CH710405A1 - A method of manufacturing parts made of composite material. - Google Patents

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CH710405A1 CH01811/14A CH18112014A CH710405A1 CH 710405 A1 CH710405 A1 CH 710405A1 CH 01811/14 A CH01811/14 A CH 01811/14A CH 18112014 A CH18112014 A CH 18112014A CH 710405 A1 CH710405 A1 CH 710405A1
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Abstract

Un procédé de fabrication de pièces en matière composite thermoplastique renforcé de fibres comprend une étape d’élaboration (100–200) d’un prépreg en positionnant au moins une plaque de thermoplastique dans un gabarit, lesdites plaques de thermoplastique étant pressées avec une ou plusieurs couches de tissus comportant des fibres longues tissées de renforcement, à une pression comprise entre 0,5–3 MPa, dans une presse chauffante ou tout autre moyen adéquat, et à une température comprise entre 300 et 610 Kelvin de manière à noyer les fibres de renforcement dans la matière thermoplastique. La mise en forme (300) du prépreg se fait dans un moule adapté, fabriqué dans une matière résistant à la température de traitement comprise entre 300 et 600 Kelvin, ledit moule étant au moins partiellement recouvert d’une couche antiadhésive dont la surface est configurée selon l’état de surface désiré de la pièce finale (400) à ladite température de traitement sous pression de 0,1 à 1,5 MPa.A method of manufacturing fiber reinforced thermoplastic composite parts comprises a step (100-200) of making a prepreg by positioning at least one thermoplastic plate in a template, said thermoplastic plates being pressed with one or more layers of fabric comprising long reinforcing woven fibers, at a pressure of between 0.5-3 MPa, in a heating press or any other suitable means, and at a temperature of between 300 and 610 Kelvin so as to embed the fibers of reinforcement in the thermoplastic material. The shaping (300) of the prepreg is done in a suitable mold, made of a material resistant to the treatment temperature of between 300 and 600 Kelvin, said mold being at least partially covered with a release layer whose surface is configured according to the desired surface state of the final piece (400) at said pressure treatment temperature of 0.1 to 1.5 MPa.

Description

[0001] Le but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication pour produire des composants en matière composite répondants aux demandes du marché du luxe. The object of the present invention is to provide a manufacturing method for producing composite material components responding to the demands of the luxury market.

[0002] Moins lourds que l’acier et très résistants, les matériaux composites ont d’abord été utilisés pour leurs performances, indépendamment de leur coût élevé. Matériaux fortement utilisés dans l’aéronautique, les composites se sont au fil des années déclinés dans des secteurs très variés. L’accent a été mis sur la diminution du temps de production qu’il était très difficile de généraliser tant les procédés de fabrication des composites sont variés car il y en a presque autant que de matériaux. Less heavy than steel and very resistant, composite materials were first used for their performance, regardless of their high cost. Highly used materials in aeronautics, composites have over the years declined in very varied sectors. Emphasis was placed on reducing production time, which was very difficult to generalize as composite manufacturing processes are varied because there are almost as many as there are materials.

[0003] D’autres contraintes sont apparues en fonction du domaine d’application et c’est notamment le cas de l’industrie du luxe qui, en plus d’obtenir des pièces très résistantes, requiert une esthétique de très grande qualité. Other constraints have emerged depending on the field of application and this is particularly the case of the luxury industry which, in addition to obtaining very resistant parts, requires a very high quality aesthetics.

[0004] De nombreux documents brevets décrivent des procédés utilisant des composites pour des applications très variées. Many patent documents describe processes using composites for a wide variety of applications.

[0005] EP 2 143 354 B1 décrit un procédé de fabrication d’un talon haut pour une chaussure, le procédé étant caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes consistant à façonner et/ou traiter un mélange de résine thermoplastique et de morceaux de fibres de carbone dans un moule pour obtenir un cœur interne de talon. Une seconde étape consiste à envelopper ledit cœur interne en utilisant au moins une couche de matériau comprenant la fibre de carbone. [0005] EP 2 143 354 B1 discloses a method of manufacturing a high heel for a shoe, the method being characterized in that the method comprises the following steps of shaping and / or treating a mixture of thermoplastic resin and pieces of carbon fibers in a mold to obtain an inner heel core. A second step is to wrap said inner core using at least one layer of material comprising the carbon fiber.

