Brevet FR3162381A1 — publié le 20251128

MOULE D’INJECTION AVEC UN CŒUR AUTOCENTRE Le moule (1) d’injection selon l’invention comprend une partie extérieure (10) et une partie intérieure (11) constituées de deux matières ayant des coefficients de dilatation différents, la partie intérieure (11) ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui de la partie extérieure (10), il est caractérisé en ce que la partie extérieure (10) est reliée à la partie intérieure (11) par système de poussoirs (3) à ressort. Le système de poussoirs à ressort permet, à température ambiante (20°C), de garder la partie intérieure du moule en place par rapport à la partie extérieure malgré le jeu existant entre les deux parties du moule. En chauffant la partie intérieure se dilate plus que la partie extérieure à iso température, le jeu entre eux se réduit et les poussoirs sont contraints de se comprimer jusqu’à que le jeu entre les deux parties du moule soit nul. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 5 MOULE D’INJECTION AVEC UN CŒUR AUTOCENTRE DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine technique de l’invention est celui des moules d’injection comprenant une partie extérieure et une partie intérieure constituant le cœur du moule. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Certains moules d’injection comprennent un cœur pour fabriquer une pièce nécessitant des éléments de moulage à l’intérieur et à l’extérieur de la pièce à fabriquer. Le problème majeur de ce type de moule est le démoulage de la pièce. La difficulté est encore plus importante pour les pièces de révolution comme un carter car son diamètre peut être par endroits réduit et donc rendre difficile la sortie des parties du moule logées en son centre. Pour résoudre ce problème, on utilise un moule dont les parties sont métalliques, pour tenir les contraintes mécaniques diverses à des températures de moulage avoisinant les 200°C, et leur coefficient de dilation est supérieur à celui de la pièce moulée. De fait, au refroidissement, leur réduction dimensionnelle est plus importante que celle de la pièce moulée. Les parties métalliques viennent se serrer/coincer sur la pièce moulée. Ce qui pose problème pour le démoulage. Il a donc été proposé d’utiliser les parties du moule situées à l’extérieur en acier. Leur coefficient de dilatation n’étant pas trop éloigné de ceux de la pièce moulée, notamment ceux des pièces composites, leur réduction dimensionnelle par rapport à celle de pièce moulée (on parle de dilatation différentielle) est faible, ce qui limite l’effet de coincement. Pour les parties du moule situées à l’intérieur de la pièce moulée, on a choisi d’utiliser l’aluminium. Son coefficient de dilatation est deux fois plus important que celui de l’acier. De fait, au refroidissement, en passant de 200°C à 20°C, les pièces en aluminium se réduisent plus que la pièce moulée. Elles se décollent donc naturellement. Un jeu se crée entre la pièce moulée et ces parties en aluminium. Ce qui facilite le démoulage et la sortie par l’intérieur de la pièce moulée. Mais ces solutions ne sont pas satisfaisantes car la conception du moule est faite de sorte que sa géométrie à chaud (dilatée à environ 200°C) fige (par polymérisation) la géométrie nécessaire de la pièce à chaud pour que cette dernière soit à sa bonne géométrie une fois revenue à température ambiante (20°C). Il faut aussi qu’à chaud, le moule soit étanche pour qu’il n’y ait pas de fuite de résine. De ce fait, certaines parties doivent être en contact pour comprimer des joints d’étanchéité. Ces exigences de respect de géométrie et d’étanchéité imposent que les parties externes du moule soient toujours bien positionnées par rapport à celles de l’intérieur, et vice-versa. Or, les parties intérieures en aluminium, par leur coefficient de dilatation plus grand, se réduisent plus que les parties extérieures en acier au moment du retour à température ambiante. Donc, à température ambiante, il existe un jeu entre certaines parties aluminium et d’autres en acier en particulier là où elles doivent être en contact à chaud. Avec ce jeu, des mouvements sont possibles et donc les positions relatives des différentes parties du moule ne sont pas maitrisées. Au moment de la mise en chauffe pour la préparation de l’injection, plus le moule monte en température plus les jeux entre les parties du moule se réduisent, jusqu’à s’annuler à la température d’utilisation proche de 200°C. L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant d’éviter que les parties internes du moule ne prennent une position non désirée relativement aux parties externes, être certains que les étanchéités se fassent toutes en même temps et que leur position soit