Brevet FR3156366A1 — publié le 20250613

L’invention concerne un procédé de simulation numérique de la fabrication par injection d’une pièce (101, 105, 110) en plastique comprenant des particules en aluminium pour donner un aspect métallisé à ladite pièce (101, 105, 110). Selon l’invention, ledit procédé comprend les étapes suivantes : -une étape de simulation de l’écoulement de la matière plastique chargée en particules d’aluminium (103, 106, 111), -une étape d’élaboration d’une cartographie d’une grandeur représentative de l’orientation des particules d’aluminium (103, 106, 110) après injection, -une étape d’établissement d’un diagnostic sur la qualité de la pièce (101, 105, 110) obtenue en visualisant notamment des zones de ladite cartographie qui seraient susceptibles de contenir des défauts (104, 109, 112), Figure pour l’abrégé : Figure 1 procédé de simulation de la fabrication d’une pièce par injection plastique La présente invention concerne un procédé de simulation de la fabrication d’une pièce par injection plastique. Certaines pièces d’un véhicule, comme par exemple un parechoc avant ou un parechoc arrière, sont fabriquées par injection plastique. Lors de ce processus de fabrication, des particules d’aluminium peuvent être mélangées au plastique afin de donner une teinte métallisée à la pièce fabriquée. Or, les particules d’aluminium ont chacune une forme elliptique et peuvent mal se positionner par rapport au sens d’écoulement du plastique dans le moule, ce mauvais positionnement des particules d’aluminium pouvant conduire à l’apparition de défauts sur la pièce fabriquée de type traces noires. Ce genre de défaut est parfaitement visible pour le client, qui va alors avoir l’impression que son véhicule a été fabriqué dans la précipitation et de façon bâclée. La présence de traces noires sur les pièces du véhicule va dégrader le rendu visuel dudit véhicule et ne sera donc pas de nature à satisfaire le client. Un procédé de contrôle selon l’invention est un procédé de simulations numériques permettant d’abord de contrôler la qualité perçue d’une pièce fabriquée par injection plastique en présence de particules d’aluminium, puis de modifier la géométrie de la pièce, notamment l’empreinte dans le moule, et/ou la gémoétrie du système d’alimentation si cette qualité n’était pas satisfaisante jusqu’à obtenir une qualité satisfaisante. L’invention a pour objet un procédé de simulation numérique de la fabrication par injection d’une pièce en plastique comprenant des particules en aluminium pour donner un aspect métallisé à ladite pièce, ledit procédé étant piloté par un logiciel. Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes : -une étape de création d’un maillage spécifique d’une empreinte destinée à la fabrication de la pièce, -une étape de fixation d’au moins un paramètre conditionnant l’écoulement de la matière plastique comprenant les particules d’aluminium, --une étape de simulation de l’écoulement de la matière plastique chargée en particules d’aluminium dans le moule, -une étape d’élaboration d’une cartographie d’une grandeur représentative de l’orientation des particules d’aluminium après injection par rapport à la direction d’écoulement, -une étape d’établissement d’un diagnostic sur la qualité de la pièce obtenue en visualisant notamment des zones de ladite cartographie qui seraient susceptibles de contenir des défauts, -une étape d’arrêt dudit procédé si aucune zone susceptible de contenir des défauts n’est détectée, -une étape de modification dudit au moins un paramètre si au moins une zone susceptible de contenir des défauts est détectée, suivie d’une nouvelle étape d’élaboration d’une cartographie, suivie elle-même d’une nouvelle étape d’établissement d’un nouveau diagnostic sur la qualité de la pièce obtenue, lesdites étapes étant réitérées jusqu’à ce que la pièce ne montre plus aucun défaut. Un tel procédé est un procédé de simulations numériques qui est utilisé préalablement à un procédé de fabrication d’une pièce. Un procédé selon l’invention est fondé sur la fixation d’un certain nombre de paramètres d’entrée qui vont conditionner la formation de la pièce par injection plastique, puis sur une simulation de l’orientation des particules d’aluminium dans l’empreinte. Le diagnostic sur la qualité de la pièce s’effectue de la façon suivante : -Soit les particules