[0006] WO 2010 048 101 décrit des systèmes et des procédés de fabrication de préimprégnés qui possèdent une capacité améliorée pour l’élimination des gaz dans des préimprégnés et des couches de préimprégnés avant et/ou pendant au moins une partie du procédé de consolidation et de durcissement pour former des structures composites. Dans certains modes de réalisation, des perforations de configurations choisies peuvent être introduites dans les préimprégnés avant, pendant ou après la formation de couches. Les perforations offrent des voies de sortie pour les gaz emprisonnés dans et entre les préimprégnés et les couches de préimprégnés perforés pendant le procédé de consolidation et de durcissement, réduisant la porosité résiduelle dans le composite résultant. Par exemple, des composites dont les porosités résiduelles constituent moins de 10% en volume, basé sur le volume du composite, peuvent être obtenus de cette façon. [0006] WO 2010 048 101 discloses systems and methods for manufacturing prepregs which have improved capacity for gas removal in prepregs and prepreg layers before and / or during at least a part of the consolidation process and hardening to form composite structures. In some embodiments, perforations of selected configurations may be introduced into the prepregs before, during or after the formation of layers. The perforations provide exit routes for the gases trapped in and between the prepregs and the prepreg layers perforated during the consolidating and curing process, reducing the residual porosity in the resulting composite. For example, composites whose residual porosities make up less than 10% by volume, based on the volume of the composite, can be obtained in this way.

[0007] La production d’un composant en composite ne peut pas être faite comme un composant en métal. Les caractéristiques d’un composant en composite (matrice + fibre) dépendra du design du produit (matière utilisée, nombre de plis, tissage, type et dimension des fibres, etc.) mais aussi du processus de mise en œuvre (temps, température, pression, déformation, contraintes, etc.) Les composites contiennent souvent des défauts inhérents aux processus utilisés (porosités, déplacement de fibres, contraintes résiduelles locales, variation de dimensions, etc.) Ces imperfections locales sont la plupart du temps éliminatoires pour un objet de haute qualité esthétique. [0007] The production of a composite component can not be made as a metal component. The characteristics of a composite component (matrix + fiber) will depend on the design of the product (material used, number of folds, weaving, type and size of fibers, etc.) but also the process of implementation (time, temperature, pressure, deformation, constraints, etc.) Composites often contain defects inherent to the processes used (porosity, fiber displacement, local residual stresses, dimensional variation, etc.). These local imperfections are mostly eliminatory for an object of high aesthetic quality.

[0008] La présente invention a pour but de produire des composants en matière composite répondants aux demandes du marché du luxe comme par exemple l’horlogerie ou les accessoires. Les composites utilisés pour le marché du luxe doivent être non seulement décoratifs mais leurs performances techniques (rigidité, souplesse, solidité, résistance à l’usure, etc.) doivent permettre l’emploi dans des conditions sévères et dans un environnement défavorable. The present invention aims to produce components of composite material responding to the demands of the luxury market such as watchmaking or accessories. The composites used for the luxury market must not only be decorative but their technical performance (rigidity, flexibility, strength, wear resistance, etc.) must allow use in severe conditions and in an unfavorable environment.

[0009] Conformément à l’invention, le procédé de fabrication de pièces en matière composite thermoplastique renforcé de fibres comprend les étapes suivantes: Fourniture d’au moins une feuille en matière plastique thermoplastique; Elaboration d’un prépreg en positionnant au moins une feuille de thermoplastique dans un gabarit, lesdites feuilles de thermoplastique étant pressées avec une ou plusieurs couches de tissus comportant des fibres longues tissées de renforcement, à une pression comprise entre 0,5–3 MPa, dans une presse chauffante ou tout autre moyen adéquat, et à une température comprise entre 300 et 610 Kelvin de manière à noyer les fibres de renforcement dans la matière thermoplastique; Optionnellement, découpage du prépreg à la forme et aux dimensions nécessaires pour la fabrication de la pièce à produire; et Mise en forme du prépreg dans un moule adapté, fabriqué dans une matière résistant à la température de traitement comprise entre 300 et 600 Kelvin, ledit moule étant au moins partiellement recouvert d’une couche antiadhésive dont la surface est configurée selon l’état de surface désiré de la pièce finale, à ladite température de traitement comprise entre 300 et 600 Kelvin sous pression de 0,1 à 1,5 MPa.According to the invention, the process for manufacturing parts made of fiber reinforced thermoplastic composite material comprises the following steps: Providing at least one sheet of thermoplastic plastics material; Elaboration of a prepreg by positioning at least one thermoplastic sheet in a template, said thermoplastic sheets being pressed with one or more layers of fabric comprising long woven reinforcing fibers at a pressure of between 0.5-3 MPa, in a heating press or any other suitable means, and at a temperature of between 300 and 610 Kelvin so as to embed the reinforcing fibers in the thermoplastic material; Optionally, cutting prepreg to the shape and dimensions necessary for the manufacture of the part to be produced; and Prepreg forming in a suitable mold, made of a material resistant to the treatment temperature of between 300 and 600 Kelvin, said mold being at least partially covered with a non-stick layer whose surface is configured according to the surface state desired end piece, at said treatment temperature of between 300 and 600 Kelvin at a pressure of 0.1 to 1.5 MPa.