constamment centrée et équilibrée du départ à 20°C jusqu’à la température de cuisson stabilisée. Pour les pièces composites, l’invention permet aussi de garantir la position de la préforme de fibre à injecter. Le moule d’injection selon l’invention comprend une partie extérieure et une partie intérieure constituées de deux matières ayant des coefficients de dilatation différents, la partie intérieure ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui de la partie extérieure, il est caractérisé en ce que la partie extérieure est reliée à la partie intérieure par un système de poussoirs à ressort disposé sur une surface de contact entre la partie extérieure et la partie intérieure. Le système de poussoirs à ressort permet, à température ambiante (20°C), de garder la partie intérieure du moule en place par rapport à la partie extérieure malgré le jeu existant entre les deux parties du moule. En chauffant la partie intérieure se dilate plus que la partie extérieure à iso température, le jeu entre eux se réduit et les poussoirs sont contraints de se comprimer jusqu’à que le jeu entre les deux parties du moule soit nul. Avantageusement, au moins un des poussoirs à ressort comprend des rondelles Belleville. Les rondelles Belleville sont des ressorts constituant des éléments standard du commerce donc de coût réduit. Avantageusement, les poussoirs à ressort sont fixés à la partie intérieure du moule. Les poussoirs sont ainsi solidaires de la partie intérieure. Celle-ci comprend plus d’épaisseur matière pour faire les usinages nécessaires à l’intégration des poussoirs à ressort que la partie extérieure. Avantageusement, tous les poussoirs à ressort sont identiques. La structure des poussoirs est identique. Avantageusement, les poussoirs à ressort sont positionnés sur une surface supérieure et une surface inférieure de la partie intérieure du moule. Cela permet de centrer la partie intérieure dans la partie extérieure du moule. Avantageusement, les poussoirs à ressort sont orientés perpendiculairement à la surface de contact entre la partie extérieure et la partie intérieure. De cette façon, l’effort exercé par les poussoirs est optimum. Avantageusement, le moule est d’axe X vertical et les poussoirs à ressort sont répartis de façon symétrique axialement sur la surface supérieure et la surface inférieure de la partie intérieure du moule. Les poussoirs supérieurs et les poussoirs inférieurs sont disposés en vis-à-vis d’un plan perpendiculaire à l’axe X, on est ainsi sûr que la partie intérieure garde son orientation lors du chauffage du moule et du refroidissement de la pièce et du moule. Avantageusement, la partie extérieure est en acier et la partie intérieure en aluminium. L’acier a un coefficient de dilatation proche de celui des pièces moulée, composite ou non, et sa réduction dimensionnelle par rapport à celle de pièce moulée (on parle de dilatation différentielle) est faible, ce qui limite l’effet de coincement. L’aluminium a un coefficient de dilatation deux fois plus important que celui de l’acier, de ce fait, au refroidissement, en passant de 200°C à 20°C, la partie en aluminium se réduit plus que la pièce moulée. Elle se décolle donc naturellement de la pièce moulée. Ce jeu qui se crée entre la pièce composite et la partie en aluminium facilite son démoulage et sa sortie par l’intérieur de la pièce composite. Avantageusement, la partie extérieure comprend des logements de réception des poussoirs à ressort. Ces logements permettent de bien positionner latéralement la partie intérieure du moule dans la partie extérieure. Avantageusement, la partie intérieure et la partie extérieure du moule sont distants d’une distance d à température ambiante et le poussoir à ressort a un débattement d 0 supérieur ou égal à la distance d. Ainsi le poussoir à ressort est toujours en tension et permet un meilleur maintien de la partie intérieure du moule dans la partie extérieure quel que soit la température. Le procédé de fabrication de la pièce comprend les étapes suivantes : chauffage du moule et dilatation des parties intérieure et extérieure et compression des poussoirs à ressort jusqu’à ce que la partie intérieure soit en contact avec la partie extérieure du moule, afin d’être étanche, insertion de la résine dans le moule pour la réalisation d’une pièce, chauffage du moule jusqu’à une température de polymérisation de la résine, la température est par exemple d’environ 200°C refroidissement du moule jusqu’à la température ambiante, réduction dimensionnelle des parties extérieure et intérieure, détente des poussoirs à ressort et décollement de la pièce de la partie intérieure, extraction de la pièce du moule. D’autres avantages pourront encore apparaître à l’homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre illustratif. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre d’exemple et nullement limitatif de l’invention. FIG. 1 est une vue en perspective d’un moule en coupe selon l’invention avec une pièce moulée ; FIG. 2 est le détail A de la FIG. 1 ; FIG. 3 est le détail B de la FIG. 1 ; FIG. 4 est une vue en perspective de la partie intérieure du moule selon l’invention; FIG. 5 est le détail d’un poussoir à ressort selon l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Dans toute la description on appellera « haut », « supérieure » la partie haute des figures et « bas », « inférieure » la partie basse des figures, définissant la verticale correspondant à la gravité. On appellera « intérieur », la partie correspondant au cœur du moule ou dirigé vers celui-ci et « extérieur » la partie correspondant au corps du moule ou la partie s’éloignant du cœur du moule. Le moule d’injection 1 selon l’invention est visible en coupe FIG. 1 , il comprend une partie extérieure 10 et une partie intérieure 11. La pièce moulée 2 est obtenue en injectant de la résine dans un espace 12 entre la partie extérieure 10 et la partie intérieure 11 du moule 1. La partie extérieure 10 comme la partie intérieure 11 peuvent être composées d’un seul ou de plusieurs éléments. L’espace 12 où est moulée la pièce 2 est l’espace resté libre quand le moule 1 est chauffé. Dans cet exemple la pièce moulée est un carter d’axe X. Dans l’exemple illustré, le moule d’injection 1 est de forme cylindrique d’axe X vertical, la partie intérieure 11 comprend une surface supérieure 110 et une surface inférieure 111 en vis-à-vis respectivement d’une surface haute 100 et une surface basse 101 de la partie extérieure 10. La pièce à réaliser peut, par exemple, être une pièce de révolution de même axe X. Des poussoirs à ressort 3 sont disposés sur une surface de contact 13 entre la surface supérieure 110 de la partie intérieure 11 et la surface haute 100 de la partie extérieure 10, et entre la surface inférieure 111 de la partie intérieure 11 et la surface basse 101 de la partie extérieure 10. Dans cet exemple les poussoirs 3 sont orientés axialement, car la surface de contact 13 entre la partie intérieure 11 et la partie extérieure 10 est orientée axialement. Les poussoirs à ressort 3 se décomposent en une série de poussoirs inférieurs 33 et une série de poussoirs supérieurs 34. Les poussoirs à ressort 3 visibles en détail à la FIG. 5 comprennent un empilement de rondelles Belleville 30 placées entre une base 31 et un couvercle 32. Une vis de retenue 33 est vissée sur la base 31 et traverse l’empilement de rondelles Belleville 30. La vis de retenue 33 comprend une tête 330 en appui sur un rebord 320 d’une ouverture 321 du couvercle 32. La vis 33 a une longueur suffisante pour permettre un mouvement du couvercle 32 vers la base 31. Au repos, à température ambiante (20°C), la base 31 et le couvercle 32 du poussoir à ressort 3 sont éloignés d’une distance d 0 , correspondant au débattement du poussoir 3. A température ambiante, la surface haute 100 de partie extérieure 10 et la surface supérieure 110 de la partie intérieure 11 du moule 1 ainsi que la surface inférieure 111 de la partie intérieure 11 et la surface basse 101 de partie extérieure 10 sont distants d’une longueur d lorsque la partie intérieure 11 est bien positionnée. Lorsque la température monte jusqu’à 200°C, les différentes surfaces 100 et 110, 111 et 101 rentrent en contact à cause de la dilatation plus importante de la partie intérieure 11 par rapport à la partie extérieure 10, cette dilatation différenciée comprimant ainsi les poussoirs à ressort 3. Lors de la descente de température et de la rétractation des parties intérieure 11 et extérieure 12, les poussoirs à ressort 3 se détendent jusqu’à repositionner la partie intérieure 11 du moule 1 dans sa position initiale par rapport à la partie extérieure 10 du moule 1. Le débattement d 0 du poussoir à ressort est supérieur ou égal à la longueur d de façon à ce que l’ensemble des poussoirs soit toujours en contact avec à la fois la partie extérieur 10 et la partie intérieure 11 du moule 1. La longueur d correspond à la moitié du jeu entre la partie intérieure 11 et la partie extérieure 10 du moule. Dans l’exemple illustré, les poussoirs à ressort 3 sont placés dans des logements 112 de la partie intérieure 11 débouchants dans les surfaces supérieure 110 et inférieure 111. La base 31 est fixée à la partie intérieure 11, en particulier la base 31 du poussoir inférieur 33 pour éviter qu’il tombe de la partie intérieure 11. Le poussoir inférieur 33 doit avoir un effort de poussée plus important que le poussoir supérieur 34 du fait du poids de la