FR2806346A1 - Procede et systeme pour mouler ensemble un materiau thermoplastique et un materiau sandwich thermoplastique, et article ainsi produit - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un système pour mouler ensemble un matériau thermoplastique et un matériau sandwich thermoplastique.Le système (10) comprend un outil femelle (14) présentant une cavité (16) de définition d'article et un outil mâle (20) destiné à introduire à force une partie intérieure d'une ébauche d'un matériau sandwich thermoplastique ayant une âme cellulaire et une quantité prédéterminée d'un matériau composite thermoplastique placée sur l'ébauche dans l'outil femelle suivant un axe sensiblement vertical et contre les surfaces intérieures (18) de la cavité afin d'obtenir un matériau sandwich profondément embouti.Domaine d'application : fabrication de pièces à structure sandwich telles que des compartiments pour roues de secours, etc.

Description

DOMAINE<B>TECHNIQUE</B> L'invention concerne des procédés et des systèmes pour mouler ensemble des materiaux thermoplastiques tels que des matériaux composites thermoplastiques avec des matériaux sandwich thermoplastiques, ainsi que des articles produits de cette manière.

ANTERIEUR <U>Fabrication de matériaux sandwich thermoplastiques</U> (MST) Le brevet européen EP <B>0</B> 649<B>736</B> Bl explique le principe de moulage de pièces sensiblement plates en un matériau sandwich thermoplastique (MST). La pièce est réalisée en une seule étape par pressage<B>.</B> dans un moule froid, sous une pression allant de<B>1000 à 3000</B> kPa, un empilage constitué d'au moins une première couche supérieure de peau en matériau thermoplastique renforcé estampable, d'une âme cellulaire ou en nid d'abeilles en matériau thermoplastique et d'une seconde couche inférieure de peau en matériau thermoplastique renforcé estampable. Les axes des cellules de l'âme cellulaire sont généralement orientés perpendiculairement aux couches de peau. Les couches de peau et l'âme sont précédemment chauffées<B>à</B> l'extérieur du moule jusqu'à une température de ramollissement.

Comme décrit dans la demande de brevet français n' <B>97 06666,</B> il est possible de réaliser une fixation<B>à</B> l'aide d'un trou en perçant le matériau sandwich thermoplastique dans le moule<B>à</B> l'aide d'un outil effilé.

Comme décrit dans le brevet français nO 2<B>751</B> 914, il est possible d'accroître la résistance radiale d'une fixation dans une telle pièce en MST en écrasant complètement la partie centrale<B>à</B> structure en nid d'abeilles.

La demande de brevet européen EP <B>0 903 216 A2</B> décrit le surmoulage d'une pièce rapportée en acier avec des griffes qui sont ancrées dans le matériau sandwich thermoplastique pour répartir la charge sur la pièce rapportée.

<U>Inconvénients de la</U> pièce-rapportée <U>en acier</U> co#np rtant <U>des</U> <U>griffes</U><B>:</B> Les résultats sont très bons en ce qui concerne la résistance au cisaillement de<B>f</B> ixation ou de la pièce rapportée si les peaux utilisent des<B>f</B> ibres tissées, mais les résultats sont mauvais les peaux utilisent des fibres non tissées<B>;</B> il est nécessaire d'investir dans un outillage supplémentaire pour estamper la pièce rapportée en acier<B>;</B> il est nécessaire de traiter la pièce rapportée en acier pour éviter la Corrosion<B>;</B> et <B>></B> la pièce n'est plus étanche du fait du trou traversant et du fait griffes qui forment des trous dans les peaux.

Dans le cas de fixations des pièces rapportées ne présentant pas de trou traversant, il est possible d'ajouter de telles pièces rapportées lors d'opérations secondaires: un soudage par vibration, un thermosoudage et un soudage par ultrasons peuvent être utilisés pour souder des pièces rapportées formées du même matériau thermoplastique que les peaux; des attaches peuvent être utilisées dans une forme- réalisée dans la pièce structure sandwich; <B>></B> un collage semi-structurel <B>à</B> faible résistance mécanique est réalisé si la surface n'est pas préparée pour une bonne liaison; <B>></B> une adhérence structurelle est obtenue pour assembler la pièce<B>à</B> structure sandwich avec une autre pièce; dans ce<B>,</B> une surface extérieure de la pièce<B>à</B> structure sandwich ainsi que la surface de l'autre pièce doivent être traitées avec un promoteur d'adhérence pour améliorer le collage entre les deux pièces; et <B>></B> une fixation mécanique est réalisée avec des pièces rapportées telles que des rivets.

Ces opérations représentent un coût supplémentaire <B>à</B> un travail supplémentaire et<B>à</B> des machines supplémentaires.

plus, l'aptitude au recyclage de la pièce n'est aussi bonne si d'autres matières telles que des éléments rapportés sont utilisées.

conclusion et avant la présente invention, il<B>y</B> avait aucune solution pour intégrer une pièce du type MST avec une autre pièce directement pendant le processus de moulage et sans perçage d'un trou lors d'une étape préliminaire, dans le cas où des charges élevées devaient être appliquées<B>à</B> la pièce résultante.

