FR2940159A1

FR2940159A1 - Matrice intermediaire pour la fabrication d' un moule de pneumatique realisee par frittage laser

Info

Publication number: FR2940159A1
Application number: FR0859069A
Authority: FR
Inventors: Olivier Lauwers; Daniel Bonnet
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-06-25
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: WO2010072961A2; WO2010072961A3; FR2940159B1

Abstract

L'invention a pour objet une matrice intermédiaire (10) destinée à la fabrication d'une garniture finale d'un moule pour pneumatique, la matrice étant réalisée par fusion sélective de poudre. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une telle matrice.

Description

-1- La présente invention concerne le domaine des pneumatiques de véhicule, notamment la fabrication d'un moule de vulcanisation pour pneumatique. Un moule de vulcanisation pour pneumatique comprend généralement un support et une garniture dite finale , portée par le support. La garniture finale, réalisée par exemple en aluminium, comprend un ensemble d'éléments de garniture tels que des cordons ou des lamelles qui ont notamment pour fonction de former les sculptures de la surface du pneumatique, en particulier les sculptures de la bande de roulement. Ces lamelles se présentent sous forme d'inserts dont les pieds sont enchâssés dans la garniture finale. Etant donné que la garniture finale définit la forme de moulage du moule, on parle parfois de positif moule pour décrire la forme de cette garniture. La garniture finale est obtenue par une opération de surmoulage d'aluminium sur une matrice dite finale ayant la forme d'un négatif moule. Cette matrice finale est à usage unique. En effet, du fait des formes complexes des sculptures du pneumatique, la séparation de la garniture finale d'avec la matrice finale ne peut pas être réalisée de manière simple sans détérioration de la matrice finale. Etant donnée que la matrice finale est destinée à être sacrifiée, elle est généralement réalisée en matériau peu coûteux et facilement cassable tel que du plâtre. La matrice finale est quant à elle obtenue par moulage de plâtre sur une garniture dite intermédiaire ayant la forme d'un positif moule, c'est-à-dire ayant une forme semblable à celle de la garniture finale. Les lamelles destinées à faire partie de la garniture finale sont incrustées dans la matrice finale, à l'exception des pieds de lamelle qui demeurent en saillie. La séparation de la matrice finale d'avec la garniture intermédiaire est une opération aussi complexe que la séparation de la garniture finale d'avec la matrice finale telle que décrite ci-dessus. Aussi, pour faciliter cette séparation sans devoir sacrifier la garniture intermédiaire, celle-ci est réalisée en un matériau souple et à mémoire de forme tel que de l'élastomère ou du silicone. Il est ainsi possible de déformer la garniture intermédiaire pour faciliter le démoulage de la matrice finale, sans pour autant détériorer la garniture intermédiaire. La garniture intermédiaire reprend ensuite sa forme initiale après le démoulage, de sorte qu'elle peut être réutilisée pour fabriquer une nouvelle matrice finale qui servira à la fabrication d'une autre garniture finale. Ainsi, une seule garniture intermédiaire peut permettre de fabriquer plusieurs moules identiques. La garniture intermédiaire est obtenue par une opération de surmoulage d'élastomère ou de silicone sur une matrice dite intermédiaire ayant la forme d'un négatif moule. La matrice intermédiaire est également parfois appelée gabarit. 2940159 -2- Actuellement, la matrice intermédiaire est réalisée dans une matière plastique facilement usinable, par exemple par moulage, usinage ou stéréolithographie. La matrice intermédiaire doit être suffisamment robuste pour résister aux efforts induits par les déformations de la garniture intermédiaire lors de sa fabrication et de son démoulage.

5 II est courant que la matrice intermédiaire comprenne des détails fins et fragiles tels que des lamelles intermédiaires destinées à former des entailles dans la garniture intermédiaire. Ces entailles servent de logements destinés à recevoir les lamelles finales utilisées pour la réalisation de la matrice finale puis de la garniture finale. En outre, la matière plastique utilisée pour la fabrication de la matrice intermédiaire n'est pas toujours 10 suffisamment résistante et il peut arriver que les détails fins de la matrice intermédiaire soient détériorés lors du démoulage de la garniture intermédiaire. Une solution connue de l'état de la technique consiste utiliser une matrice intermédiaire comprenant un bloc support en résine ou plastique et des éléments fins en acier rapportés sur le bloc support. Du fait que les éléments fins sont réalisés en acier, ils 15 sont plus résistants au démoulage de la garniture intermédiaire. Cependant, la fabrication d'une telle matrice intermédiaire s'avère complexe et coûteuse à mettre en oeuvre et le raccord entre les éléments en acier et le support en résine laisse des traces de jointement sur la garniture intermédiaire obtenue. L'invention a notamment pour but de fournir une matrice intermédiaire destinée à la 20 fabrication d'une garniture intermédiaire servant à la réalisation d'un moule pour pneumatique qui soit simple à fabriquer. A cet effet, l'invention a pour objet une matrice intermédiaire destinée à la fabrication d'une garniture intermédiaire servant à la réalisation d'un moule pour pneumatique, réalisée par fusion sélective de poudre.

