Brevet FR3162375A1 — publié le 20251128

PROCÉDÉ DE MAÎTRISE DE DÉFORMATIONS CAUSÉES PAR UNE FABRICATION ADDITIVE MÉTALLIQUE SUR UNE PIÈCE EMBOUTIE La présente invention concerne un procédé pour la maîtrise de déformations induites par l’élévation de la température d’une pièce emboutie (2) lors d’un apport de matière de renfort par fabrication additive sur une face (2.1) de ladite pièce, remarquable en ce que ledit procédé comprend une pré-déformation de la pièce emboutie préalablement à l’apport de matière de renfort, ladite pré-déformation présentant un écart géométrique (e) entre ladite pièce emboutie pré-déformée (2’) et une forme nominale de référence de ladite pièce emboutie, ladite pré-déformation étant configurée pour permettre un retour de ladite pièce emboutie pré-déformée à la forme nominale de référence, de manière à compenser les futures déformations de ladite pièce emboutie générées par l’élévation subséquente de température lors de l’apport de matière de renfort. (Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1) PROCÉDÉ DE MAÎTRISE DE DÉFORMATIONS CAUSÉES PAR UNE FABRICATION ADDITIVE MÉTALLIQUE SUR UNE PIÈCE EMBOUTIE La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles, plus particulièrement le domaine des pièces renforcées par fabrication additive pour les véhicules automobiles. De façon conventionnelle, il existe plusieurs méthodes pour renforcer une pièce préalablement formée et façonnée par emboutissage, pliage, etc. Une pratique fréquente consiste à souder ou à appliquer, par le biais d’une impression 3D, un élément de renfort à une zone spécifique de la pièce. Ce processus de renforcement par fabrication additive cherche à optimiser la quantité de matière ajoutée à la pièce de base dans une quête globale d’allégement des pièces mécaniques, notamment pour les structures des véhicules automobiles. Un tel procédé est mis en œuvre par fusion par exemple d’une poudre métallique ou d’un fil métallique au moyen de la technique dite DED « Directed Energy Deposition », qui utilise un laser, ou le WAAM « Wire Arc Additive Manufacturing », qui fait appel à un arc électrique. Cependant, l’ajout de matière par impression 3D entraîne une augmentation significative de la température sur la pièce de base. Cette élévation de température, inévitable et inhérente au choix du procédé, peut provoquer des déformations de la pièce après son renforcement, ce qui est nuisible aux opérations d’assemblage de ladite pièce avec d’autres composants environnants, donnant lieu à des non-conformités des assemblages. Le document de brevet publié FR 3 124 099 A1 propose de réaliser sur une face une surépaisseur de matière destinée à compenser des futures déformations causées par l’élévation de la température d’une pièce lors d’une impression 3D sur une face opposée de ladite pièce. Cependant, la solution proposée par le document présente une marge d’amélioration, notamment pour apporter plus de précision au maintien de la forme initiale de la pièce avant sa déformation due à l’élévation de la température. La présente 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 solution simple, performante et économique permettant d’éviter les déformations des pièces en tôle embouties lors d’un apport d’un métal de renfort par fabrication additive. À cet effet, l’invention a pour objet un procédé pour la maîtrise de déformations induites par l’élévation de la température d’une pièce emboutie lors d’un apport de matière de renfort par fabrication additive sur une face de ladite pièce, remarquable en ce que ledit procédé comprend une pré-déformation de la pièce emboutie préalablement à l’apport de matière de renfort, obtenant une pièce emboutie pré-déformée présentant un écart géométrique avec une forme nominale de référence de ladite pièce emboutie, ladite pré-déformation étant configurée pour permettre un retour de ladite pièce emboutie pré-déformée à la forme nominale de référence de manière à compenser les futures déformations de ladite pièce emboutie générées par l’élévation subséquente de température lors de l’apport de matière de renfort. Selon un mode de réalisation, la pré-déformation comprend une augmentation d’un angle de pliage entre deux moitiés de la pièce emboutie et/ou comprend une formation d’un angle de pliage ciblant une ou plusieurs portions de ladite pièce emboutie. Selon un mode de réalisation, l’augmentation