Brevet FR3152239A1 — publié le 20250228

Un procédé permet de fabriquer une pièce renforcée à partir d’une pièce comportant au moins une zone devant être renforcée. Ce procédé comprend une étape (10-30) dans laquelle on définit sur un pavé métallique, par impression 3D, au moins une nervure de rigidification de forme choisie, afin de produire un pavé nervuré, puis on solidarise fixement ce pavé nervuré produit dans la zone, afin de produire la pièce renforcée. Figure 1 PROCÉDÉ DE FABRICATION D’UNE PIÈCE RENFORCÉE PAR SOLIDARISATION DE PAVÉ(S) NERVURÉ(S) Domaine technique de l’invention L’invention concerne les pièces renforcées par des nervures de rigidification, et plus précisément la fabrication de telles pièces renforcées. Etat de la technique Dans certains domaines, comme par exemple celui des véhicules (éventuellement de type automobile), on utilise des pièces ayant au moins une zone qui est renforcée afin de présenter une meilleure résistance. Cette zone à renforcer est généralement une partie de la pièce ayant une épaisseur réduite. Une solution pour obtenir le renforcement d’une pièce consiste à définir, par impression 3D (ou tridimensionnelle), au moins une nervure de rigidification de forme choisie directement dans chaque zone à renforcer. C’est ce qui est proposé, notamment, dans le document brevet US-B2 11,351,611. La technique d’impression 3D utilise une torche qui est assez encombrante, et donc elle ne peut être mise en œuvre directement sur une pièce qu’à condition que sa zone à renforcer ne soit pas difficile d’accès ou qu’elle équipe un système dans un espace qui est peu encombré et qui n’empêche pas le passage de la torche. De plus, cet encombrement de la torche limite les dimensions et formes des nervures de rigidification que l’on peut définir directement sur la pièce à renforcer, et induit dans certains endroits exigus des dépôts de matière excessifs. Par ailleurs, la technique d’impression 3D provoque d’importants gradients thermiques qui engendrent fréquemment des déformations locales de la pièce à renforcer et des contraintes résiduelles qui peuvent induire une délamination des couches pendant le dépôt et une forte dégradation de la tenue en fatigue. En outre, lorsque le renforcement est réalisé sur une chaîne de montage, il induit un ralentissement notable de la chaîne de production principale. Enfin, la technique d’impression 3D n’est compatible qu’avec certains métaux, ce qui s’avère limitant. L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation. Présentation de l’invention Elle propose notamment à cet effet un procédé destiné à permettre la fabrication d’une pièce renforcée à partir d’une pièce comportant au moins une zone devant être renforcée. Ce procédé se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle on définit sur un pavé métallique, par impression 3D, au moins une nervure de rigidification de forme choisie, afin de produire un pavé nervuré, puis on solidarise fixement le (chaque) pavé nervuré produit dans la (chaque) zone à renforcer, afin de produire une pièce renforcée. Grâce à l’invention, on peut désormais réaliser des nervures de rigidification ayant quasiment n’importe quelle forme car on n’est plus contraint localement par un encombrement ou une exiguïté, et on peut utiliser la technique d’impression 3D sans risque de provoquer des déformations locales de la pièce renforcée et des contraintes résiduelles dans cette dernière. Le procédé selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - dans son étape, on peut utiliser une technique d’impression 3D de type dit fabrication additive par arc-fil ou bien de type dit fabrication additive par arc-poudre ; - dans son étape, on peut solidariser fixement le pavé nervuré par soudage ; - en présence de la dernière option, dans son étape, on peut solidariser fixement le pavé nervuré au moyen de points de soudure, ou de cordons de soudure ; - dans son étape, on peut emboutir le pavé avant de réaliser l’impression 3D. L’invention propose également un véhicule comprenant au moins un équipement comportant au moins une pièce renforcée obtenue par la mise en œuvre d’un procédé du type de celui présenté ci-avant. Par exemple, cet (chaque) équipement peut être choisi parmi une carrosserie, une partie d’un train avant ou arrière, et un organe mécanique. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus pour la plupart en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur »), d’où certains niveaux de gris), sur lesquels : FIG. 1 illustre schématiquement un exemple d’algorithme mettant en œuvre un procédé de fabrication selon l’invention, FIG. 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, un pavé métallique devant être solidarisé à une pièce à renforcer, avant la définition de nervure(s) de rigidification, FIG. 3 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, le pavé métallique de la FIG. 2 pendant la définition de nervure(s) de rigidification par impression 3D, FIG. 4 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, le pavé métallique nervuré de la FIG. 3 juste avant sa solidarisation à une pièce à renforcer dans une zone à renforcer, et FIG. 5 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une partie de la pièce renforcée de la FIG. 4 , après solidarisation fixe du pavé métallique nervuré de la FIG. 3 dans une zone à renforcer. Description détaillée de l’invention L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de fabrication destiné à permettre la fabrication de pièces renforcées PR à partir de pièces PC métalliques et comportant au moins une zone ZR devant être renforcée. Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que les pièces renforcées PR sont destinées à équiper des véhicules, éventuellement de type automobile (par exemple des voitures). Mais l’invention n’est pas limitée à cette application. Elle concerne en effet tout système, et notamment les véhicules (terrestres, maritimes (ou fluviaux), ou aériens), les appareils (éventuellement électroménagers (y compris grand public)), les installations (y compris industrielles), et les bâtiments. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que les pièces renforcées PR sont destinées à faire partie de carrosseries de véhicules. Mais une pièce renforcée PR peut, par exemple, être une partie d’un train avant ou arrière d’un véhicule, ou un organe mécanique, comme par exemple un triangle de suspension de véhicule ou un berceau avant d’une structure de véhicule. Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé de fabrication destiné à permettre la fabrication de pièces renforcées PR à partir de pièces PC métalliques et comportant au moins une zone ZR devant être renforcée. Comme illustré non limitativement sur la FIG. 1 , un procédé (de fabrication), selon l’invention, comprend une étape 10-30 comportant une sous-étape 20 dans laquelle on définit sur un pavé PM métallique, par impression 3D (ou tridimensionnelle), au moins une nervure de rigidification ND de forme choisie, afin de produire un pavé nervuré PN. On a schématiquement illustré sur la FIG. 2 un exemple de pavé PM métallique avant la définition d’une nervure de rigidification ND par impression 3D. On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la FIG. 2 le pavé PM a une forme allongée et courbe, non géométrique, adaptée à la zone à renforcer ZR de la pièce PC des figures 4 et 5. Mais un pavé PM peut présenter n’importe quelle forme géométrique ou non géométrique. Par ailleurs, on a schématiquement illustré sur la FIG. 3 le pavé PM de la FIG. 2 sur une première face F1 (ici supérieure) de laquelle un outil OI d’impression 3D (ici une torche à col de cygne) est en train de définir un exemple de nervure de rigidification ND. On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 3 et 4, on n’a défini sur le pavé PM qu’une seule nervure de rigidification ND ayant une forme particulière à courbures multiples. Mais on peut définir plusieurs (au moins deux) nervures de rigidification ND sur un même pavé PM, et chaque nervure de rigidification ND peut ne présenter qu’une seule courbure ou bien être rectiligne ou en forme de L, V, U, X, Y, Z, ou W, par exemple. L’étape 10-30 comprend aussi une sous-étape 30 dans laquelle on solidarise fixement le (un) pavé nervuré PN, produit dans la sous-étape 10, dans la (chaque) zone à renforcer ZR, afin de produire une pièce renforcée PR. On a schématiquement illustré sur la FIG. 5 un exemple de pièce renforcée PR résultant de la mise en œuvre du procédé selon l’invention (ici, solidarisation de la seconde face F2 (opposée à la première face F1) d’un unique pavé nervuré PN sur la face F3 d’une unique zone à renforcer ZR d’une pièce PC). Mais une pièce renforcée PR peut comporter plusieurs (au moins