FR2567797A1 - Process for manufacturing components of complex shape and of large size - Google Patents

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Abstract

The process, which can be used especially for manufacturing motor vehicle bodywork components, employs moulding operations. The main part of the component 10 is manufactured from filled resin in a simple mould and then an additional element 12 whose dimension is small in at least one direction is attached to one edge of this main part by overmoulding with the aid of a sheet of high-viscosity resin prepreg in a mould holder (moulding gripper) brought to the edge of the main part.

Description

Procédé de fabrication de pièces de forme complexe et de grande taille. Process for manufacturing large and complex shaped parts.

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de pièces de forme complexe et de grande taille en mettant en oeuvre uniquement des opérations de moulage. The present invention relates to a method of manufacturing parts of complex shape and large in size using only molding operations.

Les pièces minces de grande taille utilisées dans de nombreux domaines, et notamment dans celui de 1 automobile, par exemple pour constituer des panneaux latéraux ou des pavillons, ont souvent une forme localement complexe qui rend leur réalisation par moulage impossible dans des moules simples. Une solution pour fabriquer de telles pièces en matière plastique consiste à utiliser des moules comprenant des éléments mobiles par rapport au corps principal du moule ou "tiroirs".  The large thin parts used in many fields, and in particular in that of 1 automobile, for example to constitute side panels or pavilions, often have a locally complex shape which makes their realization by molding impossible in simple molds. One solution for manufacturing such plastic parts consists in using molds comprising elements movable relative to the main body of the mold or "drawers".

Cette solution augmente de façon énorme le prix du moule, le complique et le rend moins robuste et moins fiable. On lui préfère souvent une autre solution, con sistant à fabriquer par moulage uniquement la majeure partie de la pièce, puis à rapporter par collage, un ou des compléments dont la présence aurait rendu impossible le démoulage par ouverture simple du moule. Mais cette solution est coûteuse et exige une main-d'oeuvre importante et qualifiée.This solution increases the price of the mold enormously, complicates it and makes it less robust and less reliable. Another solution is often preferred to it, consisting in manufacturing by molding only the major part of the part, then in adding by gluing, one or more complements, the presence of which would have made demolding by simple opening of the mold impossible. However, this solution is costly and requires a large and qualified workforce.

L'invention vise à fournir un procédé de fabrication de pièces de forme complexe par moulage répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il permet des économies substentielles de fabrication. Dans ce but l'invention propose notamment un procédé suivant lequel on fabrique la majeure partie de la pièce par moulage de résine chargée dans un moule simple, à ouverture dans une seule direction, et on rapporte sur un bord de cette majeure partie un complément, de dimension faible au moins dans une direction, par surmoulage à l'aide d'une feuille de préimprégné de résine à grande viscosité dans une pince de surmoulage. The invention aims to provide a method of manufacturing parts of complex shape by molding which better meets those previously known to the requirements of practice, in particular in that it allows substantial savings in manufacturing. To this end, the invention proposes in particular a method according to which the major part of the part is manufactured by molding of resin loaded in a simple mold, opening in one direction only, and a complement is added to an edge of this major part, of small size at least in one direction, by overmolding using a sheet of prepreg resin with high viscosity in an overmoulding forceps.

La pince pouvant être de volume et de poids modéré, le moulage peut être effectué par déplacement de la pince par rapport à la majeure partie de la pièce, extraite du moule principal et transportée sur un berceau. La feuille de préimprégné. préalablement découpée à un format correspondant au volume du complément à réaliser, est amenée sur le bord de la pièce, la pince est fermée, puis réouverte après polymérisation. L'utilisation d'un préimprégné fait que l'opération de finition peut se limiter généralement à un ébarbage sur quelques dixièmes de millimètres. The clamp can be of moderate volume and weight, the molding can be carried out by displacement of the clamp relative to the major part of the part, extracted from the main mold and transported on a cradle. The prepreg sheet. previously cut to a format corresponding to the volume of the complement to be produced, is brought to the edge of the part, the clamp is closed, then reopened after polymerization. The use of a prepreg means that the finishing operation can generally be limited to deburring over a few tenths of a millimeter.