de l’angle de pliage entre les deux moitiés de la pièce emboutie, ou l’angle de pliage formé au droit d’une portion correspondante de ladite pièce emboutie, est égal à au plus 30°. Avantageusement, l’écart géométrique entre la pièce emboutie pré-déformée et la forme nominale de référence de ladite pièce emboutie, est défini par l’augmentation et/ou la formation du ou des angle(s) de pliage. Selon un mode de réalisation, la pré-déformation est directement réalisée lors de l’emboutissage de la pièce. Selon un mode de réalisation, la fabrication additive comprend une technique WAAM de déposition par arc électrique d’un fil métallique, ou une technique DED de déposition par fusion sur lit de poudre ou sur fil métallique utilisant un laser. L’invention concerne également une pièce renforcée remarquable en ce qu’elle est obtenue au moyen d’un procédé selon l’invention. Selon un mode de réalisation, ladite pièce comprend une faible épaisseur comprise entre 1 mm et 4 mm. Préférentiellement, la pièce est fabriquée à partir d’une tôle métallique. L’invention a également trait à un véhicule automobile comprenant au moins une pièce selon l’invention. Les mesures de l’invention sont avantageuses en ce que la pré-déformation ciblée de la pièce emboutie, permet de compenser efficacement et avec précision les futures déformations causées par l’élévation subséquente de température lors de l’apport de matière de renfort. De plus, la pré-déformation pouvant être directement réalisée durant la phase d’emboutissage de la pièce, cela permet de garantir la rapidité du processus de fabrication et facilite considérablement l’assemblage du véhicule automobile. FIG. 1 représente une vue en perspective d’une pièce emboutie pré-déformée par rapport à une forme nominale de référence de ladite pièce emboutie ; FIG. 2 représente une vue en perspective de la pièce emboutie de la FIG. 1 après avoir subi des déformations générées par l’élévation subséquente de température lors d’un apport de matière de renfort, ladite pièce emboutie ayant par la suite retrouvée sa forme nominale de référence. Description détaillée La FIG. 1 représente une vue en perspective d’une pièce emboutie pré-déformée 2’ (visible en pointillés) par rapport à une forme nominale de référence 2 de ladite pièce emboutie. La pièce emboutie 2 comprend une face 2.1 destinée à recevoir un renfort métallique (visible à la FIG. 2 ) imprimé en 3D préférentiellement par une technique DED de déposition par fusion sur lit de poudre ou sur fil métallique utilisant un laser, et plus préférentiellement par une technique WAAM de déposition par arc électrique d’un fil métallique. L’impression du renfort sur la face 2.1 est préférentiellement effectuée à une température ambiante, tandis que la température de fusion du fil métallique d’impression engendre un gradient de température important entre les différentes faces de la pièce 2. Cela augmente les contraintes sur ladite pièce 2 causant des déformations indésirables. Il a été constaté par les inventeurs que plus les gradients étaient prononcés, plus le risque de déformation des pièces, postérieurement à l’impression 3D du renfort, était grand. De façon avantageuse, la présente invention propose de pré-déformer la pièce emboutie 2 de manière précise et ciblée, et cela préférentiellement pendant sa phase d’emboutissage, afin de compenser les futures déformations de ladite pièce emboutie générées par l’élévation subséquente de température lors de l’apport de matière de renfort. A cet égard, la pré-déformation est préférentiellement réalisée par une augmentation d’un angle de pliage α entre deux moitiés 2.2, 2.3 de la pièce emboutie 2, ou par une formation d’un angle de pliage β ciblant une ou plusieurs portions 2.4 de ladite pièce emboutie 2, ou par une combinaison des deux derniers. Dans cette configuration, la pré-déformation présente un écart géométrique e entre la pièce emboutie pré-déformée 2’ et la forme nominale de référence 2, cet écart géométrique e est défini par l’augmentation et/ou par la formation du ou des angle(s) de pliage α, β. La forme nominale de référence 2 de la pièce emboutie peut correspondre à une modélisation numérique de référence de ladite pièce emboutie. Dans l’exemple illustré à la FIG. 1 , l’augmentation de l’angle de pliage α est suivant un axe vertical Y, tandis que la formation de l’angle de pliage β ciblant la portion