<U>Solutions développées pour des panneaux<B>à</B> structure</U> <U>sandwich</U> utilisès <U>en aéronautique, dans le domaine</U> <U>ferroviaire et dans d'autres industries</U> firme Hexcel Company a développé divers moyens pour assujettir mécaniquement des organes de fixation<B>à</B> leurs panneaux composites. Cependant, chacun des procédés est long coûteux.

<U>Moulage d'un matériau composite thermoplastique tel qu'un</U> <U>matériau du type</U> TMV (PP <U>pouvant couler<B>-</B> mat de verre)</U> <U>d'un matériau sandwich thermoplastique</U> La technique de moulage de matériaux thermoplastiques sur mat de verre (TMV) utilise une matière thermoplastique propylène<B>-</B> est-apprécié) mats de -verre, exactement comme dans le cas de matériaux<B>à</B> structure sandwich, mais le procédé de moulage d'un matériau TMV lieu<B>à</B> une pression relativement élevée (c'est-à-dire des pressions de<B>10</B> MPa <B>à</B> 20 MPa <B>(107 à</B> 2 X<B>107<I>N</I></B> /M2 <B>) )</B> # alors que les matériaux sandwich thermoplastiques utilisent une pression<B>10 à</B> 20 fois inférieure (c'est-à-dire<B>1</B> MPa <B>à</B> 2 MPa) <B>(106<I>N</I></B> /M2<B>à</B> 2 x<B>106</B> N/m') <B>) .</B> Le procédé TMV est un procédé<B>à</B> écoulement sous pression dans lequel le matériau TMV s'écoule sous pression dans un moule et il permet la production de pièces dont ,épaisseur descend jusqu'à 2 mm et avec l'intégration possible des particularités suivantes: des nervures peuvent être moulées pour améliorer la rigidité; et <B>></B> un surmoulage peut être réalisé sur des pièces rapportées.

La technique du moulage d'un matériau sandwich thermoplastique peut être utilisée pour mouler sous une basse pression, de<B>10 à</B> 20 bars<B>(1 à</B> 2 Mpa) <B>,</B> des pièces semi-structurelles ou structurelles, le cas échéant avec un emboutissage profond dans trois dimensions, tout en maintenant une épaisseur constante comme décrit dans la demande de brevet des EUA simultanément pendante indiquée précédemment. Si l'épaisseur constante est maintenue, le rapport rigidité/poids du matériau est très élevé en comparaison avec un matériau du type TMV.

<B>EXPOSE DE</B> L'INVENTION Un objet de la présente invention est de proposer un procédé et un système pour mouler ensemble un matériau thermoplastique et un matériau sandwich thermoplastique et article ainsi produit, dans lesquels la partie formée d'un matériau thermoplastique de l'article permet<B>à</B> l'article d'être relié aisément<B>à</B> un autre article tel qu'une carrosserie de véhicule.

Un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé et un système pour mouler ensemble un matériau thermoplastique et un matériau sandwich thermoplastique, et un article ainsi produit, dans lesquels le matériau sandwich thermoplastique est intégré ou fusionné avec le matériau thermoplastique pendant le processus de moulage afin 1,article puisse supporter des charges importantes.

Un autre objet encore la présente invention est de proposer un procédé et un système pour mouler ensemble un matériau thermoplastique<B>-</B> un matériau sandwich thermoplastique et un article ainsi produit, dans lesquels l'article tire pleinement avantage des Propriétés des deux matériaux.

Dans la réalisation ets ci-dessus et d'autres objets de la présente invention il est proposé un procédé pour mouler ensemble un matériau thermoplastique et un matériau sandwich thermoplastique afin de former un article' <B>à</B> structure sandwich thermoplastique ayant une partie intérieure thermoplastique Le procédé comprend le positionnement d'une ébauche de matériau sandwich thermoplastique ayant une cellulaire sur un outil femelle présentant une cavite de définition d'un article définie par des surfaces intérieures de l'outil femelle. Le procédé comprend aussi la mise en place d'une quantité prédéterminée de matériau thermoplastique sur l'ébauche du matériau sandwich thermoplastique. Une partie intérieure de l'ébauche est introduite a force dans l'outil femelle suivant un axe sensiblement vertical et contre les surfaces intérieures de l'outil femelle. Une partie du bord périphérique du matériau sandwich est écrasée autour du matériau thermoplastique. Le matériau thermoplastique et le matér'Ïau sandwich sont introduits<B>à</B> force, ense mble, dans la partie du bord périphérique, sous une température et une pression suffisantes pour faire fondre les matériaux ensemble afin de former une partie intérieure thermoplastique du matériau sandwich. Le procédé comprend en outre l'enlèvement du matériau sandwich avec la partie intérieure thermoplastique de l'outil femelle, et l'enlèvement de toute matière excédentaire de la périphérie du matériau sandwich pour former l'article. Dans une forme de réalisation, l'étape de forçage donne un matériau sandwich profondément embouti. Dans cette forme de réalisation, au moins une partie extérieure de l'ébauche est serrée au voisinage immédiat de l'outil femelle pour guider la, au moins une, partie extérieure l'ébauche afin qu'elle pénètre dans la cavité de définition d'un article sous un angle aigu par rapport<B>à 11</B> vertical pendant l'étape de forçage afin que l'épaisseur d'au moins une paroi latérale du matériau sandwich profondément embouti soit sensiblement égale<B>à</B> l'épaisseur de lébauche du matériau sandwich thermoplastique et afin que le matériau sandwich profondément embouti ne s'étire pas notablement ou ne se déchire pas pendant l'étape forçage. L'article résultant est un article profondément embouti.