[0010] Dans une forme d’exécution, lesdits tissus comportant des fibres longues tissées sont colorés ou comportent des mises en couleur additives. Dans une variante, ces tissus peuvent être sans coloration. In one embodiment, said fabrics comprising long woven fibers are colored or have additive color adjustments. In a variant, these tissues may be without coloration.

[0011] Dans une forme d’exécution, les feuilles ou lesdites feuilles sont des plaques de thermoplastiques mises en épaisseur dans un gabarit au moyen d’une presse chauffante ou tout autre moyen adéquat à une température comprise entre 300 et 570 Kelvin et une pression comprise entre 0,2 à 4 MPa. Les plaques de thermoplastique sont notamment en PMMA, PEN, PET, PC, PES, ABS, PP ou PPE. In one embodiment, the sheets or said sheets are thermoplastic plates placed in thickness in a template by means of a heating press or any other suitable means at a temperature between 300 and 570 Kelvin and a pressure between 0.2 and 4 MPa. The thermoplastic sheets are in particular PMMA, PEN, PET, PC, PES, ABS, PP or EPP.

[0012] Dans une variante, un tissu formé de fils de thermoplastique peut être utilisé pour l’élaboration du prépreg. Le tissu comportant des fibres de renfort est notamment à base de fibre de carbone, fibre de verre, fibre d’aramide, fibre métallique ou fibre naturelle. Alternatively, a fabric formed of thermoplastic son can be used for the preparation of prepreg. The fabric comprising reinforcing fibers is especially based on carbon fiber, fiberglass, aramid fiber, metal fiber or natural fiber.

[0013] Le prépreg est optionnellement découpé à la forme et aux dimensions nécessaires pour la fabrication de la pièce à produire, dans la mesure où le prépreg n’a pas les bonnes dimensions. The prepreg is optionally cut to the shape and dimensions necessary for the manufacture of the part to be produced, since the prepreg does not have the right dimensions.

[0014] Le moule pour la mise en forme du prépreg est réalisé dans une matière résistant à la température de traitement comme notamment le laiton, le cuivre, l’acier ou l’aluminium. The mold for shaping prepreg is made of a material resistant to the processing temperature such as brass, copper, steel or aluminum.

[0015] Optionnellement, un témoin anti-contrefaçon permettant d’identifier que le produit fini est issu du procédé est inclus dans la matière lors de l’opération de fabrication du prépreg et / ou lors l’opération de mise en forme finale. Optionally, an anti-counterfeiting control to identify that the finished product is from the process is included in the material during the prepreg manufacturing operation and / or during the final shaping operation.

[0016] Dans une forme d’exécution, lors de la mise en forme du prépreg, des éléments pré usinés peuvent être inclus dans le moule de manière à être surmoulés avec le prépreg dans le moule. In one embodiment, during the shaping prepreg, pre-machined elements may be included in the mold so as to be overmolded with the prepreg in the mold.

[0017] De préférence, lors de la formation du prépreg, la température suit une rampe contrôlée en démarrant à une température ambiante puis après la durée de traitement à la température maximale, revient à température ambiante selon une rampe contrôlée, la température maximale étant atteinte aux alentours des deux tiers du temps de cycle total et maintenue jusqu’à 90% du temps de cycle. Preferably, during the prepreg formation, the temperature follows a controlled ramp by starting at an ambient temperature and then after the treatment time at the maximum temperature, returns to ambient temperature according to a controlled ramp, the maximum temperature being reached around two thirds of the total cycle time and maintained up to 90% of the cycle time.

[0018] De préférence, lors de la formation du prépreg, la pression augmente par un ou plusieurs paliers pour atteindre sa valeur maximale aux alentours des deux tiers du temps de cycle total. Preferably, during the prepreg formation, the pressure increases by one or more steps to reach its maximum value around two-thirds of the total cycle time.