25 La fusion sélective de poudre, notamment par laser, est plus communément nommée frittage par laser, frittage laser ou SLM (de l'anglais Selective Laser Melting). La matrice intermédiaire produite par la fusion sélective de poudre, notamment de poudre métallique, est construite par superposition de couches fusionnées. L'intérêt de cette technique de fabrication de pièces est que la forme de la pièce peut être modélisée par 30 ordinateur et la pièce peut être facilement fabriquée par frittage sur la base de cette modélisation. En effet, le laser peut être piloté par un ordinateur comprenant une modélisation de la pièce et l'on peut alors fabriquer la pièce par frittage successif de couches de poudre superposées. Dans le cas de la fabrication d'une matrice intermédiaire, cette technique est 35 particulièrement bien adaptée car elle permet de fabriquer une matrice comprenant des détails de dimensions très petites, par exemple des lamelles. 2940159 -3- En outre, la matrice obtenue par frittage est très robuste car réalisée entièrement en métal. L'état de surface de cette matrice est de bonne qualité et le risque d'obtenir des défauts d'aspect dus à des joints est considérablement réduit. Une matrice selon l'invention peut en outre comprendre l'une ou plusieurs des 5 caractéristiques suivantes. û La matrice comprend une paroi comprenant une surface extérieure et une surface intérieure opposée, la paroi étant agencée de sorte que la surface intérieure définit un volume creux intérieur à la matrice. Du fait que la matrice est creuse et non massive, on réalise une économie conséquente de matière lors de sa fabrication. En 10 outre, cela réduit le temps de fabrication de la matrice. û La paroi comprend deux plaques et un renfort intercalé entre les deux plaques. û La matrice comprend au moins une lamelle intermédiaire en saillie de la surface externe de la paroi. Cette lamelle intermédiaire est réalisée en matériau massif et peut être destinée à former les entailles de la garniture intermédiaire. Ces entailles servent de 15 logements destinés à recevoir les lamelles utilisées pour la réalisation de la matrice finale puis de la garniture finale. û La matrice comprend au moins un renfort de matrice agencé dans le volume intérieur. Le volume intérieur de la matrice est donc creux mais renforcé pour résister aux effort de surmoulage de la matrice intermédiaire lors de la fabrication de la garniture 20 intermédiaire. û Le renfort comprend un maillage de cloisons. La forme et l'arrangement des cloisons peut être variable. Par exemple, le maillage de cloisons est conformé selon des arrangements prédéfinis de formes en deux dimensions telles que des formes en nid d'abeille, en losange, en triangle ou en carré, rectilignes ou ondulées, ou encore en trois 25 dimensions telles que des formes en cube, en pyramide, en diamant... Dans le procédé de frittage laser, il est plus rapide de réaliser un maillage de cloisons par balayage du laser le long de courbes linéaires ou de petites structures, que de réaliser un matériau plein et massif par balayage du laser sur des surfaces complètes. Ainsi, il est plus rapide de fabriquer une matrice creuse renforcée par un maillage de cloisons que de fabriquer 30 une matrice pleine. De manière alternative il est également possible de réaliser la structure du renfort à l'aide d'un réseau de poutres reliées entre elles de manière à former un ensemble structurel. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une matrice telle que précédemment définie, dans lequel on fabrique la matrice par fusion sélective d'une 35 poudre métallique. 2940159 -4- L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels : û la figure 1 est une vue en perspective d'une partie I de la matrice intermédiaire selon l'invention, 5 û la figure 2 est une section de la matrice intermédiaire de la figure 1 sur laquelle est moulée une garniture intermédiaire souple, dont une partie I est représentée à la figure 1, û la figure 3 est une section d'une matrice intermédiaire creuse selon un premier mode de réalisation de l'invention, 10 û la figure 4 est une section d'une matrice intermédiaire creuse selon un second mode de réalisation de l'invention. On a représenté sur la figure 1 une partie I de la matrice intermédiaire 10 selon l'invention représentée sur la figure 2 et destinée à la fabrication d'une garniture finale d'un moule pour pneumatique.