La quantité prédéterminée de matériau thermoplastique peut être une ébauche du matériau thermoplastique, une extrusion du matériau thermoplastique ou une injection du matériau thermoplastique.

L'étape de forçage de la partie intérieure peut comprendre l'étape d'estampage.

L'étape de serrage peut être effectuée avec une force de serrage qui augmente pendant l'étape de forçage de la partie intérieure.

L'étape de serrage peut être réalisée en plusieurs parties extérieures espacées de l'ébauche immédiatement adjacentes<B>à</B> l'outil femelle.

L'étape de forçage de la partie intérieure avantageusement réalisée en une seule phase d'estampage.

Le procédé- comprend en outre l'étape de mise en place d'un écrou ou d'un goujon<B>à</B> l'intérieur de la cavité définition de l'article afin que le matériau thermoplastique soit surmoulé sur l'écrou ou le goujon.

En outre, dans la réalisation des objets ci-dessus ainsi que d'autres objets de la présente invention, il est proposé un système pour mouler ensemble un matériau thermoplastique et un matériau sandwich thermoplastique afin de former un article<B>à</B> structure sandwich thermoplastique ayant une partie intérieure en matière thermoplastique. Le système comprend un outil femelle présentant une cavité de définition d'article définie par des surfaces intérieures de l'outil femelle. Un dispositif d'écrasement est prévu pour écraser une partie du bord périphérique d'une ébauche de matériau sandwich ayant une âme cellulaire autour d'une quantité prédéterminée de matériau thermoplastique placée sur l'ébauche. Un outil mâle est prévu pour forcer le matériau thermoplastique et le matériau sandwich ensemble dans la partie du bord périphérique,<B>sous</B> une température et une pression suffisantes pour fusionner ensemble les matériaux afin de former une partie intérieure thermoplastique du matériau sandwich. Le système peut comprendre en outre un outil mâle extérieur destiné<B>à</B> forcer une partie intérieure de l'ébauche matériau sandwich thermoplastique et la quantité prédéterminée de matériau thermoplastique placée sur l'ébauche dans l'outil femelle suivant un axe sensiblement vertical et contre les surfaces intérieures de l'outil femelle afin d'obtenir un matériau sandwich profondément embouti.

Le système peut également comprendre en outre un mécan isme de serrage destiné<B>à</B> serrer au moins une partie extérieure l'ébauche immédiatement adjacente<B>à</B> l'outil femelle pour guider la, au moins une, partie extérieure de l'ébauche afin qu'elle pénètre dans la cavité de définition d'article en formant un angle aigu avec l'axe vertical pendant le forçage de la partie intérieure de l'ébauche dans l'outil femelle, de manière que l'épaisseur d'au moins une paroi latérale du matériau sandwich profondément embouti soit sensiblement égale<B>à</B> l'épaisseur de l'ébauche de matériau sandwich thermoplastique, et afin que le matériau sandwich profondément embouti ne soit pas notablement étiré ou ne se déchire pas lorsque la partie intérieure de l'ébauche est forcée dans l'outil femelle.

Une presse d'estampage peut être prévue pour introduire<B>à</B> force l'outil mâle extérieur dans l'outil femelle.

Un vérin hydraulique peut être prévu pour introduire<B>à</B> force l'outil mâle dans l'outil femelle.

Le matériau thermoplastique peut être matériau composite thermoplastique.

La quantité prédéterminée du matériau thermoplastique peut être une ébauche de matériau composite thermoplastique.

Une extrudeuse peut être prévue pour extruder la quantité prédéterminée de matériau thermoplastique.

Un injecteur peut être prévu pour injecter la quantité prédéterminée de matériau thermoplastique.

Le mécanisme de serrage peut être soumis<B>à</B> la force di ressort afin que le mécanisme de serrage exerce une force de serrage sur au moins une partie extérieure de l'ébauche, la force de serrage augmentant lorsque la partie intérieure de l'ébauche est introduite<B>à</B> force dans l'outil femelle.

Le mécanisme de serrage comprend avantageusement un ensemble de serrage monté de façon<B>à</B> se déplacer avec l'outil mâle et ayant au moins un ressort qui se comprime lorsque la partie intérieure de l'ébauche est introduite<B>à</B> force- dans l'outil femelle.

Le mécanisme de serrage comprend avantageusement un ensemble de serrage et un ensemble de contre-serrage destinés<B>à</B> serrer plusieurs parties extérieures espacées de l'ébauche immédiatement adjacentes<B>à</B> l'outil femelle afin <B>(lui</B> distance sensiblement constante soit maintenue entre l'ensemble de serrage et l'ensemble de contre-serrage pendant que la partie intérieure de l'ébauche est introduite<B>à</B> force dans l'outil femelle. Chacun des ensembles comprend habituellement plusieurs surfaces allongées de serrage destinées<B>à</B> serrer les parties extérieures espacées de l'ébauche. Chaque surface allongée serrage est inclinée de l'angle aigu par rapport<B>à 11</B> vertical.