deux) zones à renforcer ZR comportant chacune au moins un pavé nervuré PN, et les différents pavés nervurés PN d’une pièce renforcée PR peuvent être différents ou identiques. Grâce à cette définition d’un pavé nervuré PN qui peut ensuite être rapporté sur la face F3 d’une zone à renforcer ZR d’une pièce PC, il est désormais possible de réaliser des nervures de rigidification ND ayant quasiment n’importe quelle forme (complexe ou non), car on n’est plus contraint localement par un encombrement ou une exiguïté. En outre, on peut désormais utiliser la technique d’impression 3D sans risque de provoquer des déformations locales de la pièce renforcée PR et des contraintes résiduelles dans cette dernière (PR). Par ailleurs, étant donné que l’on dispose de place pour déplacer l’outil OI par rapport au pavé PM (ou inversement), on peut minimiser le dépôt de matière et donc éviter toute surcharge finale du pavé nervuré PN. De plus, les pavés nervurés PN peuvent être réalisés en dehors de la chaîne de production principale d’un système (ici un véhicule), ce qui permet d’éviter de ralentir la production. Enfin, on dispose de plus de souplesse dans le choix du matériau des nervures de rigidification ND, car il suffit qu’il soit compatible avec le métal du pavé nervuré PN et que ce dernier métal soit solidarisable à la pièce à renforcer PC. Par exemple, dans la sous-étape 20 de l’étape 10-30 on peut utiliser une technique d’impression 3D de type dit fabrication additive par arc-fil (ou WAAM (« Wire Arc Additive Manufacturing »)). Dans une variante de réalisation on pourrait utiliser une technique d’impression 3D de type dit fabrication additive par arc-poudre, par exemple. Egalement par exemple, dans la sous-étape 30 de l’étape 10-30 on peut solidariser fixement le pavé nervuré PN par soudage. Dans ce cas, et comme illustré non limitativement sur la FIG. 5 , dans la sous-étape 30 on peut, par exemple, solidariser fixement le pavé nervuré PN au moyen de points de soudure PS. Dans une variante de réalisation non illustrée on pourrait solidariser fixement le pavé nervuré PN au moyen de cordons de soudure. On notera cependant que d’autres techniques de solidarisation fixe peuvent être envisagées, et notamment le collage. Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur la FIG. 1 , l’étape 10-30 peut aussi comprendre avant la sous-étape 20 une sous-étape 10 dans laquelle on peut commencer par emboutir le pavé PM avant de réaliser l’impression 3D. Cela permet en effet de lui conférer une forme qui est bien adaptée à celle de la face F3 de la zone à renforcer ZR de la pièce PC concernée. Mais lorsque la face F3 de la zone à renforcer ZR est plane, il n’est pas nécessaire d’emboutir le pavé PM. Procédé de fabrication d’une pièce renforcée (PR) à partir d’une pièce (PC) comportant au moins une zone (ZR) devant être renforcée, caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-30) dans laquelle on définit sur un pavé (PM) métallique, par impression 3D, au moins une nervure de rigidification (ND) de forme choisie, afin de produire un pavé nervuré (PN), puis on solidarise fixement ledit pavé nervuré (PN) produit dans ladite zone (ZR), afin de produire ladite pièce renforcée (PR). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-30) on utilise une technique d’impression 3D de type dit fabrication additive par arc-fil. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-30) on utilise une technique d’impression 3D de type dit fabrication additive par arc-poudre. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-30) on solidarise fixement ledit pavé nervuré (PN) par soudage. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-30) on solidarise fixement ledit pavé nervuré (PN) au moyen de points de soudure (PS). Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-30) on solidarise fixement ledit pavé nervuré (PN) au moyen de cordons de soudure. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-30) on emboutit ledit pavé (PM) avant de réaliser ladite impression 3D. Véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un équipement comportant au moins une pièce renforcée (PR) obtenue par mise en œuvre d’un procédé selon l’une des revendications 1 à 7. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit équipement est choisi parmi une carrosserie, une partie d’un train avant ou arrière, et un organe mécanique.