d’aluminium sont orientées dans la direction d’écoulement, et dans ce cas la pièce à fabriquer sera de bonne qualité. La fabrication réelle de la pièce peut alors être lancée sur la base des paramètres qui auront été arrêtés pour réaliser la simulation numérique, -Soit les particules d’aluminium sont désorientées par rapport à la direction d’écoulement dans certaines zones de la matière plastique. Ces zones plus désorientées des articules d’aluminium apparaissent sur la cartographie et la pièce sera alors jugée de mauvaise qualité. Pour cette configuration, le procédé est alors répété au moins une fois après avoir modifié au moins l’un des paramètres d’entrée qui va conditionner la simulation numérique. Tant que la pièce obtenue par simulation numérique fait apparaitre des zones de désorientation plus élevée de particules d’aluminium, le procédé se répètera jusqu’à l’obtention d’une pièce de bonne qualité pour laquelle les particules d’aluminium seront orientées dans le sens d’écoulement au sein de la pièce. La grandeur qui est représentative de l’orientation des particules d’aluminium peut par exemple être une certaine mesure du tenseur d’orientation dans chaque zone de l’empreinte. La pièce issue de la simulation numérique pourra être jugée de bonne qualité même si elle montre des zones de désorientation accentuée de particules d’aluminium, à condition que lesdites zones ne soient plus visibles une fois que la pièce aura été fixée à son emplacement de destination pouvant par exemple être dans un véhicule. Les particules d’aluminium ont chacune une forme elliptique, et peuvent mal se positionner par rapport au sens d’écoulement de la matière plastique dans le moule, ce phénomène pouvant justifier une orientation non maitrisée des particules d’aluminium dans le moule. Selon une caractéristique possible de l’invention, le défaut à détecter dans la pièce est une trace sombre traduisant une désorientation locale de particules d’aluminium. Ces traces sombres dégradent l’apparence de la pièce, donnant l’impression au client que cette pièce a été fabriquée dans la précipitation, sans soin particulier. Si la pièce est destinée à être montée sur un véhicule qui est une structure de dimension limitée, les traces sombres apparaitront de façon encore plus flagrante, d’où la nécessité d’apporter un soin particulier à la fabrication de la pièce. Selon une caractéristique possible de l’invention, ledit au moins un paramètre qui va conditionner l’écoulement de la matière plastique comprenant les particules d’aluminium dans le moule est à choisir parmi la forme de la cavité du moule contenant la matière en plastique, l’épaisseur de la cavité, l’insertion d’un relief localisé dans la cavité, la position de l’orifice d’alimentation du moule au sein dudit moule. Il s’agit d’une liste non exhaustive des paramètres qui vont régir la simulation de l’écoulement de la matière plastique dans la cavité. Il suffit donc de faire varier au moins l’un de ces paramètres pour modifier les conditions d’écoulement de la matière plastique dans la cavité et donc modifier la répartition des particules d’aluminium dans ladite matière plastique. Notamment, ledit au moins un paramètre qui va conditionner l’écoulement de la matière plastique comprenant les particules d’aluminium est à choisir parmi la forme de la pièce, la géométrie de la pièce, la position du point d’alimentation du moule au sein dudit moule. Selon une caractéristique possible de l’invention, la cartographie apparait sous la forme d’une variation de couleurs dans la zone délimitée par le contour de la cavité, chacune desdites couleur étant représentative de l’orientation en particules d’aluminium. Une simple visualisation de la cartographie permet en un clin d’œil de savoir si la pièce simulée est de bonne ou mauvaise qualité. Généralement, si la pièce est de bonne qualité la cartographie ne fera apparaitre qu’une seule couleur. Selon une caractéristique possible de l’invention, la cartographie consiste en une variation de gris dans la zone délimitée par le contour de la cavité, chacune desdites teintes en gris étant représentative de l’orientationdes particules d’aluminium dans la direction d’écoulement. De cette manière, une simple visualisation de la cartographie permet en un clin d’œil de savoir si la pièce simulée est de bonne ou mauvaise qualité. Généralement, si