Les surfaces intérieures de l'outil femelle peuvent définir plusieurs angles qui correspondent<B>à</B> des espaces entre les parties extérieures espacées. Les espaces sont dimensionnés de façon<B>à</B> permettre<B>à</B> un matériau sandwich thermoplastique de l'ébauche<B>d'y</B> pénétrer pendant que partie intérieure de l'ébauche est introduite<B>à</B> force dans 'outil femelle.

De préférence, dans le procédé et le système, la partie du bord périphérique du matériau sandwich renferme complètement le matériau thermoplastique.

-Le fait de mouler ensemble un matériau composite thermoplastique tel qu'un matériau du type TMV et un matériau sandwich thermoplastique combine les avantages matériau sandwich (rapport rigidité/poids, procédé<B>à</B> basse pression) et du matériau TMV (procédé<B>à</B> écoulement pour mouler des formes complexes telles que des nervures, mais également la possibilité de mouler une pièce sans matière excédentaire oÙ le bord de la pièce est moulé par écoulement).

Les objets ci-dessus et d'autres objets particularités et. avantages de la présente invention ressortiront aisément de la description détaillée suivante du meilleur mode de mise en #uvre de l'invention considérée conjointement avec les dessins annexés. BREVE DESCRIPTION<B>DES DESSINS</B> La figure<B>1</B> est une vue schématique d'un moule extérieur pour matériau sandwich thermoplastique (MST) dans une position ouverte avec un moule intérieur pour matériau thermoplastique<B>à</B> mat de verre (TMV) et illustrant une arête de cisaillement, un amortisseur ou vérin hydraulique et un manchon d'acier de l'outil mâle du moule intérieur une plaque d'acier de l'outil femelle du moule intérieur; la figure 2 est une vue schématique des moules intérieur et extérieur de la<B>f</B> igure <B>1</B> dans la position fermée du moule extérieur, et comprenant en outre une butée moule extérieur; la figure<B>3</B> est une vue en perspective de dessus outil mâle du moule intérieur en contact avec l'outil femelle du moule intérieur et illustrant le manchon d'acier l'amortisseur hydraulique; la figure 4 est une vue en perspective de dessous outil mâle du moule intérieur totalement. rétracté dans l'outil mâle du moule extérieur et illustrant l'arête cisaillement du manchon d'acier utilisé pour écraser le matériau MST et assurer l'étanchéité du moule intérieur; la figure<B>5</B> est une vue schématique de dessus d'une plaque d'acier qui forme l'outil femelle du moule intérieur et qui est située centralement dans l'outil femelle moule extérieur; la figure<B>6</B> est une vue en élévation latérale avec arrachement partiel et coupe partielle, des moules intérieur et extérieur de la figure<B>1,</B> l'outil mâle moule intérieur étant dans une position sortie; et la figure<B>7</B> est une vue en perspective de dessus d'un compartiment produit par le procédé et le système moulage ensemble de matériaux selon la présente invention. MEILLEUR MODE<B>DE</B> MISE<B>EN</B> CEUVRE <B>DE</B> L'INVENTION En référence<B>à</B> présent aux figures des dessins, il illustré sur les figures<B>1</B> et 2 un système, indiqué façon générale en<B>10,</B> pour mouler ensemble un matériau composite thermoplastique (MCT) tel qu'un matériau TMV un matériau sandwich thermoplastique (MST) afin de former ou produire un article. Cependant, on doit comprendre qu'il n'est pas nécessaire que le matériau thermoplastique soit un matériau composite. Un exemple du problème particulier qui a<B>1 1</B> résolu est problème se posant pour fixer une pièce rapportée en matériau TMV dans une pièce<B>à</B> structure sandwich (telle quf compartiment pour roue de secours) devant résister<B>à</B> une force de<B>3000 N</B> dans trois directions afin qu'une roue de secours puisse être fixée dans le compartiment<B>'</B> l'aide de pièce rapportée. Par conséquent, il est souhaitable de disposer d'un procédé et d'un système conformes<B>à-</B> la présente invention pour mouler ensemble une pièce rapportée en matériau TMV avec un compartiment<B>à</B> structure sandwich afin qu'une roue de secours puisse être fixée dans le compartiment<B>à</B> l'aide de la pièce rapportée..

Bien que la présente invention soit décrite en référence<B>à</B> l'application indiquée ci-dessus, doit comprendre que la présente invention peut être mise en pratique sans utiliser l'appareil de l'application ci-dessus qui est utilisé pour soumettre<B>à</B> un emboutissage profond l'article en matière plastique, c'est-à-dire l'outil extérieur mâle et le mécanisme de serrage.

<U>Le moule</U> outils mâle et femelle de la demande de brevet des EUA indiquée précédemment peuvent être modifiés avec un moule intérieur en acier comprenant des pièces intérieure mâle femelle ajoutées dans leurs parties centrales pour mouler sous haute pression une pièce surmoulée en matériau TMV. système de la demande indiquée ci-dessus est décrit ci-dessous.