[0019] Les caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture d’une description de plusieurs formes d’exécution données uniquement à titre d’exemples, nullement limitatives en se référant aux figures schématiques, dans lesquelles: <tb>La fig. 1<SEP>représente un diagramme des étapes du procédé de fabrication de pièces en matière composite; <tb>la fig. 2<SEP>représente les étapes de la chaîne de production du procédé; <tb>la fig. 3<SEP>représente des courbes de pression et de température en fonction du temps lors de la fabrication de pièces en composite; <tb>la fig. 4<SEP>représente des courbes illustrant l’influence du temps et de la température sur la porosité; et <tb>la fig. 5<SEP>représente des courbes illustrant l’influence de la pression et de la température sur la porosité.The characteristics of the invention will appear more clearly on reading a description of several embodiments given solely by way of examples, in no way limiting with reference to the schematic figures, in which: <tb> Fig. 1 <SEP> represents a diagram of the steps of the process for manufacturing composite parts; <tb> fig. 2 <SEP> represents the stages of the process production chain; <tb> fig. 3 <SEP> represents pressure and temperature curves as a function of time during the manufacture of composite parts; <tb> fig. 4 <SEP> represents curves illustrating the influence of time and temperature on porosity; and <tb> fig. <SEP> represents curves illustrating the influence of pressure and temperature on porosity.

[0020] Dans l’exemple illustré à la fig. 1 , le procédé de fabrication de pièces en matière composite thermoplastique renforcé de fibres comprend les étapes suivantes: Fourniture d’une ou plusieurs plaques en matière plastique thermoplastique (étape 100); Elaboration d’un prépreg en positionnant au moins une plaque de thermoplastique dans un gabarit, lesdites plaques de thermoplastique étant pressées avec une ou plusieurs couches de tissus comportant des fibres longues tissées de renforcement, à une pression comprise entre 0,5–3 MPa, dans une presse chauffante ou tout autre moyen adéquat, et à une température comprise entre 300 et 610 Kelvin de manière à noyer les fibres de renforcement dans la matière thermoplastique (étape 200); Optionnellement, découpage du prépreg à la forme et aux dimensions nécessaires pour la fabrication de la pièce à produire; et Mise en forme du prépreg dans un moule adapté, fabriqué dans une matière résistant à la température de traitement comprise entre 300 et 600 Kelvin, ledit moule étant au moins partiellement recouvert d’une couche antiadhésive dont la surface est configurée selon l’état de surface désiré de la pièce finale, à ladite température de traitement comprise entre 300 et 600 Kelvin sous pression de 0,1 à 1,5 MPa (étape 300).In the example illustrated in FIG. 1, the process for manufacturing parts made of fiber reinforced thermoplastic composite material comprises the following steps: Providing one or more thermoplastic plastic plates (step 100); Elaboration of a prepreg by positioning at least one thermoplastic plate in a template, said thermoplastic plates being pressed with one or more layers of fabric comprising long woven reinforcing fibers at a pressure of between 0.5-3 MPa, in a heating press or any other suitable means, and at a temperature of between 300 and 610 Kelvin so as to embed the reinforcing fibers in the thermoplastic material (step 200); Optionally, cutting prepreg to the shape and dimensions necessary for the manufacture of the part to be produced; and Prepreg forming in a suitable mold, made of a material resistant to the treatment temperature of between 300 and 600 Kelvin, said mold being at least partially covered with a non-stick layer whose surface is configured according to the surface state desired end piece, at said treatment temperature of between 300 and 600 Kelvin under pressure of 0.1 to 1.5 MPa (step 300).

[0021] Les plaques de thermoplastique, comme par exemple le PMMA ou le PET, sont mises en épaisseur dans un gabarit au moyen d’une presse chauffante ou tout autre moyen adéquat. La température et la pression sont adaptées à la matière, par exemple température de 480 °K pour du PMMA à une pression utile de 0,5 à 1,5 MPa. Ces paramètres permettent d’avoir un état de la matière dans le domaine visqueux et obtenir une feuille de l’épaisseur exacte désirée. Ces paramètres sont ajustés pour façonner une feuille ayant les caractéristiques optiques voulues pour la pièce finale. Par exemple, le chauffage se fait avec une rampe de 1 à 5 degrés par minute suivant la matière avec une mise sous pression à partir de 250–300 °K. Le refroidissement est accéléré jusqu’au retour à une température inférieure à 300 °K tout en maintenant la pression. Le cycle est très approchant de celui illustré à la fig. 3 . The thermoplastic sheets, such as PMMA or PET, are placed in a thickness in a template by means of a heating press or any other suitable means. The temperature and pressure are adapted to the material, for example, 480 ° K for PMMA at a working pressure of 0.5 to 1.5 MPa. These parameters make it possible to have a state of matter in the viscous domain and to obtain a sheet of the exact thickness desired. These parameters are adjusted to shape a sheet having the desired optical characteristics for the final piece. For example, the heating is done with a ramp of 1 to 5 degrees per minute depending on the material with a pressurization from 250-300 ° K. The cooling is accelerated until the return to a temperature below 300 ° K while maintaining the pressure. The cycle is very similar to that shown in fig. 3.