la pièce est de bonne qualité la cartographie ne fera apparaitre qu’une même teinte de gris. Selon une caractéristique possible de l’invention, l’étape d’établissement du diagnostic sur la qualité de la pièce obtenue est effectuée automatiquement par le logiciel après avoir défini dans ledit logiciel la grandeur représentative de l’orientationdes particules d’aluminium, une valeur représentative du facteur de forme des particules et un modèle rhéologique avec des paramètriques specifiques reignant l’intéraction, c’est-à-dire l’orientation, des particules avec la matrice polymérique. De cette manière, le diagnostic sur la qualité de la pièce est effectué automatiquement sans l’intervention d’un opérateur qui pourrait donner un avis erroné fondé sur une simple visualisation de la cartographie. Selon une caractéristique possible de l’invention, le procédé s’arrête lorsque qu’aucune zone visible de la pièce une fois que celle-ci sera fixée à son emplacement de destination n’est susceptible de contenir des défauts. Autrement dit, le procédé s’arrête lorsque : -aucune zone de désorientation des particules d’aluminium n’est détectée sur la pièce, qui aura alors une teinte uniforme traduisant une bonne qualité, -des zones de désorientation plus élevée de particules d’aluminium sont détectées, mais ces zones seront masquées une fois que la pièce sera montée à son emplacement de destination. Selon une caractéristique possible de l’invention, le logiciel pilotant ledit procédé fonctionne à partir d’un maillage de la géométrie de la cavité comprenant les particules d’aluminium, ledit maillage consistant à diviser en cellules unitaires ladite géometrie, le logiciel effectuant une simulation de l’écoulement de la matière plastique chargée en particules d’aluminium dans la cavité, de proche en proche cellule par cellule. Selon une caractéristique possible de l’invention, la matière plastique est du polypropylène et/ou de la polypropylene avec une certaine quantité du talc (CaCO3). Selon une caractéristique possible de l’invention, la pièce à fabriquer est un parechoc avant ou un parechoc arrière de véhicule. Il s’agit de deux exemples illustratifs de pièces à fabriquer pour lesquelles un procédé de simulation selon l’invention est particulièrement adapté, mais qui ne sont nullement des exemples limitatifs. Un procédé de simulation selon l’invention présente l’avantage de pouvoir simuler avec une grande précision un écoulement de matière plastique chargée en particules d’aluminium dans un moule, afin de savoir si la pièce qui sera fabriquée dans les mêmes conditions sera porteuse de défauts. Il en résulte qu’il permet d’engendrer un gain de temps et des économies sur un processus de fabrication d’une pièce, en évitant d’avoir à chaque fois à fabriquer ladite pièce dans des conditions différentes avant d’aboutir à une pièce sans défaut. Il a de plus l’avantage de pouvoir effectuer un très grand nombre de simulations dans un temps réduit, en faisant varier avec une grande amplitude les paramètres d’entrée, permettant de tester une pluralité de configurations. L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’une pièce en matière plastique comportant une étape de simulation selon le procédé de simulation de l’invention, ledit procédé de fabrication étant dépourvu d’une étape de poinçonnage du flux de fabrication de la pièce. On donne ci-après, une description détaillée d’un mode de réalisation préféré d’un procédé de simulation selon l’invention, en se référant aux figures suivantes : FIG. 1 La FIG. 1 est un logigramme dans lequel apparaissent les principales étapes d’un procédé de simulation selon l’invention, FIG. 2 La FIG. 2 est une vue de côté d’une première pièce simulée au moyen d’un procédé selon l’invention, et montrant des défauts, FIG. 3 La FIG. 3 est une vue de côté de la première pièce de la FIG. 2 ayant beaucoup moins des defaults, après la modification d’un premier paramètre conditionnant l’écoulement de la matière plastique chargée en particules d’aluminium dans le moule, FIG. 4 La FIG. 4 est une vue de côté d’une deuxième pièce simulée au moyen d’un procédé selon l’invention, et montrant des défauts, FIG. 5 La FIG. 5 est une vue de côté de la deuxième pièce de la FIG. 4 sans défaut, après la modification d’un deuxième paramètre conditionnant l’écoulement de la matière plastique chargée en