En général, l'invention a trait au développement d'un procédé et d'un système nouveaux de co-moulage pour former des pièces ou articles<B>à</B> structure sandwich thermoplastique qu i comportent une partie intérieure en composite thermoplastique formée d'une matière thermoplastique telle qu'une matière thermoplastique sur mat de verre (TMV) ou un composé de moulage d'ébauche thermoplastique extrudé ou injecté. Le matériau sandwich est formé de deux peaux extérieures en matière thermoplastique, renforcées, avec une âme cellulaire au centre, et il est moulé par un procédé de thermocompression, tel que décrit de façon générale dans le brevet des EUA nO <B>5 683 782.</B> Les peaux peuvent être constituées de polypropylène avec des mats de verre continu ou du verre tissé avec des fibres de polypropylène. procédé et le système de l'invention permettent de mouler des pièces<B>à</B> structure sandwich thermoplastique avec ou sans emboutissage profond et avec un coût et un temps de cycle pouvant être utilisés pour des applications<B>à</B> automobile et d'autres applications<B>à</B> des volumes élevés.

En référence<B>à</B> présent<B>à</B> la figure<B>1,</B> il est illustré un système, indiqué de façon générale en<B>10,</B> destiné<B>à</B> la réalisation un article<B>à</B> structure sandwich thermoplastique profondément embouti, tel qu'un compartiment, indiqué de façon générale en 12 sur la figure <B>7.</B> Le système comprend un outil femelle, indiqué de façon générale en<B>,</B> présentant une cavité<B>16</B> définissant un article, définie des surfaces intérieures<B>18</B> de l'outil femelle 14. 'outil femelle est positionné sur un élément de base inférieur d'une presse.

Le système<B>10</B> comprend aussi un outil mâle extérieur, indiqué de façon générale en 20, monté sur un élément mobile<B>30</B> la presse pour forcer une partie intérieure d'une ébauche en matériau sandwich thermoplastique ayant une âme cellulaire dans l'outil femelle 14 suivant un axe sensiblement vertical 22 et contre les surfaces intérieures <B>18</B> de l'outil femelle 14 afin d'obtenir un matériau profondément embouti. La presse d'estampage comprenant l'élément mobile supérieur<B>30</B> introduit<B>à</B> force l'outil mâle 20 dans<B>1</B> outil femelle 14 qui est supporté sur l'élément de base inférieur<B>32</B> de la presse d'estampage.

Le système comprend aussi un mécanisme de serrage, indiqué de façon générale en 24, destiné<B>à</B> serrer au moins une partie extérieure de l'ébauche immédiatement adjacente <B>à</B> l'outil femelle 14 pour guider la, au moins une, partie extérieure de l'ébauche afin qu'elle pénètre dans la cavité <B>16</B> de définition d'article en formant un angle aigu avec l'axe vertical 22 pendant le forçage de la partie intérieure de l'ébauche dans l'outil femelle 14 afin que l'épaisseur d'au moins une paroi latérale 25 du matériau profondément embouti soit sensiblement égale<B>à</B> l'épaisseur de l'ébauche du matériau sandwich thermoplastique (comme représenté sur la figure<B>7)</B> -et afin que le matériau profondément embouti ne soit pas notablement étiré ou ne se déchire pas lorsque la partie intérieure de l'ébauche est forcée dans l'outil femelle 14. Le mécanisme de serrage 24 ne comprime que légèrement l'ébauche de matière afin qu'il n'étire ou ne déchire pas l'ébauche pendant l'estampage.

mécanisme de serrage 24 est avantageusement chargé par ressort au moyen de ressorts<B>36</B> afin que le mécanisme de serrage 24 exerce une force de serrage en plusieurs parties extérieures espacées de l'ébauche. La. force de serrage augmente en même temps que la partie intérieure de l'ébauche est forcée dans l'outil femelle 14 l'outil mâle 20.

Le mécanisme de serrage 24 comprend un ensemble de serrage, indiqué de façon générale en 34, monté sur l'élément<B>30</B> afin de se déplacer avec l'outil mâle 20. L'ensemble de serrage 34 comprend une bride de serrage, indiquée de façon générale en<B>35</B> sur la figure 2, supportée par des tiges<B>38</B> qui sont montées de façon coulissante<B>à</B> l'intérieur de l'élément<B>30.</B> L'ensemble de serrage 34 comprend également les ressorts<B>36</B> positionnés autour de leurs tiges respectives<B>38.</B> Les ressorts<B>36</B> se compriment pendant que la partie intérieure de l'ébauche est forcée dans l'outil femelle 14 par un mouvement d'introduction de l'outil mâle 20 dans la cavité<B>18</B> de définition d'article de l'outil femelle 14. Dans le même temps, les tiges<B>38</B> glissent dans l'élément supérieur mobile<B>30.</B>

Comme montré sur les figures<B>1</B> et 2, la bride<B>35</B> comprend plusieurs blocs allongés et espacés 40, en forme de coins, montés sur un élément de bâti 41 de la bride<B>35.</B> Chacun des blocs 40 présente une surface inclinée 42 de serrage qui porte contre une surface supérieure de l'ébauche de matière pendant le processus d'emboutissage profond. Un mécanisme de butée 48 (montré sur la figure 2) est monté sur l'élément de bâti 41 pour contrôler l'épaisseur de l'article résultant.