On utilisera généralement, comme préimprégné, une feuille de un à quelques millimètres d'épaisseur, contenant une résine, par exemple polyester, et une quantité importante de charge, telle que des poudres minérales (CO3Ca notamment) et des fibres de verre courtes. Le pourcentage important de charge et la nécessité de reduire le temps de durcissement conduiront généralement à adopter une température de polymérisation dépassant 1009. La pression peut être modérée, par exemple de 12 à 30 bars. Generally used as a prepreg, a sheet of one to a few millimeters thick, containing a resin, for example polyester, and a large amount of filler, such as mineral powders (CO3Ca in particular) and short glass fibers. The large percentage of filler and the need to reduce the curing time will generally lead to the adoption of a polymerization temperature exceeding 1009. The pressure can be moderate, for example from 12 to 30 bars.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de mise en oeuvre, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent. dans lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe d une pièce mince fabriquée par mise en oeuvre du procédé suivant l'invention,
- les figures 2, 3 et 4 sont des schémas montrant des étapes successives de mise en oeuvre du procédé pour réaliser une pièce du genre montré en figure 1.
La pièce dont une vue en coupe partielle est montrée en figure 1 présente une forme que l'on peut rencontrer par exemple en automobile, lorsqu'on veut réaliser un panneau latéral de carrosserie en matériau imprégné de résine contenant des charges.Une telle pièce comporte une partie principale 10 qui peut être réalisée sans difficulté dans un moule simple, compor- tant uniquement un corps et un couvercle s'ouvrant dans le sens indiqué par la flèche fo. Au contraire la réalisation de la pièce complète exigerait un moule dont le couvercle comporte des tiroirs mobiles. Conformément à l'invention, la pièce est réalisée en moulant tout d'abord la partie principale 10, puis en rapportant le complément 12 par surmoulage dans une pince qui Vient uniquement enfermer le bord de la partie 10, le sens d'ouverture de la pince s'effectuant dans la direction indiquée par la flèche fi. The invention will be better understood on reading the following description of a particular embodiment, given by way of non-limiting example. The description refers to the accompanying drawings. wherein
FIG. 1 is a sectional view of a thin piece manufactured by implementing the method according to the invention,
FIGS. 2, 3 and 4 are diagrams showing successive stages of implementation of the method for producing a part of the kind shown in FIG. 1.
The part, a partial section view of which is shown in FIG. 1, has a shape which can be encountered, for example, in an automobile, when it is desired to produce a side panel for the bodywork made of resin-impregnated material containing fillers. a main part 10 which can be produced without difficulty in a simple mold, comprising only a body and a cover opening in the direction indicated by the arrow fo. On the contrary, the production of the complete part would require a mold, the cover of which comprises movable drawers. In accordance with the invention, the part is produced by first molding the main part 10, then by adding the complement 12 by overmolding in a clamp which only encloses the edge of the part 10, the direction of opening of the clamp in the direction indicated by the arrow fi.

La partie principale 10 pourra être réalisée notamment en mettant en oeuvre le procédé décrit dans le brevet FR 74 23519 : on dispose dans le corps d'un moule, un matelas de fibres telles que des fibres de verre. The main part 10 may be produced in particular by implementing the method described in patent FR 74 23519: a mattress of fibers such as glass fibers is placed in the body of a mold.

On ferme le moule. Et on injecte une résine chargée qu - on polymérise à température modérée, 45-C par exemple.We close the mold. And a charged resin is injected which is polymerized at moderate temperature, 45-C for example.

On obtient ainsi un panneau, qui aura typiquement une épaisseur comprise entre 2 et 3 mm, pouvant avoir plusieurs mètres de long, qui peut être soulevé hors du moule par ventouses et déposé à proximité sur un berceau de réception. La partie de fibres qui déborde de la résine polymérisée est enlevée ensuite par une opération d'ébarbage qui est toujours nécessaire. A panel is thus obtained, which will typically have a thickness of between 2 and 3 mm, which may be several meters long, which can be lifted out of the mold by suction cups and deposited close to a receiving cradle. The part of the fibers which overflows from the polymerized resin is then removed by a deburring operation which is still necessary.

La figure 2 montre la partie principale 10 déjà réalisée et portée sur un berceau de réception 14. L'ensemble des opérations de report du complément 12 peut s'effectuer sans manipulation supplémentaire de la pie- ce, ce qui constitue un avantage décisif lorsque la pièce est de grande dimension, ce qui sera le cas le plus fréquent. FIG. 2 shows the main part 10 already produced and carried on a receiving cradle 14. All of the operations for transferring the complement 12 can be carried out without additional manipulation of the part, which constitutes a decisive advantage when the room is large, which will be the most frequent case.