distale 2.4 est suivant un axe transversal Z. Préférentiellement, chacun de ces angles de pliage α, β est au moins égal à 5°, et ne dépasse pas 30°. Préférentiellement, la pré-déformation repose principalement sur une analyse empirique des données de déformations passées, ce qui permet avantageusement d’améliorer significativement la précision de l’anticipation des déformations des futures déformations dues à l’impression 3D métallique sur la face 2.1. La FIG. 2 représente une vue en perspective de la pièce emboutie de la FIG. 1 après avoir subi des déformations générées par l’élévation subséquente de température lors de l’apport de matière de renfort 4, ladite pièce emboutie 2 ayant par la suite retrouvée sa forme nominale de référence. Avantageusement, la pièce emboutie 2 correspond à une pièce renforcée au moyen du renfort 4 imprimé, ladite pièce est préférentiellement en tôle métallique fine ayant une épaisseur comprise entre 1 et 4 mm, et plus préférentiellement comprise entre 1 et 3 mm. De façon avantageuse, la pièce pré-déformée 2’ de la FIG. 1 , a ici retrouvée sa forme nominale de référence 2 suite à l’élévation subséquente de température lors de l’apport de matière de renfort 4, qui a permis le retour inverse de la pièce pré-déformée vers sa configuration initiale désignée. A l‘issu de la phase d’impression 3D métallique, la pièce emboutie 2 pourra ainsi être intégrée ultérieurement avec d’autres pièces dans les mêmes outillages que qu’une n’ayant pas reçu de renfort par impression 3D (n’ayant pas subi de déformations), en vue de leur assemblage sur le même véhicule automobile. Avantageusement, le procédé de l’invention permet d’éviter d’avoir des outillages nécessitant des contres appuis pour le maintien en position lors de la phase d’impression 3D métallique. La présente invention facilite considérablement l’assemblage de la structure des véhicules automobiles, notamment en permettant une diversité de pièces avec ou sans renfort (suivant la variante du véhicule) sans être contraint d’avoir plusieurs outillages dans la suite du processus d’assemblage, car les deux pièces (avec ou sans renfort) auront absolument la même géométrie, sans aucune déformation, et cela, grâce à la présente invention. Procédé pour la maîtrise de déformations induites par l’élévation de la température d’une pièce emboutie (2) lors d’un apport de matière de renfort (4) par fabrication additive sur une face de ladite pièce (2), caractérisé en ce que ledit procédé comprend une pré-déformation de la pièce emboutie préalablement à l’apport de matière de renfort (4), obtenant une pièce emboutie pré-déformée (2’) présentant un écart géométrique (e) avec une forme nominale de référence (2) de ladite pièce emboutie, ladite pré-déformation étant configurée pour permettre un retour de ladite pièce emboutie pré-déformée (2’) à la forme nominale de référence (2) de manière à compenser les futures déformations de ladite pièce emboutie (2) générées par l’élévation subséquente de température lors de l’apport de matière de renfort (4). Procédé selon la revendication 1, dans lequel la pré-déformation comprend une augmentation d’un angle de pliage (α) entre deux moitiés (2.2, 2.3) de la pièce emboutie (2) et/ou comprend une formation d’un angle de pliage (β) ciblant une ou plusieurs portions (2.4) de ladite pièce emboutie (2). Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’augmentation de l’angle de pliage (α) entre les deux moitiés (2.2, 2.3) de la pièce emboutie (2), ou l’angle de pliage (β) formé au droit d’une portion correspondante (2.4) de ladite pièce emboutie (2), est égal à au plus 30°. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la pré-déformation est directement réalisée lors de l’emboutissage de la pièce (2). Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la fabrication additive comprend une technique WAAM de déposition par arc électrique d’un fil métallique, ou une technique DED de déposition par fusion sur lit de poudre ou sur fil métallique utilisant un laser. Pièce renforcée (2) pour véhicule automobile, caractérisée en ce qu’elle est obtenue au moyen d’un procédé selon l’une des revendications 1 à 5. Pièce (2) selon la revendication 6, dans lequel ladite pièce (2) comprend une faible épaisseur comprise entre 1 mm et 4 mm. Véhicule automobile comprenant au moins une pièce (2) selon l’une des revendications 6 et 7.