Le mécanisme de serrage 24 comprend aussi un ensemble de contre-serrage, indiqué de façon générale en<B>50,</B> qui, avec l'ensemble de serrage 34, sert l'ébauche en plusieurs parties extérieures espacées immédiatement adjacentes l'outil femelle 14. Une distance sensiblement constante, comme indiqué sur la figure 2, est maintenue entre l'ensemble de serrage 34 et l'ensemble de contre-serrage <B>50</B> pendant que la partie intérieure de l'ébauche est introduite<B>à</B> force dans l'outil femelle 14.

L'ensemble de contre-serrage <B>50</B> comprend également plusieurs blocs espacés<B>52</B> en forme de coins montés sur une surface supérieure 54 de l'outil femelle 14. Chacun des blocs présente une surface allongée<B>56</B> de serrage destinée<B>à</B> serrer les parties extérieures espacées de l'ébauche contre les surfaces 42 des blocs 40. Toutes les surfaces allongées 42 et 45 de serrage sont inclinées du même angle aigu par rapport<B>à</B> l'axe vertical 22.

Les surfaces latérales et inférieure<B>18</B> de l'outil femel le 14 définissent plusieurs angles inférieurs qui correspondent<B>à</B> ou sont alignés avec des espaces entre les parties extérieures espacées de l'ébauche et des espaces entre blocs 40 de la bride<B>35</B> comme cela est le mieux représenté dans la demande de brevet des EUA mentionnée précédemment. Les espaces correspondent aussi<B>à</B> des espaces entre les blocs<B>52</B> de l'ensemble de contre-serrage <B>50</B> et sont dimensionnés pour permettre au matériau sandwich thermoplastique de l'ébauche<B>d'y</B> pénétrer pendant que la partie intérieure de l'ébauche est introduite<B>à</B> force dans l'outil femelle 14. blocs 52 de l'ensemble de contre-serrage <B>50</B> présentent également des surfaces supérieures 64 de support destinées<B>à</B> supporter une ébauche chauffée de matière alors qu'elle est encore relativement molle avant l'estampage.

Les deux types différents de peau mentionnés précédemment donnent des déformations différentes au matériau profondément embouti, qui ne font pas partie de l'article résultant comme illustré sur la figure<B>7</B> et doivent être enlevées par ébavurage, par exemple par coupe.

'outil femelle 14 peut être renforcé l'aide d'une plaque d'acier<B>70</B> (voir figure<B>5)</B> qui définit alors un outil femelle intérieur et qui a une épaisseur d'environ<B>30</B> mm. L'outil mâle intérieur comprend un manchon d'acier<B>72</B> et un amortisseur ou vérin hydraulique 74 et une arête<B>76</B> de cisaillement qui vient pénétrer dans l'outil femelle intérieur. Un écrou ou autre élément métallique de liaison tel qu'un goujon (non représenté) peut être maintenu par une partie centrale de l'outil femelle intérieur et reçoit par surmoulage le matériau TMV. Lorsque le moule extérieur est ouvert, le moule femelle TMV (c'est-à-dire intérieur) se trouve dans l'arête<B>76</B> de cisaillement.

Initialement, les ébauches en MST et TMV sont chauffées dans un four jusqu'à environ 2000C. Après mise en place de l'ébauche MST chauffée sur l'outil femelle 14, l'ébauche TMV chauffée est appliquée sur l'ébauche MST. Le moule extérieur est fermé et le logement MST de la figure<B>7</B> est f'orm*é. La zone TMV est étanche du fait de l'écrasement du matériau MST dans la zone de la périphérie de la partie en TMV. L'amortisseur hydraulique 74 est activé de façon<B>à</B> comprimer l'ébauche en TMV et<B>à</B> provoquer son écoulement sous une pression de<B>10</B> MPa. Le matériau TMV comprime le matériau MST. Pendant la phase de compression, les matériaux TMV et MST sont amenés<B>à</B> fusionner ensemble pour former la partie intérieure composite thermoplastique<B>78</B> (figure<B>7)</B> de l'article ou de la pièce résultant. En variante d'un matériau TMV, il possible d'utiliser un composé de moulage massif thermoplastique extrudé (CMMTP) <B>f</B> ormé de PP et de<B>f</B> ibres de verre hachées. Au lieu de chauffer une ébauche de TMV, on extrude le CMMTP chaud dans l'ébauche de MST au moyen d'une extrudeuse et on ferme la presse. La partie restante du processus est la même. Il est également possible d'injecter CMMTP <B>à</B> l'aide d'un injecteur sur l'ébauche en forme de sandwich lorsque le moule est fermé.

Un outil ou moule extérieur de production est avantageusement constitué<B>à</B> 100% d'acier. Le principe d'un moule intérieur sous haute pression<B>à</B> l'Intérieur d'un moule extérieur<B>à</B> basse pression serait le même que celui décrit ci-dessus.