particules d’aluminium dans le moule, FIG. 6 La FIG. 6 est une vue de côté d’une troisième pièce simulée au moyen d’un procédé selon l’invention, et montrant des défauts, FIG. 7 La FIG. 7 est une vue de côté de la troisième pièce de la FIG. 6 ayant beaucoup moins des defaults, après la modification d’un troisième paramètre conditionnant l’écoulement de la matière plastique chargée en particules d’aluminium dans le moule, La description détaillée qui va suivre est focalisé sur la fabrication d’une pièce qui est destinée à venir se fixer à un véhicule, ladite pièce pouvant par exemple être un parechoc avant ou un parechoc arrière. La pièce est généralement réalisée par injection plastique, le matériau plastique étant préférentiellement du polypropylène. Afin d’obtenir une teinte métallisée de ladite pièce, des particules en aluminium sont introduites dans le matériau plastique. Or, ces particules en aluminium ont une forme en ellipse et peuvent mal se positionner par rapport au sens d’écoulement du matériau plastique dans le moule. Il peut résulter de ce mauvais positionnement, une orientation hétérogène des particules d’aluminium dans le matériau plastique, avec pour conséquence l’apparition de traces sombres sur la pièce fabriquée. Ces traces sombres représentent des zones dans lesquelles l'orientation de particules en aluminium est anormalement élevée par rapport à une Orientation relativement homogène desdites particules en aluminium dans ladite pièce. Ces traces sombres qui sont visibles sur la pièce, sont inesthétiques et donnent l’impression au client que la fabrication de la pièce a été réalisée dans la précipitation et de façon bâclée. Un moyen de remédier à l’apparition de ces traces sombres, est de modifier certains paramètres du procédé d’injection dans le but de mieux orienter les particules en aluminium, puis de renouveler à chaque fois l’opération de fabrication de la pièce. Une telle façon de procéder n’est pas acceptable, car elle est très consommatrice de temps et est très coûteuse, puisqu’à chaque opération de fabrication de la pièce avec de nouveaux paramètres, il faut mobiliser un équipement de fabrication et sacrifier de la matière première. Un procédé selon l’invention permet de savoir rapidement, au moyen de simulations numérique, si la pièce fabriquée sera porteuse ou non de défauts, sans avoir à fabriquer à chaque fois ladite pièce. En se référant à la FIG. 1 , un procédé de simulation numérique selon l’invention, permet de simuler un procédé de fabrication par injection, d’une pièce en plastique comprenant des particules en aluminium. Ce procédé est piloté par un logiciel et comprend les étapes suivantes : -étape de création 10 d’un maillage d’une empreinte destinée à la fabrication de la pièce . Le maillage est représentatif de la forme générale de la pièce à fabriquer. -une étape de fixation 20 d’au moins un paramètre conditionnant l’écoulement de la matière plastique comprenant les particules d’aluminium dans le moule. Parmi ces paramètres, on peut citer la forme de la cavité, les dimensions de la cavité, l’épaisseur de la cavité, la position du point d’entrée par lequel ledit la cavité sera alimentée en matériau plastique chargé en particules d’aluminium. Il est important de souligner que toute modification structurelle du moule, comme par exemple un changement de rayon de courbure localisé dudit moule, aura une influence non négligeable sur l’écoulement du matériau plastique chargé en particules d’aluminium dans ledit moule. -une étape de simulation 30 de l’écoulement de la matière plastique chargée en particules d’aluminium dans le moule. La simulation de cet écoulement est effectué par un logiciel s’appuyant sur une modélisation par éléments finis, consistant à réaliser un maillage du moule puis à évaluer l’écoulement du matériau plastique chargé en particules d’aluminium au sein de chaque cellule unitaire constituant ce maillage. -une étape d’élaboration 40 d’une cartographie d’une grandeur représentative de l'orientation des particules d’aluminium après injection par rapport à la direction d’écoulement. Cette grandeur peut par exemple être représentée par une mesure du tensor d'orienation par raport a la direction d'ecoulement.. Cette cartographie peut être réalisée sous la forme de différentes couleurs apparaissant à l’intérieur du contour matérialisant le