Brevet FR3154025A1 — publié le 20250418

Procédé de fabrication d’une pièce tridimensionnelle à partir d’au moins une feuille métallique comprenant un réseau de pré - plis, pièce tridimensionnelle obtenue à partir dudit procédé L'invention a pour objet un procédé de fabrication d’une pièce tridimensionnelle, à partir d’au moins une feuille métallique (12) plane, comprenant une étape de réalisation d’au moins un réseau de pré-plis (14, 16, 18) sur la feuille métallique (12) ainsi qu’une étape de déformation de la feuille métallique (12) pourvue du réseau de pré-plis (14, 16, 18) en la pliant le long de certains des pré-plis de manière à conformer la pièce tridimensionnelle. L’invention a également pour objet une pièce tridimensionnelle obtenue à partir dudit procédé. Figure 2 Procédé de fabrication d’une pièce tridimensionnelle à partir d’au moins une feuille métallique comprenant un réseau de pré-plis, pièce tridimensionnelle obtenue à partir dudit procédé La présente demande se rapporte à un procédé de fabrication d’une pièce tridimensionnelle à partir d’au moins une feuille métallique comprenant un réseau de pré-plis ainsi qu’à une pièce tridimensionnelle obtenue à partir dudit procédé. Selon un mode de réalisation de connu, une pièce tridimensionnelle est obtenue à partir d’une feuille métallique déformée par un procédé de fabrication par emboutissage. Selon ce procédé, une feuille métallique est positionnée entre deux matrices qui sont montées sur une presse à emboutir et conformées comme la pièce à réaliser. Ainsi, une première matrice est conformée comme la face intérieure de la pièce à réaliser et une deuxième matrice est conformée comme la face extérieure de la pièce à réaliser. Ce procédé de fabrication par emboutissage conduit, en fonction des zones, à un allongement ou un rétreint de la feuille métallique. Ce procédé de fabrication par emboutissage nécessite une presse à emboutir de forte puissance ainsi que de concevoir et fabriquer un couple de matrices spécifique à chaque pièce à réaliser. Par conséquent, ce procédé n’est pas adapté pour réaliser des pièces à l’unité ou en petite série. Selon un autre mode de réalisation connu, une pièce tridimensionnelle est obtenue à partir d’une feuille métallique en réalisant successivement plusieurs plis en positionnant, pour chaque pli, la feuille métallique entre une matrice en Vé et un poinçon. En fonction de la complexité de la forme tridimensionnelle de la pièce à obtenir, il peut être nécessaire d’utiliser d’autres techniques de formage, comme le martelage par exemple. Ce procédé de fabrication est adapté pour réaliser des pièces à l’unité ou en petite série. Toutefois, il est relativement long à mettre en œuvre et requiert une grande dextérité. Le document DE102005041555 décrit un procédé pour obtenir une pièce gaufrée. Dans ce cas, la pièce est obtenue à partir d’une plaque plane sur laquelle un réseau de plis est réalisé. Selon ce document, la plaque est pliée le long de chacun des plis. Le document EP3395561 décrit un procédé d’obtention d’une pièce tridimensionnelle à partir d’une plaque. Selon ce document, un réseau de plis est réalisé sur la plaque, ce réseau comprenant un ensemble de plis déterminés en fonction de la pièce à réaliser. La plaque est pliée le long de tous les plis réalisés de manière à obtenir la forme tridimensionnelle. Selon les modes de réalisation décrits dans les documents DE102005041555 et EP3395561, les réseaux de plis ont des géométries spécifiques en fonction de chaque forme tridimensionnelle à réaliser et la plaque est pliée selon tous les plis réalisés. Ces modes de réalisation sont relativement complexes à mettre en œuvre car pour chaque forme tridimensionnelle, il est nécessaire de définir un réseau de plis spécifique. La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’une pièce tridimensionnelle à partir d’au moins une feuille métallique plane. Selon l’invention, le procédé comprend une étape de réalisation d’au moins un réseau de pré-plis sur la feuille métallique de manière à délimiter une pluralité de facettes, ce réseau de pré-plis étant commun à plusieurs formes tridimensionnelles, ainsi qu’une étape de déformation de la feuille métallique pourvue du réseau de pré-plis en la pliant le long de certains des pré-plis de manière à conformer la pièce tridimensionnelle. Selon l’invention, il est possible de fabriquer, à partir de feuilles métalliques présentant le même réseau de pré-plis obtenu avec un