La résistance de la partie intérieure ou de l'élément rapporté<B>78</B> en TMV en comparaison avec le soudage par vibration d'un élément rapporté en TMV en tant qu'opération secondaire a été essayée. Pour les matériaux MST moulés ensemble, la résistance de la fixation ou l'élément rapporté<B>78</B> en TMV est de 4080<B>N</B> et la fixation<B>78</B> se brise dans la pièce en TMV et non<B>à</B> l'interface entre le TMV et le MST la même fixation ou le même élément rapporté en TMV est moulé séparément, et fixé<B>à</B> la partie en MST par soudage par vibration, la résistance de la fixation dans les mêmes conditions est de<B>2060 N</B> et la fixation se rompt <B>à</B> l'interface entre le MST et le TMV. La fixation ou l'élément rapporté<B>78</B> en TMV moulé ensemble est donc plus résistante que celle soudée par vibration.

Les avantages du procédé et du système de la présente invention sont que: Une pièce en MST et TMV combinée peut être moulée dans le même moule en une seule étape; aucune opération secondaire coûteuse n'est nécessaire et la pièce résultante est moins coûteuse. un seul moule est nécessaire:<B>1</B> investissement en capitaux est moindre.

<B>></B> L'interface entre le TMV et MST est bien meilleure que l'interface produite par une opération secondaire telle qu un soudage.

Bien que le meilleur mode pour la mise en #uvre de l'invention ait été décrit en détail, spécialistes de la technique<B>à</B> laquelle l'invention a trait reconnaîtront diverses autres conceptions et formes réalisation pour la mise en pratique de l'invention telle que définie par les revendications suivantes.

Claims (1)

