliqué contre la résine en cours d’infusion, et une fois le processus achevé et la résine prise, la face supérieure de la pièce (côté opposé au moule 100) comporte, de façon intimement liée à la structure de la pièce grâce au dossier, une couche décor et/ou fonctionnelle (cas où la peinture sèche a des propriétés particulières) intégrée. Ainsi on a illustré sur la la pièce P constituée de la résine R dans laquelle sont noyés les éléments d’âme 140 et sur la surface (opposée au moule) de laquelle est ancré solidement le feuil 200, les fibres du dossier 202 qui initialement débordaient par rapport à la partie 201 du feuil étant au moins partiellement emprisonnées dans la résine R. Ainsi le feuil 200 tient le rôle à la fois de feuille d’étanchéité (« vacuum bag » dans le processus de fabrication) et de couche de finition de la pièce sur la même face. Cette couche peut avoir différentes fonctions : décor, protection, mais aussi fonctionnalisation de la surface de la pièce par intégration à la ou aux couches de peinture de couches particulières, comme décrit par exemple dans les différents brevets publiés au nom de la société Corso Magenta. On notera que dans la forme de réalisation illustrée, les points d’amenée de résine 112 traversent le feuil 200 en des emplacements situés à distance de la périphérie de la pièce. Ces points d’amenée peuvent, dans la pratique, être disposés soit comme illustré, soit en périphérie, soit selon une combinaison de tels emplacements, le choix étant dicté notamment par la forme et les dimensions de la pièce. Dans une variante de réalisation et de façon non illustrée, il est également possible, préalablement à l’étape d’amenée du matériau de moulage, de disposer contre le moule 100 un autre feuil identique ou similaire au feuil 200, de telle manière que ce feuil supplémentaire vienne s’ancrer dans la résine R sur la face opposée de la pièce, pour ainsi lui conférer un aspect particulier et/ou une fonctionnalité particulière. L’invention dont le principe de base a été décrit ci-dessus peut connaître de nombreuses variantes et modifications. En particulier : - le matériau 123 formant des zones incompressibles peut également être prévu sur l’étendue de la pièce pour former des canaux de distribution à la fois pour la circulation de la résine et pour la répartition du vide ; plus généralement, l’agencement de drains et de tels canaux sera conçu par l’homme du métier en fonction des différentes contraintes en présence (forme et dimensions de la pièce, viscosité de la résine, etc.) pour optimiser la progression du ou des fronts de résine ; - Les zones 152 de la pièce P correspondant aux emplacements des points d’injection de résine 112 peuvent faire l’objet si nécessaire, après réalisation de la pièce, de tout traitement particulier tel qu’un complément de peinture ; - le feuil 200 au niveau de son dossier 202 peut être aménagé pour contribuer à cette fonction de contrôle du ou des fronts de résine, en concevant de façon particulière le dossier (épaisseur, densité de matière, forme et agencement des fibres, etc.). - dans le cas où la taille de la pièce à fabriquer est telle que deux lés de feuil 200 ou davantage doivent être juxtaposés, il est nécessaire d’assurer une étanchéité entre les bords homologues de deux lés adjacents ; différentes approches peuvent être envisagées et notamment un recouvrement des bords avec interposition d’un adhésif. On va maintenant donner un certain nombre d’exemples de matériaux et de paramètres pouvant être utilisés dans un procédé d’infusion tel que décrit ci-dessus. - type de résine infusée : résines bi-composant telles que résines époxydes, polyester, vinyl-ester, éventuellement biosourcées, résines thermodurcissables ou encore résines thermoplastiques telles que résines acryliques, notamment celles commercialisées sous la marque Elium® par la société Arkema ; - type de matériau de renforcement 300 : • en feuille ou nappe : tissus (taffetas, satin, sergé, maillé, tricoté, etc.), non-tissés, • particulaires : fibres ou grains de verre, carbone, aramide, Kevlar®, lin, avec des grammages de l’ordre de 20 à 600 g/m2, - type de peinture du feuil 200 et gamme d’épaisseurs : bi-composant (époxy ou polyuréthanne) ou mono-composant (acrylique, époxy, polyuréthanne) ; épaisseur de l’ordre de 30 à 120 µm ; on notera ici que dans le cas où le procédé d’infusion implique un chauffage, ou dans le cas où la prise de la résine engendre de la chaleur, on choisit la nature de la peinture et le cas échéant de son dossier fibreux) ; - type de dossier fibreux du feuil 200, densité et épaisseur : tissu, mat ou particules de verre, carbone, aramide, Kevlar®, lin sous formes diverses, avec un grammage de l’ordre de 15 à 150 g/m2. Plus généralement, On notera que la nature et l’épaisseur du dossier fibreux du feuil sont choisies de façon adaptée à la nature et à la viscosité de la résine. Notamment, la texture, la densité et l’épaisseur de la partie libre du dossier 202 du feuil 200 peuvent être choisies en fonction notamment de la viscosité et des autres propriétés de la résine lors de sa venue en contact avec le feuil, notamment pour que ce matériau remplisse bien cette partie libre et qu’on assure un ancrage efficace. Par exemple, on prévoit une texture d’autant plus aérée que la résine est visqueuse. Bien entendu, la présente invention n’est pas limitée à la forme de réalisation décrite et illustrée sur les dessins, mais peut faire l’objet de nombreuses variantes et modifications. En particulier, l’invention peut s’appliquer, de façon non limitative, notamment à l’un quelconque des procédés suivants : infusion, pré-imprégnation, moulage au contact, moulage par transfert, à base de résine ou de polymère thermoplastique à l’état fondu , enroulement filamentaire, pour fabriquer des pièces diverses et notamment