même outillage, des pièces tridimensionnelles de différentes formes en les pliant de différentes manières. Selon une autre caractéristique, le réseau de pré-plis comprend au moins des première et deuxième séries de pré-plis, chacune des première et deuxième séries comprenant des pré-plis parallèles entre eux, les pré-plis de la première série étant orientés selon une première direction, les pré-plis de la deuxième série étant orientés selon une deuxième direction sécante à la première direction. Selon une autre caractéristique, le réseau de pré-plis comprend trois séries de pré-plis, les pré-plis de la troisième série étant orientés selon une troisième direction sécante aux première et deuxième directions. Selon une autre caractéristique, les première, deuxième et troisième directions forment entre elles des angles de 60°, les pré-plis des première, deuxième et troisième séries concourant en des mêmes points. Selon une autre caractéristique, l’étape de réalisation du réseau de pré-plis est une étape de déformation plastique lors de laquelle la feuille métallique est plaquée contre au moins une matrice qui présente des sillons correspondant aux pré-plis et des bossages correspondant aux facettes. Selon un premier mode de réalisation, lors de l’étape de déformation plastique, la feuille métallique est comprimée entre des première et deuxième matrices en contact respectivement avec les première et deuxième faces de la feuille métallique, la première matrice comportant des sillons qui correspondent aux pré-plis et des bossages qui correspondent aux facettes, la deuxième matrice comportant des creux qui correspondent aux facettes et des nervures qui correspondent aux pré-plis. Selon un deuxième mode de réalisation, lors de l’étape de déformation plastique, la feuille métallique est comprimée entre une matrice rigide et un coussin déformable en contact respectivement avec les première et deuxième faces de la feuille métallique, la matrice comprenant des sillons qui correspondent aux pré-plis et des bossages qui correspondent aux facettes. Selon une autre caractéristique, la feuille métallique et au moins une matrice comprennent des formes qui coopèrent entre elles de manière à immobiliser la feuille métallique par rapport à la matrice dans un plan parallèle aux première et deuxième faces lors de l’étape de gaufrage. Selon une autre caractéristique, l’étape de déformation de la feuille métallique est réalisée manuellement. Selon une autre caractéristique, une zone donnée de la feuille métallique comprend un nombre de facettes déterminé de sorte qu’un rapport de la somme des surfaces des facettes présentes sur la zone donnée sur la surface de la zone donnée soit compris entre 40% et 65%. Selon une autre caractéristique, la feuille métallique comprend au moins des première et deuxième zones, les facettes situées dans la première zone ayant toutes les mêmes dimensions, les facettes situées dans la deuxième zone ayant toutes les mêmes dimensions, différentes de celles des facettes situées dans la première zone. Selon une autre caractéristique, pas plus de 60% des pré-plis sont pliés lors de l’étape de déformation de la feuille métallique. L’invention a également pour objet une pièce tridimensionnelle obtenue à partir du procédé de fabrication selon l’une des caractéristiques précédentes. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels : FIG. 1 est une coupe transversale d’une feuille métallique avant sa mise en forme, FIG. 2 est une vue de face d’une feuille métallique gaufrée illustrant un mode de réalisation de l’invention, FIG. 3 est une coupe transversale d’une feuille métallique et d’un outillage lors d’une étape de gaufrage illustrant un mode de réalisation de l’invention, FIG. 4 est une coupe transversale d’une feuille métallique et d’un outillage lors d’une étape de gaufrage illustrant un autre mode de réalisation de l’invention, FIG. 5 est une vue en perspective d’une pièce tridimensionnelle obtenue à partir d’une feuille métallique gaufrée illustrant un mode de réalisation de l’invention, FIG. 6 est une vue de face d’une feuille métallique gaufrée illustrant un autre mode de réalisation. Une pièce tridimensionnelle 10 visible sur la FIG. 5 est obtenue par déformation d’une feuille métallique 12, visible sur la FIG. 1 , sensiblement plane. Cette pièce tridimensionnelle 10 présente des formes développables. Cette feuille métallique 12 peut être en cuivre, laiton, titane, acier, alliage d’aluminium