[0022] Les plaques peuvent être soit fabriquées selon le procédé précédemment décrit soit être fournies par un autre moyen. The plates may be made by the method described above or be provided by other means.

[0023] Les plaques ainsi obtenues sont reprises dans un nouveau gabarit et pressées dans une presse chauffante ou tout autre moyen adéquat avec une ou plusieurs couches de tissus comportant les fibres longues tissées selon le dessin désiré. Ces tissus peuvent être avec ou sans coloration, ou comporter des mises en couleur additives. The plates thus obtained are taken up in a new template and pressed in a heating press or any other suitable means with one or more layers of fabrics comprising the long fibers woven according to the desired design. These tissues can be with or without coloration, or include additive coloring.

[0024] Dans une autre exécution, en lieu et place de plaques, il est aussi utilisé un tissu formé de fils de thermoplastique. Ce tissu peut se présenter sous la même forme que le tissu de fibres utilisé par la suite, sous un tissage différent, ou être directement mélangé avec le tissu de fibres de renforcement (comélé). Lors de l’utilisation de ces alternatives, la température du processus, ainsi que la pression, doivent être adaptés à la matière et à la forme utilisée pour assurer une bonne liaison et une bonne imprégnation du prépreg. Le tissu de base définit les caractéristiques du prépreg obtenu (multicouche renfort-matrice, intégration renfort-matrice en monocouche, etc.) In another embodiment, instead of plates, it is also used a fabric formed of thermoplastic son. This fabric may be in the same form as the fiber fabric subsequently used, under a different weave, or be directly blended with the reinforcing fiber fabric (comele). When using these alternatives, the process temperature, as well as the pressure, must be adapted to the material and form used to ensure good bonding and impregnation of the prepreg. The base fabric defines the characteristics of the prepreg obtained (multilayer reinforcement-matrix, integration reinforcement-matrix in monolayer, etc.)

[0025] La figure 2 représente les étapes de la chaîne de production du procédé. Figure 2 shows the steps of the production line of the process.

[0026] Le procédé selon la présente invention permet d’élaborer un prépreg monocouche ou multicouches et les paramètres liant les conditions de mise en œuvre et les caractéristiques recherchées en fonction des matières utilisées pour obtenir les pièces finales. Cette opération se déroule, par exemple pour du PMMA, à une température comprise entre 320 et 610 Kelvin. Cette élévation de température permet de travailler ainsi dans une zone où la matière est plus fluide. La pression est d’environ 1 MPa et est adaptée à la composition exacte du prépreg. La matière thermoplastique fluant entre les fibres permet d’obtenir une plaque de prépreg comportant des fibres longues. Ces fibres peuvent être de diverses natures comme par exemple en carbone, verre, aramide, lin, chanvre, etc. et sont parfaitement noyées dans une matrice de thermoplastique. L’effet optique peut être modulé et le résultat peut varier de mat à brillant en fonction du choix de la matière de base du thermoplastique. La température et la pression, lors de la fabrication du prépreg, sont déterminées d’une part par le type de tissus comportant les fibres longues, en fonction du type de tissage, de l’épaisseur, et de l’effet désiré et d’autre part par les caractéristiques chimiques, mécaniques ou thermiques du thermoplastique. Comme illustré à la figure 3 , le cycle démarre à température ambiante, monte à la température désirée selon une rampe contrôlée et adaptée selon les matières mises en œuvre, puis, après la durée de traitement à la température maximale, revient à température ambiante selon une rampe contrôlée. The method according to the present invention allows to develop a monolayer or multilayer prepreg and the parameters linking the implementation conditions and the desired characteristics depending on the materials used to obtain the final pieces. This operation takes place, for example for PMMA, at a temperature of between 320 and 610 Kelvin. This rise in temperature makes it possible to work in an area where the material is more fluid. The pressure is about 1 MPa and is adapted to the exact composition of the prepreg. The fluent thermoplastic material between the fibers makes it possible to obtain a prepreg plate comprising long fibers. These fibers can be of various kinds, for example carbon, glass, aramid, linen, hemp, etc. and are perfectly embedded in a thermoplastic matrix. The optical effect can be modulated and the result can vary from matt to gloss depending on the choice of the thermoplastic base material. The temperature and the pressure, during the manufacture of the prepreg, are determined on the one hand by the type of fabrics comprising the long fibers, according to the type of weaving, the thickness, and the desired effect and on the other hand, by the chemical, mechanical or thermal characteristics of the thermoplastic. As illustrated in FIG. 3, the cycle starts at ambient temperature, rises to the desired temperature according to a controlled ramp and adapted according to the materials used, then, after the treatment time at the maximum temperature, returns to ambient temperature according to a controlled ramp.