La première opération à réaliser consiste å tronçonner le surplus de matière provenant de l'opé- ration de moulage primitive. afin de permettre le surmoulage, Cette opération peut étre effectuée en amenant une table de tronçonnage 16 au contact de la partie latérale de la partie principale 12. à l'aide d'un vérin de levage 18. La partie 10 est plaquée contre la table 16 à l'aide d'une barre 20. actionnée par un vérin non représenté, mobile dans la direction indiquée par la flèche f2 et en sens inverse. Le tronçonnage peut alors être réalisé de façon classique à l'aide d'un plateau abrasif 22. The first operation to perform is to cut off the excess material from the initial molding operation. in order to allow overmolding, This operation can be carried out by bringing a cutting table 16 into contact with the lateral part of the main part 12. using a lifting cylinder 18. Part 10 is pressed against the table 16 using a bar 20. actuated by a jack not shown, movable in the direction indicated by the arrow f2 and in the opposite direction. Cutting can then be carried out in a conventional manner using an abrasive plate 22.

Une fois cette opération effectuée, la barre 20 est reculée et la table 16 est descendue. Le bord de la partie 10 qui doit recevoir le surmoulage subit un traitement sommaire, constitué par un simple passage à l'abrasif et un revêtement d'un primaire d'accrochage, tel que celui vendu par la société GOODYEAR sous la référence 6036. Once this operation has been carried out, the bar 20 is moved back and the table 16 is lowered. The edge of the part 10 which must receive the overmolding undergoes a summary treatment, constituted by a simple passage to the abrasive and a coating of a bonding primer, such as that sold by the company GOODYEAR under the reference 6036.

Au berceau 14 est associé un ensemble de moulage basculant 26. Un vérin < ou plusieurs vérins) 28 permettent de basculer l'ensemble 26 autour d'un axe 30 entre la position montrée en figure 2, totalement degagee du berceau, et la position montrée en figure s où les mors d'une pince de moulage portée par l'ensemble encadrent le bord de la partie 10. The cradle 14 is associated with a tilting molding assembly 26. A jack <or more jacks) 28 make it possible to rock the assembly 26 around an axis 30 between the position shown in FIG. 2, completely disengaged from the cradle, and the position shown in Figure s where the jaws of a molding clamp carried by the assembly frame the edge of the part 10.

Les deux mors 32 et 34 de la pièce de moulage sont portés par des coulisseaux respectifs. déplaçables sur une glissière appartenant au bati de l'ensemble 26. The two jaws 32 and 34 of the molding part are carried by respective slides. displaceable on a slide belonging to the frame of the assembly 26.

Deux vérins 36 et 38 permettent d'écarter les mors l'un de l'autre, comme indiqué par les flèches f3 et f4, ou de les rapprocher par déplacement en sens inverse. Les mors sont munis de moyens de chauffage permettant de les porter à une température qui sera généralement comprise entre 100 et 120 et les vérins sont prévus pour appliquer une pression d'au moins 12 bars, qui sera généralement au moins égale à 20 bars. Two jacks 36 and 38 make it possible to separate the jaws from one another, as indicated by the arrows f3 and f4, or to bring them closer by movement in the opposite direction. The jaws are provided with heating means making it possible to bring them to a temperature which will generally be between 100 and 120 and the jacks are designed to apply a pressure of at least 12 bars, which will generally be at least 20 bars.

De tels mors permettent de polymériser du matériau préimprégné en feuille, constitué de résine à grande viscosité, de fibres de verre courtes (30 à 40 mm) et de charges telles que des poudres minérales, éventuellement des éléments d'expansion, de la cire pour faciliter le démoulage et des plastifiants, indépendamment d'un catalyseur et d'un accélérateur. Un tel matériau, ou la proportion de charges et de fibres est très élevée, présente une cohésion permettant de le manipuler aisément et de le découper en préformes dont on peut draper les mors de telle façon que la matière mise en place ait un volume à peine supérieur à celui qui est à remplir. La figure 3 montre deux tronçons 40 de préimprégné superposes dans l'un des mors 34 pour permettre d'arriver à l'épaisseur nécessaire.Du fait de la forte viscosité de la résine et de l'importance des charges, les tronçons peuvent être pliés à la main pour les ajuster à la forme du mors et les retenir en place. Such jaws make it possible to polymerize prepreg sheet material, consisting of high viscosity resin, short glass fibers (30 to 40 mm) and fillers such as mineral powders, possibly expansion elements, wax for facilitate demolding and plasticizers, independently of a catalyst and an accelerator. Such a material, where the proportion of fillers and fibers is very high, has a cohesion which makes it easy to handle and cut it into preforms, the jaws of which can be draped in such a way that the material placed has barely a volume. higher than the one to be filled. Figure 3 shows two sections 40 of prepreg superimposed in one of the jaws 34 to allow the necessary thickness to be obtained. Due to the high viscosity of the resin and the importance of the fillers, the sections can be folded by hand to adjust them to the shape of the jaw and hold them in place.