1. <U>REVENDICATIONS</U> <B>1.</B> Procédé pour mouler ensemble un matériau thermoplastique et un matériau sandwich thermoplastique afin de former un article<B>à</B> structure sandwich thermoplastique ayant une partie intérieure thermoplastique, le procédé comprenant: le positionnement d'une ébauche de matériau sandwich thermoplastique ayant une âme cellulaire sur un outil femelle ayant une cavité de définition d'article définie par des surfaces intérieures l'outil femelle; la mise en place d'une quantité prédéterminée de matériau thermoplastique sur l'ébauche de matériau sandwich thermoplastique; le forçage d'une partie interieure de l'ébauche dans l'outil femelle suivant un axe sensiblement vertical et contre les surfaces intérieures de outil femelle; l'écrasement d'une partie bord périphérique du matériau sandwich autour du matériau thermoplastique; le forçage ensemble du materiau thermoplastique et du matériau sandwich dans la partie bord périphérique sous une température et une pression suffisantes pour faire fusionner ensemble les matériaux afin former une partie intérieure thermoplastique du matériau sandwich; l'enlèvement du matériau sandwich avec la partie intérieure thermoplastique de l'outil femelle; et l'enlèvement de tout matériau excédentaire de la périphérie du matériau sandwich pour former l'article. 2. Procédé selon la revendication<B>1,</B> dans lequel l'étape de forçage donne un matériau sandwich profondément embouti et dans lequel le procédé comprend en outre le serrage d'au moins une partie extérieure de l'ébauche immédiatement adjacente<B>à</B> l'outil femelle pour guider la, au moins une, partie extérieure de l'ébauche afin qu'elle pénètre dans la cavité de définition d'article sous un angle aigu par rapport<B>à</B> l'axe vertical pendant l'étape de forçage afin que l'épaisseur d'au moins une paroi latérale du matériau sandwich profondément embouti soit sensiblement égale<B>à</B> l'épaisseur l'ébauche du matériau sandwich thermoplastique et afin que le matériau sandwich profondément embouti soit pas notablement étiré ou ne se déchire pas pendant<B>1</B> étape de forçage, et dans lequel l'article est un article profondément embouti. <B>3.</B> Procédé selon la revendication<B>1 '</B> dans lequel la quantité prédéterminée matériau thermoplastique est une ébauche du matériau thermoplastique. 4. Procédé selon la revendication<B>1,</B> dans lequel la quantité prédéterminée de matériau thermoplastique est une extrusion du matériau thermoplastique. <B>5.</B> Procédé selon la revendication<B>1,</B> dans lequel la quantité prédéterminée de matériau thermoplastique est une injection du matériau thermoplastique. <B>6.</B> Procédé selon la revendication<B>1,</B> dans lequel l'étape de forçage de la partie intérieure comprend l'étape d'estampage. <B>7.</B> Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape de serrage est effectuée avec une force de serrage qui augmente pendant l'étape de forçage de la partie intérieure. <B>8.</B> Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape de serrage est effectuée en plusieurs parties extérieures espacées l'ébauche immédiatement adjacentes <B>à</B> l'outil femelle. <B>9.</B> Procédé selon la revendication<B>1,</B> dans lequel l'étape de forçage de partie intérieure est effectuée en une seule phase d'estampage. <B>10.</B> Procédé selon la revendication<B>1,</B> comprenant en outre l'étape de mise place d'un écrou ou d'un goujon dans la cavité de définition d'article afin que le matériau thermoplastique soit surmoulé sur l'écrou ou le goujon. <B>11.</B> Procédé selon revendication<B>1.</B> dans lequel la partie du bord périphérique renferme complètement- le matériau thermoplastique. 12. Système pour mouler ensemble un matériau thermoplastique et un matériau sandwich thermoplastique afin de former un article<B>à</B> structure sandwich thermoplastique ayant une partie intérieure thermoplastique, le système comportant: un outil femelle ayant une cavité de définition d'article définie par des surfaces intérieures de l'outil femel <B>;</B> un dispositif d'écrasement destiné<B>à</B> écraser une part' du bord périphérique d'une ébauche d'un matériau sandwich ayant une âme cellulaire autour<B>d</B> une quantité prédéterminée de matériau thermoplastique placé sur l'ébauche; et un outil mâle destiné<B>à</B> forcer ensemble le matériau thermoplastique et le matériau sandwich dans la partie du bord périphérique sous une température et une pression suffisantes pour faire fusionner ensemble les matériaux afin de former une partie intérieure thermoplastique du matériau sandwich. <B>13.</B> Système selon la revendication 12, comportant en outre: un outil mâle extérieur destiné a forcer une part' intérieure de l'ébauche du matériau sandwich thermoplastique et la quantité prédéterminée de matériau thermoplastique placée sur l'ébauche dans l'outil femelle suivant un axe sensiblement vertical et contre les surfaces intérieures de l'outil femelle pour obtenir un matériau sandwich profondément embouti; et un mécanisme de serrage destiné<B>à</B> serrer au moins une partie extérieure de l'ébauche immédiatement adjacente <B>à</B> l'outil femelle afin de guider la, au moins une, partie extérieure de l'ébauche pour qu'elle pénètre dans la cavité de définition d'article sous un angle aigu par rapport<B>à</B> l'axe vertica <B>' 1</B> pendant le forçage de la partie intérieure de l'ébauche dans l'outil femelle afin que l'épaisseur d'au moins une paroi latérale du matériau sandwich profondément embouti soit sensiblement égale<B>à 1</B> épaisseur de l'ébauche du matériau sandwich thermoplastique et afin que le matériau sandwich profondément embouti ne soit pas notablement étiré ou ne se déchire pas pendant que la partie intérieure de l'ébauche forcée dans l'outil femelle. 14. Système selon la revendication<B>13,</B> comportant en outre une presse d'estampage destinée<B>à</B> forcer l'outil mâle extérieur dans l'outil femelle. <B>15.</B> Système selon la revendication 12, comportant en outre un vérin hydraulique destiné<B>à</B> forcer l'outil mâle dans l'outil femelle. <B>16.</B> Système selon la revendication 12, dans lequel la quantité prédéterminée de matériau thermoplastique est une ébauche de matériau thermoplastique. <B>17.</B> Système selon la revendication 12, comportant en outre une extrudeuse destinée a extruder la quantité prédéterminée de matériau thermoplastique. <B>18.</B> Système selon la revendication 12, comportant en outre un injecteur destiné<B>à</B> injecter la quantité prédéterminée de matériau thermoplastique. <B>19.</B> Système selon la revendication<B>13,</B> dans lequel le mécanisme de serrage est chargé ressort af in que le mécanisme de serrage exerce une force de serrage<B>à</B> la, au moins une, partie extérieure de ébauche, la force de serrage augmentant en même temps que la partie intérieure de l'ébauche est forcée dans l'outil femelle. 20. Système selon la revendication<B>19,</B> dans lequel le mécanisme de serrage comprend un ensemble de serrage monté de façon<B>à</B> se déplacer avec l'outil mâle et ayant au moins un ressort qui se comprime pendant que la partie intérieure de l'ébauche est forcée dans l'outil femelle. 21. Système selon la revendication<B>13,</B> dans lequel le mécanisme de serrage comprend un ensemble de serrage et un ensemble de contre-serrage pour le serrage de plusieurs parties extérieures espacées de l'ébauche immédiatement adjacentes<B>à</B> l'outil femelle, et dans lequel une distance sensiblement constante est maintenue entre l'ensemble de serrage et l'ensemble de contre-serrage pendant que la partie intérieure de l'ébauche est forcée dans l'outil femelle. 22. Système selon la revendication 21, dans lequel chacun des ensembles comprend plusieurs surfaces allongées de serrage destinées<B>à</B> serrer les parties extérieures espacées de l'ébauche, et dans lequel chaque surface allongée de serrage est inclinée de l'angle aigu par rapport<B>à</B> l'axe vertical. <B>23.</B> Système selon la revendication 21, dans lequel les surfaces intérieures de l'outil femelle définissent plusieurs angles qui correspondent des espaces entre les parties extérieures espacées, et dans lequel les espaces sont dimensionnés pour permettre un matériau sandwich thermoplastique de lébauche <B>d'y</B> pénétrer pendant que la partie intérieure de l'ébauche est forcée dans l'outil femelle. 24. Système selon la revendication 12, dans lequel la partie du bord périphérique renferme complètement le matériau thermoplastique. <B>25.</B> Article formé par les étapes de la revendication<B>1</B> de procédé. <B>26.</B> Article profondément embouti formé par les étapes de la revendication 2 de procédé.