[0027] Lors de cette opération de fabrication du prépreg, un témoin anti-contrefaçon peut être inclus dans la matière. Ce témoin permet de vérifier que le produit fini est bien issu de ce processus et n’est pas une imitation de celui-ci faite dans d’autres matières. During this prepreg manufacturing operation, an anti-counterfeit witness may be included in the material. This witness makes it possible to verify that the finished product is indeed resulting from this process and is not an imitation of this one made in other matters.

[0028] Optionnellement, le prépreg est ensuite découpé à la dimension nécessaire pour la fabrication de la pièce à produire. La découpe peut se faire par des moyens mécaniques, comme par exemple un outil de découpe, une opération de fraisage ou d’étampage. La découpe peut être faite par des moyens sans outil comme un laser, ou un jet d’eau à haute pression. Optionally, the prepreg is then cut to the size necessary for the manufacture of the part to be produced. The cutting can be done by mechanical means, such as a cutting tool, a milling operation or stamping. The cutting can be done by tool-less means such as a laser, or a high-pressure water jet.

[0029] La mise en forme du prépreg se fait dans un moule adapté, fabriqué dans une matière résistant à la température de traitement, comme par exemple l’aluminium, ce moule étant au moins partiellement recouvert d’une couche antiadhésive et les surfaces étant traitées en fonction de l’état de surface désiré sur la pièce finale. The shaping of the prepreg is done in a suitable mold, made of a material resistant to the processing temperature, such as aluminum, the mold being at least partially covered with a release layer and the surfaces being treated according to the desired surface condition on the final piece.

[0030] Optionnellement, des éléments pré usinés peuvent être intégrés dans le moule de manière à être surmoulés. Optionally, pre-machined elements can be integrated in the mold so as to be overmolded.

[0031] Un design de structure peut être intégré dans le moule par modification de l’état de surface sur les pièces du moule en contact avec le composite. A structure design can be integrated into the mold by modifying the surface condition on the mold parts in contact with the composite.

[0032] La température lors de ce traitement est d’environ 460 à 560 °K, suivant le prépreg employé, à une pression variant de 0,1 à 1,5 MPa. La pression est ajustée lors du cycle de chauffe en fonction de la forme exacte de la pièce et des tolérances souhaitées pour obtenir la qualité de surface désirée en final. Pour cette étape de mise en forme, la pression dans le moule est constante ou peut varier suivant les matières composant le prépreg. Le cycle exact de la température et de la pression en fonction du temps est contrôlé lors du process et est spécifique à chaque mélange ou type de matière. The temperature during this treatment is about 460 to 560 ° K, according to the prepreg used, at a pressure ranging from 0.1 to 1.5 MPa. The pressure is adjusted during the heating cycle according to the exact shape of the part and the desired tolerances to obtain the desired surface quality in the end. For this shaping step, the pressure in the mold is constant or may vary depending on the materials composing the prepreg. The exact cycle of temperature and pressure as a function of time is controlled during the process and is specific to each mix or type of material.

[0033] La mise en forme est faite par déformation et durcissement d’un prépreg par procédé thermique, de type thermoformage. The shaping is made by deformation and hardening of a prepreg by thermal process, thermoforming type.

[0034] Le cycle de refroidissement est également contrôlé précisément en fonction de la qualité désirée en sortie de traitement. The cooling cycle is also precisely controlled according to the desired quality at the output of treatment.

[0035] Lors de cette opération de mise en forme finale, un témoin anti-contrefaçon, supplémentaire ou complémentaire au précédent, peut être inclus dans la matière. Ce témoin peut aussi remplacer celui mis en œuvre dans le prépreg. Ce témoin permet de vérifier que le produit fini est bien issu de ce processus et n’est pas une imitation de celui-ci faite dans d’autres matières. During this final formatting operation, an anti-counterfeit witness, additional or complementary to the previous, may be included in the material. This cookie can also replace the cookie implemented in the prepreg. This witness makes it possible to verify that the finished product is indeed resulting from this process and is not an imitation of this one made in other matters.

[0036] Par le contrôle des paramètres de mise en œuvre, la qualité optique (brillance, transparence, opacité,...) de l’objet peut être modifiée. By controlling the implementation parameters, the optical quality (brightness, transparency, opacity, ...) of the object can be changed.

[0037] Le processus mis en œuvre selon la présente invention permet de produire des pièces répondant à de hauts critères esthétiques (planéité, état de surface, finesse, structure, design, etc.) et répondant au cahier des charges défini pour le produit final. The process implemented according to the present invention can produce parts meeting high aesthetic criteria (flatness, surface condition, fineness, structure, design, etc.) and meeting the specifications defined for the final product. .