15 La matrice intermédiaire 10 comprend un bloc support 12 délimité par une paroi 14. La paroi 14 comprend une surface extérieure 16 visible sur la figure 1 et une surface intérieure opposée 18 masquée sur cette figure. La matrice 10 comprend, en saillie de la surface extérieure 16, plusieurs lamelles intermédiaires 20 réalisées d'un seul tenant avec le bloc 12. Ces lamelles sont destinées 20 à former les entailles de la garniture intermédiaire. Ces entailles servent de logements destinés à recevoir les lamelles finales utilisées pour la réalisation de la matrice finale puis de la garniture finale, et sont à ce titre relativement fines. Comme représenté sur la figure 2, la matrice 10 est destinée à être surmoulée par un matériau souple tel que de l'élastomère pour former une garniture intermédiaire 22.

25 Sur la figure 2, la garniture intermédiaire 22 est représentée dans un état déformé, lors de sa séparation d'avec la matrice intermédiaire 10. Pour réaliser des économies de matière, la paroi 14 de la matrice 10 est agencée de sorte que sa surface intérieure 18 définit un volume 24 creux et intérieur à la matrice. Le volume 24 est visible sur les figures 3 et 4.

30 Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 3, le volume 24 est entièrement occupé par un renfort 26 de matrice réalisé par maillage de cloisons en nid d'abeille. Ce renfort 26 permet d'apporter de la résistance mécanique à la paroi 14 de la matrice, tout en conservant une paroi relativement fine. Selon un second mode de réalisation représenté sur la figure 4, le volume intérieur 35 24 est partiellement occupé par des zones de renfort 28 réalisées par maillage partiel de cloisons en nid d'abeille. 2940159 -5- La matrice 10 est réalisée par une technique de frittage laser sélectif de couches de poudre métallique de sorte que la paroi 14 et les renforts 26 et 28 sont réalisés d'un seul tenant. Lors de la fabrication d'une telle matrice, le temps nécessaire à l'opération de 5 frittage laser d'une paroi est d'autant plus élevé que la paroi est épaisse. En effet, il est nécessaire de balayer la couche de poudre métallique avec le laser sur une surface d'autant plus importante que la paroi est épaisse. On comprend donc que la fabrication du renfort 26 ou 28 par maillage de cloisons est plus rapide que si la matrice 10 était de réalisation massive et ne comprenait pas de 10 renfort interne. En ce qui concerne l'épaisseur de la paroi 14, celle-ci peut varier par exemple entre 0,25 et 2 millimètres pour que son aspect extérieur soit relativement lisse et permette la formation de sculptures de la bande de roulement du pneumatique qui soient lisses et nettes. Concernant l'épaisseur des cloisons du renfort, celle-ci peut varier entre 0,05 et 15 1 millimètre. En effet, le renfort est destiné à assurer la rigidité globale de la matrice 10 et il n'est par conséquent pas nécessaire que son état de surface soit parfait. Enfin, on notera que dans l'exemple représenté, la paroi 14 est massive, mais il est possible de la concevoir par assemblage de deux plaques fines entre lesquelles est intercalé un renfort. 20

Claims

REVENDICATIONS1. Matrice intermédiaire (10) destinée à la fabrication d'une garniture intermédiaire servant à la réalisation d'un moule pour pneumatique, caractérisée en ce qu'elle est réalisée par fusion sélective de poudre.
2. Matrice (10) selon la revendication précédente, comprenant une paroi (14) comprenant une surface extérieure (16) et une surface intérieure (18) opposée, la paroi (14) étant agencée de sorte que la surface intérieure (18) définit un volume (24) creux intérieur à la matrice (10).
3. Matrice (10) selon la revendication précédente, dans laquelle la paroi (14) comprend deux plaques et un renfort intercalé entre les deux plaques.
4. Matrice (10) selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, comprenant au moins une lamelle intermédiaire (20) en saillie de la surface externe (16) de la paroi (14).
5. Matrice (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, comprenant au moins un renfort (26) de matrice (10) agencé dans le volume intérieur (24).
6. Matrice (10) selon la revendication précédente, dans laquelle le renfort (26) de matrice (10) comprend un maillage de cloisons, agencées par exemple en nid d'abeille, en carré ou en losange, rectilignes ou ondulées, ou encore en trois dimensions telles que des formes en cube, en pyramide, en diamant....
7. Procédé de fabrication d'une matrice (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on fabrique la matrice (10) par fusion sélective d'une poudre métallique.