moule, chacune desdites couleurs étant représentative d’une concentration définie en particules d’aluminium. -une étape d’établissement 50 d’un diagnostic sur la qualité de la pièce obtenue en visualisant notamment les différentes couleurs apparaissant sur la cartographie réalisée dans le contour matérialisant le moule : -Si une seule couleur homogène apparait dans ledit contour, la pièce simulée pourra alors être considérée comme étant de bonne qualité 60, même si de légers changements de teinte par rapport à cette couleur majoritaire peuvent apparaitre de façon très localisée sur la cartographie, -si une couleur apparait de façon majoritaire et si des zones de couleurs différentes apparaissent dans ladite couleur majoritaire, alors la pièce simulée sera considérée comme étant de mauvaise qualité 70, Dans le cas où la pièce simulée est de bonne qualité du premier coup, un procédé selon l’invention s’arrête 80. Dans le cas où la pièce simulée n’est pas de bonne qualité, un procédé selon l’invention est à nouveau appliqué en impliquant les étapes suivantes : -une étape de modification dudit au moins un paramètre gérant l’écoulement de la matière plastique chargée en particules d’aluminium dans le moule, -une étape de simulation de l’écoulement de la matière plastique chargée en particules d’aluminium dans le moule, -une étape d’élaboration d’une nouvelle cartographie, -une étape d’établissement d’un nouveau diagnostic déduit de ladite nouvelle cartographie. Les différentes étapes d’un procédé selon l’invention seront réitérées tant que la pièce simulée sera de mauvaise qualité. À titre purement illustratif, en se référant aux figures 2 et 3, une première pièce 101 est simulée au moyen d’un procédé selon l’invention, en modifiant la position du point d’alimentation 102 du moule 103, en matière plastique chargée en particules d’aluminium. En se référant à la FIG. 2 , lorsque le point d’alimentation 102 est placé dans une zone supérieure du moule 103, la première pièce 101 obtenue par simulation présente des défauts 104 sous la forme de traces sombres, placés aux extrémités de ladite première pièce 101. En se référant à la FIG. 3 , lorsque ce point d’alimentation 102 est placé dans une zone inférieure du moule 103, la première pièce 101 présente moins de défauts. Cette simulation souligne l’influence de la position du point d’alimentation 102 sur la qualité de la pièce obtenue 101. À titre purement illustratif, en se référant aux figures 4 et 5, une deuxième pièce 105 est simulée au moyen d’un procédé selon l’invention, en modifiant dans toutes les zones concernées la forme de la cavité 106. En se référant à la FIG. 4 , lorsque le moule 106 présente une face 107 inférieure avec quelques secteurs incurvés 108, la deuxième pièce 105 obtenue par simulation présente des défauts 109 sous la forme de traces sombres, placés de façon disséminée sur ladite pièce 105. En se référant à la FIG. 5 , lorsque la face inférieure 107 est rendue plus rectiligne en faisant disparaitre les secteurs incurvés 108, les défauts 109 ont disparu de la deuxième pièce 103. Cette simulation met en évidence que la moindre modification du moule 106 peut influencer de façon déterminante la qualité de la pièce 105 obtenue. À titre purement illustratif, en se référant à la FIG. 7 , une troisième pièce 110 obtenue au moyen d’un procédé selon l’invention, en modifiant la géomètrie de la cavité. En se référant à la FIG. 6 , la troisième pièce obtenue par simulation numérique classique présente à ses deux extrémités des défauts 112 sous la forme de traces sombres. En se référant à la FIG. 7 , lorsque la géométrie est modifiée conformément au procédé selon l’invention, les défauts 112sont moins accentués dans la troisième pièce 110. Cette simulation met en évidence que la moindre modification de la géométrie de la cavité à certains endroits de celui-ci, peut influencer de façon déterminante la qualité de la pièce 110 obtenue. Procédé de simulation numérique de la fabrication par injection (103, 106, 111) d’une pièce (101, 105, 110) en plastique comprenant des particules en aluminium pour donner un aspect métallisé à ladite pièce (101, 105, 110) ledit procédé étant piloté par un logiciel et étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : -une étape de création d’un maillage spécifique d’une empreinte (103, 106, 111) destinée à