ou autres. Cette feuille métallique 12 présente des première et deuxième faces 12.1, 12.2 sensiblement planes et parallèles entre elles ainsi qu’une épaisseur correspondant à la distance qui sépare les première et deuxième faces 12.1, 12.2 de quelques dixièmes de millimètres à plusieurs millimètres. Selon une configuration, cette feuille métallique 12 a une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 5 mm. Selon un mode de réalisation, la feuille métallique 12 plane est obtenue par laminage. Le procédé de fabrication comprend une étape de réalisation d’au moins un réseau de pré-plis 14, 16, 18 sur la feuille métallique 12 plane. Pour la présente demande, on entend par un pré-pli une forme réalisée sur une feuille métallique 12 permettant de la plier au droit du pré-pli avec un moindre effort, potentiellement manuellement. Selon un mode de réalisation, le réseau de pré-plis comprend au moins des première et deuxième séries de pré-plis 14, 16, chacune des première et deuxième séries comprenant des pré-plis 14, 16 parallèles entre eux, les pré-plis 14 de la première série étant orientés selon une première direction, les pré-plis 16 de la deuxième série étant orientés selon une deuxième direction sécante à la première direction. Selon un mode de réalisation, le réseau de pré-plis comprend trois séries de pré-plis 14, 16, 18, les pré-plis 18 de la troisième série étant orientés selon une troisième direction sécante aux première et deuxième directions. Selon une configuration, les première, deuxième et troisième directions forment entre elles des angles de 60° et les pré-plis des première, deuxième et troisième séries concourent en des mêmes points. Ainsi, le réseau de pré-plis 14, 16, 18 est de type isogrid, comme illustré sur la FIG. 2 . Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce type de réseau de pré-plis. Quelle que soit la configuration du réseau de pré-plis 14, 16, 18, la feuille métallique 12 comprend une pluralité de facettes 20 délimitées par les pré-plis 14, 16, 16. Dans le cas d’un réseau de type isogrid, les facettes 20 sont des triangles équilatéraux. Selon un premier mode de réalisation visible sur la FIG. 3 , l’étape de réalisation du réseau de pré-plis est une étape de déformation plastique, telle qu’une étape de gaufrage, lors de laquelle la feuille métallique 12 est comprimée entre des première et deuxième matrices 22.1, 22.2 en contact respectivement avec les première et deuxième faces de la feuille métallique 12. La première matrice 22.1 comprend des sillons 24 correspondant aux pré-plis 14, 16, 18 et des bossages 26 correspondant aux facettes 20. En complément, la deuxième matrice 22.2 comprend des creux 28 correspondant aux facettes 20 et des nervures 30 (en saille) correspondant aux pré-plis 14, 16, 18. Selon un mode opératoire, les première et deuxième matrices sont montées sur une presse. Compte tenu des déformations à réaliser, cette presse n’est pas nécessairement aussi puissante qu’une presse d’emboutissage. Pour correctement positionner la feuille métallique 12 par rapport à au moins des première et deuxième matrices 22.1, 22.2, la feuille métallique 12 et au moins une des première et deuxième matrices 22.1, 22.2 comprennent des formes qui coopèrent entre elles avant la réalisation des pré-plis 14, 16, 18 de manière à immobiliser la feuille métallique 12 par rapport aux première et deuxième matrices 22.1, 22.2 dans un plan parallèle aux première et deuxième faces 12.1, 12.2. Selon un mode de réalisation, la feuille métallique 12 comprend deux logements 12.3 qui coopèrent avec deux pions de centrage 32 solidaires de la première matrice 22.1. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation pour immobiliser la feuille métallique 12 par rapport aux première et deuxième matrices 22.1, 22.2. Selon un deuxième mode de réalisation visible sur la FIG. 4 , l’étape de réalisation du réseau de pré-plis est une étape de déformation plastique, telle qu’une étape d’élastoformage (également appelée elastoforming en anglais) ou une étape de flexoformage (également appelée flexforming en anglais), lors de laquelle la feuille métallique 12 est comprimée entre une matrice 22.1 rigide et un coussin déformable 22.3 en contact respectivement avec les première et deuxième faces de la feuille métallique 12. La matrice 22.1 comprend des sillons 24 correspondant aux pré-plis 14, 16, 18 et des bossages 26 correspondant aux facettes 20. Lors de l’étape de déformation plastique, le