des pièces de grandes dimensions en longueur et largeur en comparaison de leur épaisseur telles que des coques de bateaux, des pales d’hélices éoliennes, etc. Procédé de fabrication d’une pièce, du type comprenant les étapes suivantes : - prévoir un élément de moulage (100) et une feuille souple (200) étanche à l’air constituée d’un feuil comprenant une couche sèche (201) d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier (202) doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers l’élément de moulage, et ladite feuille étant reliée périphériquement à l’élément de moulage rigide de façon étanche à l’air (130) pour qu’ils définissent entre eux une zone de moulage dont la forme est généralement définie par l’élément de moulage, - amener dans la zone de moulage un matériau de moulage solidifiable (R) à l’état visqueux, - antérieurement, simultanément ou postérieurement à ladite amenée du matériau de moulage, appliquer un vide (120-122) dans la zone de moulage, - amener le matériau de moulage à solidifier, et - extraire de zone de moulage un article (P) comprenant le matériau de moulage solidifié, dans lequel est ancré le feuil(200), où la couche sèche de matériau de type peinture (201) dudit feuil est exposée à l’extérieur. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend également une étape consistant à placer dans la zone de moulage, préalablement à l’amenée du matériau de moulage et à l’application du vide, un matériau de renforcement (140, 141) destiné à être noyé dans le matériau de moulage. Procédé selon l’une des revendication 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau de moulage (R) est constitué d’une résine, en particulier d’une résine imprégnable. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’amenée de la résine est réalisée par un processus compris dans le groupe suivant : infusion, pré-imprégnation, moulage au contact, moulage par transfert de résine, enroulement filamentaire. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dossier (202) du feuil est un dossier fibreux, les aménagements d’ancrage comprenant des fibres débordant par rapport à la couche de matériau de type peinture. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’élément de moulage (100) et la feuille étanche (200) débordent des contours de la pièce à réaliser par des zones marginales. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de découpage périphérique de la pièce pour éliminer la matière correspondant au moins en partie auxdites zones marginales. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la source de vide (120) est reliée à la zone de moulage par au moins une prise de vide (122) traversant ledit feuil. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend également une étape consistant, préalablement à l’étape d’amenée du matériau de moulage, à disposer contre l’élément de moulage (100) un autre feuil comprenant une couche sèche d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers la feuille souple étanche à l’air. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le feuil (200) constituant la feuille souple étanche à l’air et l’autre feuil sont identiques. Installation pour la fabrication d’une pièce avec un matériau de moulage, comprenant : - un élément de moulage (100), - une feuille souple (200) étanche à l’air et reliée périphériquement à l’élément de moulage rigide de façon étanche à l’air (130) pour qu’ils définissent entre eux une zone de moulage dont la forme est généralement définie par l’élément de moulage, - une source de vide (120) reliée à la zone de moulage, de manière à ce qu’un vide puisse être exercé dans la zone de moulage pendant ou après une amenée de matériau de moulage dans ladite zone, installation caractérisée en ce que la feuille souple (200) étanche à l’air est constituée d’un feuil comprenant une couche sèche (201) d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier (202) doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers l’élément de moulage et étant apte à s’ancrer dans le matériau de moulage à mesure de la propagation de ce dernier dans la zone de moulage. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce qu’elle comprend également un matériau de renforcement (140, 141) placé dans la zone de moulage et destiné à être noyé dans le matériau de moulage. Installation selon l’une des revendications 11 et 12, caractérisée en ce que le matériau de moulage est constitué d’une résine (R), en particulier d’une résine imprégnable. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que l’amenée de la résine est réalisée par un processus compris dans le groupe suivant : infusion, pré-imprégnation, moulage au contact, moulage par transfert de résine, enroulement filamentaire. Installation selon l’une des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que le dossier (202) du feuil (200) est un dossier fibreux, les aménagements d’ancrage comprenant des fibres débordant par rapport à la couche de matériau de type peinture. Installation selon l’une des revendications 11 à 15, caractérisée en ce que l’élément de moulage (100) et la feuille étanche (200) débordent des contours de la pièce à réaliser par des zones marginales. Installation selon l’une des revendications 11 à 16, caractérisée en ce que la source de vide (120) est reliée à la zone de moulage par au moins une prise de vide (122) traversant ledit feuil. Utilisation d’un feuil (200) comprenant une couche sèche d’un matériau de type peinture (201) ancrée dans un dossier (202) doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, pour son application contre une face d’une pièce opposée à un élément de moule afin de définir entre le feuil et l’élément de moule un espace de moulage de moulage étanche dans lequel un matériau de moulage peut être amené et dans lequel un vide peut être appliqué.