partie intérieure 11 du moule 1, car en plus de gérer l’équilibrage des jeux il doit aussi supporter la masse de tout la partie intérieure 11. Les poussoirs à ressort 3 peuvent être fixés à la partie extérieure 10 au lieu de la partie intérieure 11 sans sortir du cadre de la présente invention. La partie extérieure 10 du moule 1 présentent également des logements 102 débouchants dans les surfaces haute 100 et basse 101 pour recevoir le couvercle 32 des poussoirs à ressort 3. Ces logements 112 et 102 permettent de garantir la position latérale de la partie intérieure 11 par rapport à la partie extérieure 10 pendant toute la durée de fabrication de la pièce moulée 2. Les poussoirs à ressort 3 sont répartis sur les surfaces inférieure 111 et supérieure 110 de façon uniforme sur la surface de contact 13 pour répartir la pression de façon homogène. Ils sont de préférence disposés de façon symétrique axialement entre le haut et la bas du moule 1. Nous allons maintenant décrire le procédé de réalisation d’une pièce moulée avec le moule selon l’invention. La pièce moulée peut être une pièce composite. A froid ou à température ambiante soit environ 20°C, la partie intérieure 11 du moule 1 n’est pas en contact direct avec la partie et extérieure 10 mais y est maintenue par les poussoirs à ressort 3. Le moule 1 est chauffé jusqu’à environ 200°C, les parties intérieure 11 et extérieure 10 se dilatent, mais du fait de coefficient de dilatation différent, la partie extérieure 10 se dilate moins que la partie intérieure 10. Lors de cette dilatation les poussoirs à ressort 3 vont se comprimer jusqu’au moment où la partie intérieure 11 et la partie extérieure 10 font entrer en contact rendant ainsi le moule étanche. On injecte ensuite la résine destinée à former la pièce. La résine va se polymériser grâce à la température du moule et ainsi se figer. Le moule est ensuite refroidit, sa température passant ainsi de 200°C à 20°C. Cette baisse de température va entrainer une rétractation des parties intérieure 11 et extérieure 10, la partie intérieure ayant un coefficient de dilation inférieure à la partie extérieure va plus se rétrécir et se détacher de la partie extérieure, mais les poussoirs à ressorts qui étaient comprimés vont se détendre progressivement et maintenir ainsi les deux parties du moule en position. Pendant ce temps la pièce moulée qui se rétracte moins que la partie intérieure, va se décoller de ce celle-ci et faciliter ainsi le démoulage. Moule (1) d’injection comprenant une partie extérieure (10) et une partie intérieure (11) constitués de deux matières ayant des coefficients de dilatation différents, la partie intérieure (11) ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui de la partie extérieure (10), caractérisé en ce que la partie extérieure (10) est reliée à la partie intérieure (11) par un système de poussoirs (3) à ressort disposé sur une surface de contact (13) entre la partie extérieure (10) et la partie intérieure (11). Moule (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’au moins un des poussoirs (3) à ressort comprend des rondelles Belleville (30). Moule (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que les poussoirs (3) à ressort sont fixés à la partie intérieure (11) du moule (1). Moule (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que tous les poussoirs (3) à ressort sont identiques. Moule (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que les poussoirs (3) à ressort sont positionnés sur une surface supérieure (110) et une surface inférieure (111) de la partie intérieure (11) du moule (1). Moule (1) selon les deux revendications précédentes caractérisé en ce que les poussoirs (3) à ressort sont orientés perpendiculairement à la surface de contact (13) entre la partie extérieure (10) et la partie intérieure (11). Moule (1) selon les deux revendications 4 et 5, ou selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moule comprend un axe X vertical et que les poussoirs (3) à ressort sont répartis de façon symétrique axialement sur la surface supérieure (110) et la surface inférieure (111) de la partie intérieure (11) du moule (1). Moule (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que la partie extérieure (10) est en acier et la partie intérieure (11) en aluminium. Moule (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que la partie extérieure (10) comprend des logements (102) de réception des poussoirs (3) à ressort. Moule (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que la partie intérieure (11) et la partie extérieure (10) du moule (1) sont distants d’une distance d à température ambiante et que le poussoir (3) à ressort a un débattement d 0 supérieur ou égal à la distance d.