coussin déformable 22.3 se déforme en épousant les formes de la matrice 22.1 et plaque la feuille métallique 12 contre la matrice 22.1. Comme dans le cas du premier mode de réalisation, pour correctement positionner la feuille métallique 12 par rapport à la matrice 22.1, la feuille métallique 12 et la matrice 22.1 comprennent des formes qui coopèrent entre elles avant la réalisation des pré-plis 14, 16, 18 de manière à immobiliser la feuille métallique 12 par rapport à la matrice 22.1 dans un plan parallèle aux première et deuxième faces 12.1, 12.2. Quel que soit le mode opératoire lors de l’étape de déformation plastique, la feuille métallique 12 est plaquée contre au moins une matrice 22.1 qui présente des sillons 24 correspondant aux pré-plis 14, 16, 18 et des bossages 26 correspondant aux facettes 20. Après l’étape de gaufrage, la feuille métallique 12 est pourvue du réseau de pré-plis, la première face 12.1 de la feuille métallique 12 comprenant des pré-plis 14, 16, 18 en saillie et des facettes 20 en creux, la deuxième face 12.2 comprenant des pré-plis 14, 16, 18 en creux et des facettes 20 en saillie. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation pour réaliser les pré-plis 14, 16, 18. Le mode de réalisation par gaufrage est privilégié car la feuille métallique 12 gaufrée présente une épaisseur sensiblement constante. Selon une première configuration visible sur la FIG. 2 , sur toute la surface de la feuille métallique 12, les facettes 20 ont toutes les mêmes dimensions. Ainsi, les facettes 20 sont toutes identiques. Selon une deuxième configuration visibles sur la FIG. 6 , la feuille métallique 12 comprend au moins des première et deuxième zones 36.1, 36.2, les facettes 20 situées dans la première zone 36.1 ayant toutes les mêmes dimensions, les facettes 20’ situées dans la deuxième zone 36.2 ayant toutes les mêmes dimensions, différentes de celles des facettes 20 situées dans la première zone 36.1. Selon un mode de réalisation privilégié, le nombre de facettes 20 sur une zone donnée est déterminé de sorte que le rapport de la somme des surfaces des facettes 20 présentes sur la zone donnée sur la surface de la zone donnée soit compris entre 40% et 65%. Si le nombre de facettes 20 n’est pas suffisant, le pliage de la feuille métallique 12 ne permettra pas de plier la feuille métallique pour obtenir la géométrie souhaitée, le réseau de plis n’étant pas suffisamment important. Au contraire, si le nombre de facettes 20 est trop important, la feuille métallique 12 sera trop malléable et la forme tridimensionnelle obtenue après pliage ne pourra pas être stable et aura tendance à se déformer. Le procédé de fabrication comprend une étape de déformation de la feuille métallique 12 pourvue des pré-plis 14, 16, 18 en la pliant le long de certains des pré-plis de manière à conformer la pièce tridimensionnelle 10. Cette étape de déformation est réalisée manuellement, sans outils. Contrairement à l’art antérieur, la feuille métallique 12 n’est pas pliée au droit de tous les pré-plis. Ainsi, à partir d’un réseau de pré-plis commun, il est possible d’obtenir des formes tridimensionnelles différentes en pliant pour une forme tridimensionnelle donnée certains pré-plis du réseau de pré-pis et en pliant d’autres pré-plis du même réseau de pré-plis pour obtenir une autre forme tridimensionnelle. Selon une configuration, pas plus de 60% des pré-plis 14, 16, 18 sont pliés lors de l’étape de déformation de la feuille métallique 12. La feuille métallique 12 doit être réalisée dans une matière suffisamment ductile pour pouvoir se plier au droit des pré-plis sans se rompre. Selon l’invention, avec le même outillage, il est possible de réaliser des pièces tridimensionnelles de différentes formes en les pliant de différentes manières. La mise en forme de la feuille métallique 12 pourvue de pré-plis 14, 16, 18 se fait sans efforts. Cette mise en forme est rapide et ne nécessite pas une grande dextérité, les pré-plis évitant la formation de plis parasites. Les dimensions des facettes 20, à savoir l’écartement entre les pré-plis d’une même série, sont ajustées en fonction de la géométrie plus ou moins complexe de la pièce tridimensionnelle à réaliser. Ainsi, une feuille métallique 12 pourvue de pré-plis délimitant de petites facettes est plus adaptée pour réaliser une pièce tridimensionnelle avec des formes complexes. Selon un mode de réalisation, la pièce tridimensionnelle comprend au moins une zone de fixation 