[0038] La mise en couleur du produit peut être faite par laquage ou vernissage du tissus de fibres, par laquage ou vernissage du prépreg ou en utilisant un thermoplastique coloré dans la masse. La coloration est faite dans la plaque lors du premier façonnage, en traitement intermédiaire lors de la fabrication du prépreg ou en traitement intermédiaire lors de la mise en forme finale. The color of the product can be made by lacquering or varnishing the fiber fabric, by lacquering or varnishing the prepreg or using a colored thermoplastic in the mass. The coloration is made in the plate during the first shaping, intermediate treatment during the manufacture of prepreg or intermediate treatment during the final shaping.

[0039] Les paramètres de la mise en couleur sont ajustés selon la matière de base, la matière et la forme des fibres, l’effet désiré ou le design. The parameters of the color setting are adjusted according to the basic material, the material and the shape of the fibers, the desired effect or the design.

[0040] Le processus selon la présente invention permet de produire des pièces de très haute qualité requise notamment dans le secteur du luxe. The process according to the present invention can produce very high quality parts required especially in the luxury sector.

[0041] Ces pièces de très haute qualité en matière composite peuvent être utilisées par exemple dans l’horlogerie, ou pour des d’instruments d’écriture, des briquets, des accessoires comme des porte-clefs, des clefs usb, des boucles de maroquinerie, ou des boutons de manchettes. These very high quality composite material parts can be used for example in the watch industry, or for writing instruments, lighters, accessories such as key rings, usb keys, loops, leather goods, or cufflinks.

[0042] Ces pièces en matière composite d’une haute qualité optique et esthétique peuvent avoir un aspect décoratif comme par exemple un tissé plain, un tissé sergé, un tissé satin ou un autre tissage, voire être tressées, ou avoir une déposition libre. These composite parts of high optical and aesthetic quality can have a decorative appearance such as plain woven, twill woven, satin woven or other weaving, or even be braided, or have a free deposition.

[0043] Toutes les formes de pièces peuvent être réalisées par le procédé décrit selon la présente invention comme des pièces planes, volumiques, convexes, concaves, rondes, cubiques, gauches. All shapes of parts can be made by the method described according to the present invention as flat parts, volume, convex, concave, round, cubic, left.

Claims (12)