la fabrication de la pièce (101, 105, 110), -une étape de fixation d’au moins un paramètre conditionnant l’écoulement de la matière plastique comprenant les particules d’aluminium (103, 106, 111), -une étape de simulation de l’écoulement de la matière plastique chargée en particules d’aluminium (103, 106, 111), -une étape d’élaboration d’une cartographie d’une grandeur représentative de l’orientation des particules d’aluminium (103, 106, 110) après injection, -une étape d’établissement d’un diagnostic sur la qualité de la pièce (101, 105, 110) obtenue en visualisant notamment des zones de ladite cartographie qui seraient susceptibles de contenir des défauts (104, 109, 112), -une étape d’arrêt dudit procédé si aucune zone susceptible de contenir des défauts (104, 109, 112) n’est détectée, -une étape de modification dudit au moins un paramètre si au moins une zone susceptible de contenir des défauts (104, 109, 112) est détectée, suivie d’une nouvelle étape d’élaboration d’une cartographie, suivie elle-même d’une nouvelle étape d’établissement d’un nouveau diagnostic sur la qualité de la pièce obtenue (101, 105, 110), lesdites étapes étant réitérées jusqu’à ce que la pièce (101, 105, 110) ne montre plus aucun défaut. Procédé de simulation numérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le défaut (104, 109, 112) à détecter dans la pièce (101, 105, 110) est une trace sombre traduisant une accumulation locale de particules d’aluminium et apparaissant sur la cartographie. Procédé de simulation numérique selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit au moins un paramètre qui va conditionner l’écoulement de la matière plastique comprenant les particules d’aluminium est à choisir parmi la forme de la pièce, la géométrie de la pièce, la position du point d’alimentation du moule au sein dudit moule. Procédé de simulation numérique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cartographie apparait sous la forme d’une variation de couleurs dans la zone délimitée par le contour du moule (103, 106, 110), chacune desdites couleur étant représentative de l’orientation en particules d’aluminium. Procédé de simulation numérique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cartographie consiste en une variation de gris dans la zone délimitée par la surface de la pièce (103, 106, 110), chacune desdites teintes en gris étant représentative de l’orientation des particules d’aluminium. Procédé de simulation numérique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’étape d’établissement du diagnostic sur la qualité de la pièce (101, 105, 110) obtenue est effectuée automatiquement par le logiciel après avoir après avoir défini dans ledit logiciel la grandeur représentative de l’orientationdes particules d’aluminium, une valeur représentative du facteur de forme des particules et un modèle rhéologique avec des paramètriques specifiques reignant l’intéraction, c’est-à-dire l’orientation, des particules avec la matrice polymérique.. Procédé de simulation numérique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit procédé s’arrête lorsque qu’aucune zone visible de la pièce une fois que celle-ci sera fixée à son emplacement de destination n’est susceptible de contenir des défauts (104, 109, 112). Procédé de simulation numérique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le logiciel pilotant ledit procédé fonctionne à partir d’un maillage de la matière plastique comprenant les particules d’aluminium, ledit maillage consistant à diviser en cellules unitaires la cavité du moule contenant ladite matière plastique, et en ce que le logiciel effectue une simulation de l’écoulement de la matière plastique chargée en particules d’aluminium, de proche en proche cellule par cellule. Procédé de simulation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière plastique est du polypropylène ou un composite du polypropylène avec talc (CaCO3). Procédé de simulation selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la pièce (101, 105, 110) à fabriquer est un parechoc avant ou un parechoc arrière de véhicule. Procédé de fabrication d’une pièce en matière plastique comportant une étape de simulation selon le procédé de simulation selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé de fabrication étant dépourvu d’une étape de poinçonnage du flux de fabrication de la pièce.