Une fois les tronçons 40 mis en place, l'ensemble de moulage 26 est basculé à l'aide du vérin 28 puis les mors sont fermés et chauffés jusqu'à polymérisation. Once the sections 40 are in place, the molding assembly 26 is tilted using the jack 28 then the jaws are closed and heated until polymerization.

En général. cette opération ne dépassera pas quelques minutes, meme lorsque plusieurs tronçons de préimprégné doivent être juxtaposés pour arriver à l'épaisseur nécessaire,
Une fois la polymérisation effectuée, les vérins 36, 38 sont actionnés pour ouvrir le moule, l'ensemble 26 est ramené à sa position d'origine à l'aide du vérin 28. Et la pièce est terminée par une opération d'ébarbage qui sera toujours très simple, étant donné que la quantité de matière apportée peut être à peine supérieure à celle requise pour remplir le moule.In general. this operation will not exceed a few minutes, even when several sections of prepreg must be juxtaposed to arrive at the necessary thickness,
Once the polymerization has been carried out, the jacks 36, 38 are actuated to open the mold, the assembly 26 is brought back to its original position using the jack 28. And the part is finished by a deburring operation which will always be very simple, since the amount of material supplied can be barely greater than that required to fill the mold.

On a notamment réalisé par ce procédé des panneaux latéraux de carrosserie automobile comportant une partie principale 10 contenant 20 à 25 7. de fibres de verre et 20 Z environ de charge, le reste du stratifié étant constitué de résine polyester polymérisée à température modérée. Le complément 12 était constitué par un préimprégné de polyester rechargé, ayant une densité proche de 2, réalisé par juxtaposition de deux feuilles de préimprégné. Le complément représentait environ 1 Z de la masse totale de la pièce.  In particular, side panels of automobile bodywork have been produced by this method, comprising a main part 10 containing 20 to 25% of glass fibers and approximately 20% of filler, the rest of the laminate being made of polyester resin polymerized at moderate temperature. The complement 12 was constituted by a prepreg of polyester filled, having a density close to 2, produced by juxtaposition of two sheets of prepreg. The complement represented approximately 1 Z of the total mass of the part.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de pièce complexe et de grande taille par mise en oeuvre d'opérations de moulage, caractérisé en ce que l'on fabrique la partie principale de la pièce (10) en résine chargée dans un moule simple et on rapporte, sur un bord de cette partie principale, un complément de dimension faible, au moins dans une direction, par surmoulage à l'aide d'une feuille de préimprégné de résine à grande viscosité dans une pince de moulage amenée sur le bord de la partie principale. 1. A method of manufacturing a large and complex part by implementing molding operations, characterized in that the main part of the part (10) is made of resin loaded in a simple mold and it is reported, on an edge of this main part, a small complement, at least in one direction, by overmolding using a sheet of prepreg resin with high viscosity in a molding clamp brought on the edge of the main part . 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on amène la partie principale (10) de la pièce sur un berceau, et en ce qu'on bascule un ensemble de moulage (26) comportant ladite pince dans laquelle a été préalablement disposé le préimprégné (40) sur le bord où doit etre surmoulé le complément. 2. Method according to claim 1, characterized in that one brings the main part (10) of the part on a cradle, and in that one rocks a molding assembly (26) comprising said clamp in which has been previously arranged the prepreg (40) on the edge where the complement must be molded. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on amène une table (16) contre le bord de la partie principale (10) pour tronçonner le bord de ladite partie principale avant surmoulage. 3. Method according to claim 2, characterized in that one brings a table (16) against the edge of the main part (10) for cutting the edge of said main part before overmolding. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisé en ce que la pince de surmoulage présente une direction d'ouverture par rapport à la partie principale différente du sens d'ouverture du moule de fabrication de la partie principale. 4. Method according to any one of the preceding claims. characterized in that the overmolding clamp has an opening direction relative to the main part different from the opening direction of the mold for manufacturing the main part. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisé en ce qu'on effectue le surmoulage à une température dépassant 100 C sous une pression dépassant 12 bars à l'aide d'un préimprégné de polyester en feuille comportant une résine à grande viscosité et une teneur élevée en charges,  5. Method according to any one of the preceding claims. characterized in that the molding is carried out at a temperature exceeding 100 ° C. under a pressure exceeding 12 bars using a polyester prepreg in sheet form comprising a resin with high viscosity and a high content of fillers,
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