1. Procédé de fabrication de pièces en matière composite thermoplastique renforcé de fibres, le procédé comprenant les étapes suivantes: – Fourniture d’au moins une feuille en matière plastique thermoplastique; – Elaboration d’un prépreg en positionnant au moins une feuille de thermoplastique dans un gabarit, lesdites feuilles de thermoplastique étant pressées avec une ou plusieurs couches de tissus comportant des fibres longues tissées de renforcement, à une pression comprise entre 0,5–3 MPa, et à une température comprise entre 300 et 610 Kelvin de manière à noyer les fibres de renforcement dans la matière thermoplastique; – Optionnellement, découpage du prépreg à la forme et aux dimensions nécessaires pour la fabrication de la pièce à produire; et – Mise en forme du prépreg dans un moule adapté, fabriqué dans une matière résistant à la température de traitement comprise entre 300 et 600 Kelvin, ledit moule étant au moins partiellement recouvert d’une couche antiadhésive dont la surface est configurée selon l’état de surface désiré de la pièce finale, à ladite température de traitement comprise entre 300 et 600 Kelvin sous pression de 0,1 à 1,5 MPa.A method of manufacturing fiber reinforced thermoplastic composite parts, the method comprising the steps of: - Providing at least one sheet of thermoplastic plastic material; - Preparation of a prepreg by positioning at least one sheet of thermoplastic in a template, said thermoplastic sheets being pressed with one or more layers of tissue comprising long fibers woven reinforcement at a pressure of between 0.5-3 MPa and at a temperature of between 300 and 610 Kelvin so as to embed the reinforcing fibers in the thermoplastic material; Optionally, cutting the prepreg to the shape and dimensions necessary for the production of the part to be produced; and - Shaping the prepreg in a suitable mold, made of a material resistant to the treatment temperature of between 300 and 600 Kelvin, said mold being at least partially covered with a release layer whose surface is configured according to the state of desired surface of the final piece, at said treatment temperature of between 300 and 600 Kelvin under pressure of 0.1 to 1.5 MPa. 2. Procédé de fabrication de pièces en matière composite selon la revendication 1, dans lequel lesdits tissus comportant des fibres longues tissées sont colorés.2. A method of manufacturing composite parts according to claim 1, wherein said woven fabrics having long woven fibers are colored. 3. Procédé de fabrication de pièces en matière composite selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel les feuilles ou lesdites feuilles de thermoplastique sont des plaques thermoplastiques mises en épaisseur dans un gabarit à une température comprise entre 300 et 570 Kelvin et une pression comprise entre 0,2 à 4 MPa.3. A method of manufacturing composite parts according to one of claims 1 or 2, wherein the sheets or said sheets of thermoplastic are thermoplastic plates set in thickness in a template at a temperature between 300 and 570 Kelvin and a pressure between 0.2 to 4 MPa. 4. Procédé de fabrication de pièces en matière composite selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel la feuille ou ladite feuille de thermoplastique est formée d’un tissu formé de fils de thermoplastique ou d’un tissu formé de fils thermoplastiques comélangés avec des fils de renforcement.4. A method of manufacturing composite parts according to one of claims 1 or 2, wherein the sheet or said sheet of thermoplastic is formed of a fabric formed of thermoplastic son or a fabric formed of thermoplastic son comélangés with reinforcing wires. 5. Procédé de fabrication de pièces en matière composite selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le prépreg est découpé à la forme et aux dimensions nécessaires pour la fabrication de la pièce à produire.5. A method of manufacturing composite parts according to one of the preceding claims, wherein the prepreg is cut to the shape and dimensions necessary for the manufacture of the part to be produced. 6. Procédé de fabrication de pièces en matière composite selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le moule pour la mise en forme du prépreg est réalisé dans une matière résistant à la température de traitement comme notamment le laiton, le cuivre, l’acier ou l’aluminium.6. A method of manufacturing composite parts according to one of the preceding claims, wherein the mold for shaping the prepreg is made of a material resistant to the processing temperature such as in particular brass, copper, steel or aluminum. 7. Procédé de fabrication de pièces en matière composite selon l’une des revendications précédentes, dans lequel un témoin anti-contrefaçon permettant d’identifier que le produit fini est issu du procédé est inclus dans la matière lors de l’opération de fabrication du prépreg et / ou lors de l’opération de mise en forme finale.7. A method of manufacturing composite parts according to one of the preceding claims, wherein an anti-counterfeit control to identify that the finished product is from the process is included in the material during the manufacturing operation of the prepreg and / or during the final formatting operation. 8. Procédé de fabrication de pièces en matière composite selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lors de la mise en forme du prépreg des éléments pré-usinés sont inclus dans le moule de manière à être surmoulés avec le prépreg dans le moule.8. A method of manufacturing composite parts according to one of the preceding claims, wherein during the prepreg shaping pre-machined elements are included in the mold so as to be overmolded with the prepreg in the mold. 9. Procédé de fabrication de pièces en matière composite selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lors de la formation du prépreg, la température suit une rampe contrôlée en démarrant à une température ambiante puis après la durée de traitement à la température maximale, revient à température ambiante selon une rampe contrôlée, la température maximale étant atteinte aux alentours des deux tiers du temps de cycle total et maintenue jusqu’à 90% du temps de cycle.9. A method of manufacturing composite parts according to one of the preceding claims, wherein during the prepreg formation, the temperature follows a controlled ramp starting at an ambient temperature and after the treatment time at the maximum temperature, returns to ambient temperature in a controlled ramp, the maximum temperature being reached around two-thirds of the total cycle time and maintained up to 90% of the cycle time. 10. Procédé de fabrication de pièces en matière composite selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lors de la formation du prépreg, la pression augmente par un ou plusieurs paliers pour atteindre sa valeur maximale aux alentours des deux tiers du temps de cycle total.10. A method of manufacturing composite parts according to one of the preceding claims, wherein during the formation of prépreg, the pressure increases by one or more levels to reach its maximum value around two thirds of the total cycle time. . 11. Procédé de fabrication de pièces en matière composite selon l’une des revendications précédentes dans lequel la porosité résiduelle est réduite à moins de 5% par ajustement des paramètres temps et température, pression et température, ou temps pression et température.11. A method of manufacturing composite parts according to one of the preceding claims wherein the residual porosity is reduced to less than 5% by adjusting the parameters time and temperature, pressure and temperature, or time pressure and temperature. 12. Procédé de fabrication de pièces en matière composite selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les plaques de thermoplastique sont notamment en PMMA, PEN, PET, PC, PES, ABS, PP ou PPE et le tissu comportant des fibres de renfort est à base de fibre de carbone, fibre de verre, fibre d’aramide, fibre métallique ou fibre naturelle.12. A method of manufacturing composite parts according to one of the preceding claims, wherein the thermoplastic sheets are in particular PMMA, PEN, PET, PC, PES, ABS, PP or PPE and the fabric comprising reinforcing fibers. is based on carbon fiber, fiberglass, aramid fiber, metal fiber or natural fiber.
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