34 comme un orifice par exemple. Selon une configuration, cette zone de fixation 34 est positionnée dans une zone d’intersection des pré-plis. Procédé de fabrication d’une pièce tridimensionnelle à partir d’au moins une feuille métallique (12) plane, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de réalisation d’au moins un réseau de pré-plis (14, 16, 18) sur la feuille métallique (12) qui délimitent une pluralité de facettes (20), ce réseau de pré-plis (14, 16, 18) étant commun à plusieurs formes tridimensionnelles, ainsi qu’une étape de déformation de la feuille métallique (12) pourvue du réseau de pré-plis (14, 16, 18) en la pliant le long de certains des pré-plis de manière à conformer la pièce tridimensionnelle. Procédé de revendication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le réseau de pré-plis comprend au moins des première et deuxième séries de pré-plis (14, 16), chacune des première et deuxième séries comprenant des pré-plis (14, 16) parallèles entre eux, les pré-plis (14) de la première série étant orientés selon une première direction, les pré-plis (16) de la deuxième série étant orientés selon une deuxième direction sécante à la première direction. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le réseau de pré-plis comprend trois séries de pré-plis (14, 16, 18), les pré-plis (18) de la troisième série étant orientés selon une troisième direction sécante aux première et deuxième directions ; les première, deuxième et troisième directions formant entre elles des angles de 60°, les pré-plis des première, deuxième et troisième séries concourant en des mêmes points. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de réalisation du réseau de pré-plis est une étape de déformation plastique lors de laquelle la feuille métallique (12) est plaquée contre au moins une matrice (22.1) qui présente des sillons (24) correspondant aux pré-plis (14, 16, 18) et des bossages (26) correspondant aux facettes (20). Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lors de l’étape de déformation plastique, la feuille métallique (12) est comprimée entre des première et deuxième matrices (22.1, 22.2) en contact respectivement avec les première et deuxième faces de la feuille métallique (12), la première matrice (22.1) comportant des sillons (24) qui correspondent aux pré-plis (14, 16, 18) et des bossages (26) qui correspondent aux facettes (20), la deuxième matrice (22.2) comportant des creux (28) qui correspondent aux facettes (20) et des nervures (30) qui correspondent aux pré-plis (14, 16, 18). Procédé de fabrication selon la revendication 4, caractérisé en ce que lors de l’étape de déformation plastique, la feuille métallique (12) est comprimée entre une matrice (22.1) rigide et un coussin déformable (22.3) en contact respectivement avec les première et deuxième faces de la feuille métallique (12), la matrice (22.1) comprenant des sillons (24) qui correspondant aux pré-plis (14, 16, 18) et des bossages (26) qui correspondent aux facettes (20). Procédé de fabrication selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la feuille métallique (12) et au moins une matrice (22.1) comprennent des formes qui coopèrent entre elles de manière à immobiliser la feuille métallique (12) par rapport à la matrice (22.1) dans un plan parallèle aux première et deuxième faces (12.1, 12.2) lors de l’étape de gaufrage. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de déformation de la feuille métallique (12) est réalisée manuellement. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une zone donnée de la feuille métallique (12) comprend un nombre de facettes (20) déterminé de sorte qu’un rapport de la somme des surfaces des facettes (20) présentes sur la zone donnée sur la surface de la zone donnée soit compris entre 40% et 65%. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la feuille métallique (12) comprend au moins des première et deuxième zones (36.1, 36.2), les facettes (20) situées dans la première zone (36.1) ayant toutes les mêmes dimensions, les facettes (20’) situées dans la deuxième zone (36.2) ayant toutes les mêmes dimensions, différentes de celles des facettes (20) situées dans la première zone (36.1). Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pas plus de 60% des pré-plis (14, 16, 18) sont pliés lors de l’étape de déformation de la feuille métallique (12). Pièce tridimensionnelle obtenue à partir du procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes.