FR3002481A1 - Molding device for infusion molding of hollow part i.e. hydroelectric blade, has mold parts for defining mold cavity of hollow part, where one of mold parts comprise channel for introducing liquid resin into mold cavity - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de moulage par infusion d'une pièce creuse La présente invention concerne un dispositif de moulage par infusion d'une pièce creuse. En particulier, l'invention concerne le moulage de matériau composite, du type comprenant une armature de fibres noyée dans une résine. On connaît déjà, dans l'état de la technique, notamment d'après FR 2 914 219, un dispositif de moulage par infusion d'une pièce creuse, comportant des première et seconde parties de moule délimitant ensemble une cavité de moulage de la pièce creuse. Ces première et seconde parties de moule forment ensemble un moule dit « rigide ».The present invention relates to a device for infusion molding of a hollow part. In particular, the invention relates to the molding of composite material, of the type comprising a fiber reinforcement embedded in a resin. Already known in the state of the art, in particular according to FR 2 914 219, a molding device by infusion of a hollow part, having first and second mold parts together defining a mold cavity of the workpiece dig. These first and second mold parts together form a so-called "rigid" mold.
Un tel dispositif de moulage permet de réaliser un procédé de moulage par infusion d'une pièce creuse, comportant notamment une étape d'imprégnation d'une armature de fibres, disposée dans la cavité de moulage, par une résine liquide. Habituellement, un tel procédé de moulage comporte une étape préalable d'installation d'un moule souple intérieur dans la cavité de moulage, de sorte que l'armature de fibres est disposée radialement entre le moule souple et le moule rigide. Le procédé comporte également une étape de tirage de vide, au cours de laquelle un vide est créé entre le moule rigide et le moule souple. Ainsi, le moule souple est plaqué par le vide contre l'armature de fibres, qui se retrouve ainsi enserrée entre le moule souple et le moule rigide. Ce vide permet également de favoriser l'imprégnation de l'armature de fibres par la résine liquide. Dans FR 2 914 219, l'une des parties de moule comporte un orifice traversant, à travers lequel sont introduits un tuyau d'introduction de résine liquide et un tuyau de tirage de vide. Ces tuyaux débouchent alors dans la cavité de moulage, entre l'armature de fibres et le moule souple.Such a molding device makes it possible to produce a process for molding by infusion of a hollow part, in particular comprising a step of impregnating a fiber reinforcement, disposed in the molding cavity, with a liquid resin. Usually, such a molding method comprises a preliminary step of installing an inner flexible mold in the molding cavity, so that the fiber reinforcement is disposed radially between the flexible mold and the rigid mold. The method also includes a vacuum draw step, during which a vacuum is created between the rigid mold and the flexible mold. Thus, the flexible mold is pressed by the vacuum against the fiber reinforcement, which is thus enclosed between the flexible mold and the rigid mold. This vacuum also makes it possible to promote the impregnation of the fiber reinforcement with the liquid resin. In FR 2 914 219, one of the mold parts has a through hole, through which are introduced a liquid resin introduction pipe and a vacuum draw pipe. These pipes then open into the mold cavity, between the fiber reinforcement and the flexible mold.
Un tel dispositif de moulage est relativement fastidieux à mettre en oeuvre, puisqu'il nécessite la réinstallation des tuyaux d'introduction de résine et de tirage de vide à chaque fois que l'on souhaite mouler une pièce creuse. En outre, toute pièce creuse moulée au moyen de ce dispositif présente nécessairement un orifice traversant, correspondant à l'orifice ménagé sur la partie de moule. Ainsi, ce dispositif n'est pas adapté si l'on souhaite mouler une pièce creuse monobloc ne comportant pas un tel orifice. L'invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients, en fournissant un dispositif de moulage relativement simple à mettre en oeuvre, et n'imposant pas la présence d'un orifice indésirable sur la pièce creuse moulée.Such a molding device is relatively tedious to implement, since it requires the reinstallation of the resin introduction pipes and vacuum draw each time it is desired to mold a hollow part. In addition, any hollow part molded by means of this device necessarily has a through hole, corresponding to the orifice formed on the mold part. Thus, this device is not suitable if it is desired to mold a hollow part monobloc not having such an orifice. The object of the invention is in particular to overcome these disadvantages by providing a molding device which is relatively simple to implement and which does not impose the presence of an undesirable orifice on the molded hollow part.
A cet effet, l'invention a notamment pour objet un dispositif de moulage par infusion d'une pièce creuse, comportant des première et seconde parties de moule délimitant ensemble une cavité de moulage de la pièce creuse, caractérisé en ce qu'au moins l'une des première et seconde parties de moule comporte au moins un canal d'introduction de résine liquide, chaque canal d'introduction débouchant dans la cavité de moulage.For this purpose, the subject of the invention is in particular a device for infusion molding of a hollow part, comprising first and second mold parts delimiting together a cavity for molding the hollow part, characterized in that at least one one of the first and second mold parts comprises at least one liquid resin introduction channel, each insertion channel opening into the mold cavity.
Les canaux d'introduction permettent l'introduction de résine liquide dans la cavité de moulage, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un orifice traversant pour le passage d'un tuyau d'introduction de résine liquide. Par ailleurs, chaque canal d'introduction étant directement ménagé dans une partie de moule, aucune étape de mise en place de ces canaux d'introduction n'est nécessaire lors d'un procédé de moulage. Ainsi, le dispositif de moulage selon l'invention est plus simple à mettre en oeuvre qu'un dispositif de l'état de la technique. Un dispositif de moulage selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toute combinaison techniquement envisageable. - Chacune des première et seconde parties de moule comporte au moins un canal d'introduction de résine liquide débouchant dans la cavité de moulage. - Les première et seconde parties de moule comportent respectivement des première et seconde zones périphériques complémentaires entourant la cavité de moulage, destinées à être appliquées l'une contre l'autre lorsque la cavité de moulage est fermée, le dispositif de moulage comportant des moyens de maintien des zones périphériques l'une contre l'autre. - Les moyens de maintien comprennent au moins un passage de tirage de vide ménagé dans au moins l'une des première ou seconde parties de moule. - Les première et seconde parties de moule comportent des moyens de centrage de la première partie de moule par rapport à la seconde. - Le dispositif de moulage comporte au moins un passage de tirage de vide, ménagé dans au moins l'une des première et seconde parties de moule, débouchant dans la cavité de moulage. - Le dispositif de moulage comporte un circuit de tirage de vide ménagé dans au moins l'une des première et seconde parties de moule, ledit circuit comportant une pluralité de passages de tirage de vide débouchant dans la cavité de moulage, répartis sur la périphérie de cette cavité de moulage. L'invention concerne également un procédé de moulage par infusion d'une pièce creuse, à l'aide d'un dispositif de moulage tel que défini précédemment, comportant : - une étape d'ouverture de la cavité de moulage, par séparation des première et seconde parties de moule, - une étape de mise en place d'une armature de fibres dans au moins l'une des première et seconde parties de moule, - une étape d'installation d'un moule souple dans la cavité de moulage, - une étape de fermeture de la cavité de moulage, par assemblage des première et seconde parties de moule, de sorte que l'armature de fibres entoure le moule souple, - une étape d'imprégnation de l'armature de fibres par une résine introduite dans la cavité de moulage à travers chaque canal d'introduction. Avantageusement, le procédé de moulage comporte, préalablement à l'étape d'imprégnation, une étape de mise au vide de la cavité de moulage, au cours de laquelle on réalise un tirage de vide à travers chaque passage de tirage de vide, de façon à enserrer l'armature de fibres entre le moule souple et les première et seconde parties de moule. 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 à la figure unique annexée représentant schématiquement un dispositif de moulage en coupe transversale, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. On a représenté, sur la figure unique, un dispositif 10 de moulage par infusion d'une pièce creuse. Le dispositif de moulage 10 comporte une première partie de moule 12 et une seconde partie de moule 14, délimitant ensemble une cavité 16 de moulage de la pièce creuse. Habituellement, l'ensemble formé par les première 12 et seconde 14 parties de moule est appelé « moule rigide ». Les premières 12 et seconde 14 parties de moule comportent respectivement des première 13 et seconde 15 zones périphériques complémentaires, entourant la cavité de moulage 16. Ces zones périphériques 13 et 15 sont également appelées « plages techniques du moule ». Les première 13 et seconde 15 zones périphériques sont notamment destinées à être appliquées l'une contre l'autre lorsque la cavité de moulage 16 est fermée, comme cela est représenté sur la figure.The introduction channels allow the introduction of liquid resin into the mold cavity, without the need for a through hole for the passage of a liquid resin introduction pipe. Moreover, each insertion channel being directly formed in a mold part, no step of setting up these introduction channels is necessary during a molding process. Thus, the molding device according to the invention is simpler to implement than a device of the state of the art. A molding device according to the invention may further comprise one or more of the following characteristics, taken alone or in any technically feasible combination. - Each of the first and second mold parts comprises at least one liquid resin introduction channel opening into the mold cavity. - The first and second mold parts respectively comprise first and second complementary peripheral zones surrounding the molding cavity, intended to be applied against each other when the molding cavity is closed, the molding device comprising means for keeping the peripheral areas against each other. - The holding means comprise at least one vacuum draw passage formed in at least one of the first or second mold parts. - The first and second mold parts comprise centering means of the first mold part relative to the second. - The molding device comprises at least one vacuum draw passage formed in at least one of the first and second mold parts opening into the mold cavity. The molding device comprises a vacuum drawing circuit formed in at least one of the first and second mold parts, said circuit comprising a plurality of vacuum draw passages opening into the molding cavity, distributed over the periphery of the mold cavity; this molding cavity. The invention also relates to a method of molding by infusion of a hollow part, using a molding device as defined above, comprising: - a step of opening the molding cavity, by separating the first and second mold parts, - a step of placing a fiber reinforcement in at least one of the first and second mold parts, - a step of installing a flexible mold in the mold cavity, - A step of closing the molding cavity, by assembling the first and second mold parts, so that the fiber reinforcement surrounds the flexible mold, - a step of impregnating the fiber reinforcement with a resin introduced in the molding cavity through each introduction channel. Advantageously, the molding process comprises, prior to the impregnation step, a step of emptying the molding cavity, during which a vacuum draw is made through each vacuum draw passage, so that clamping the fiber reinforcement between the flexible mold and the first and second mold parts. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the single appended figure schematically showing a molding device in cross-section, according to an exemplary embodiment. of the invention. There is shown in the single figure, a device 10 for infusion molding of a hollow part. The molding device 10 comprises a first mold part 12 and a second mold part 14, defining together a cavity 16 for molding the hollow part. Usually, the assembly formed by the first 12 and second 14 mold parts is called a "rigid mold". The first 12 and second 14 mold parts respectively comprise first 13 and second 15 complementary peripheral zones, surrounding the molding cavity 16. These peripheral zones 13 and 15 are also called "technical ranges of the mold". The first 13 and second 15 peripheral zones are in particular intended to be applied against each other when the molding cavity 16 is closed, as shown in the figure.
Avantageusement, le dispositif de moulage 10 comporte des moyens 20 de maintien des zones périphériques 13, 15 l'une contre l'autre. Ces moyens de maintien 20 comportent par exemple au moins un passage de tirage de vide ménagé dans l'une des première 13 ou seconde 15 parties du moule, relié à une pompe à vide. Dans ce cas, les moyens de maintien 20 comportent au moins une alvéole 22 délimitée à la fois par la première partie périphérique 13 et par la seconde partie périphérique 15. Cette alvéole 22 est étanche à l'air, et ledit passage de tirage de vide débouche dans cette alvéole 22. Ainsi, lorsque le vide est fait dans cette alvéole 22 à travers ledit passage de tirage de vide, les première 12 et seconde 14 parties de moule sont fermement maintenues l'une contre l'autre par ce vide. On notera que les zones périphériques 13, 15 peuvent comporter une pluralité d'alvéoles 22 réparties angulairement autour de la cavité 16, ou une unique alvéole formant une gorge annulaire s'étendant sur toute la périphérie de cette cavité de moulage 16. Avantageusement, les première 12 et seconde 14 parties de moule comportent des moyens de centrage de la première partie de moule 12 par rapport à la seconde 14. Par exemple, au moins l'une des première 12 et seconde 14 parties de moule comporte des pions de centrage, et l'autre comporte des orifices complémentaires pour recevoir ces pions de centrage. De tels moyens de centrage permettent d'assurer le bon positionnement des première 12 et seconde 14 parties de moule l'une par rapport à l'autre lors de la fermeture de la cavité de moulage 16. Au moins l'une des première 12 et seconde 14 partie de moule comporte au moins un canal d'introduction de résine liquide 18, chaque canal d'introduction 18 débouchant dans la cavité de moulage 16. Ainsi, la résine liquide est propre à circuler dans chaque canal d'introduction 18, directement en contact avec les parois de ce canal. Chaque canal d'introduction 18 est destiné à être connecté à un élément d'approvisionnement en résine liquide. On peut notamment prévoir un réseau de distribution de résine, agencé à l'extérieur du moule rigide, comportant une pluralité de branches, chaque branche étant reliée à un canal d'introduction 18 respectif. Avantageusement, chacune des première 12 et seconde 14 partie de moule comporte au moins un tel canal d'introduction de résine liquide 18 débouchant dans la cavité de moulage 16. Ainsi, la résine liquide peut être distribuée de manière homogène dans la cavité de moulage 16, sans qu'il soit nécessaire d'agencer un réseau de distribution de résine à l'intérieur de la cavité de moulage. Cette absence de réseau de distribution dans le moule permet de réaliser des corps creux de forme très aplatie. Afin de réaliser un moulage par infusion optimal, le dispositif de moulage 10 comporte au moins un circuit 24 de tirage de vide ménagé dans au moins l'une des première 12 et seconde 14 parties de moule, par exemple dans au moins l'une des première 13 et seconde 15 zones périphériques. Ce circuit 24 de tirage de vide comporte au moins un passage de tirage de vide, débouchant dans la cavité de moulage 16. Avantageusement, le circuit de tirage de vide 24 comporte une pluralité de passages de tirage de vide répartis sur la périphérie de la cavité de moulage 16. Le circuit de tirage de vide 24 est relié à une pompe à vide, de sorte que le vide puisse être fait simultanément à travers chaque passage de tirage de vide. On notera que le circuit de tirage de vide 22 peut être indépendant des moyens de maintien 20, ou relié à une même pompe à vide que ces moyens de maintien 20. Dans ce second cas, l'activation des moyens de maintien 20 et le tirage de vide dans la cavité 16 peuvent être réalisés simultanément au cours d'une même opération de tirage de vide. Le dispositif de moulage 10 décrit précédemment permet de réaliser un procédé de moulage par infusion d'une pièce creuse, qui va maintenant être décrit. Le procédé de moulage comporte une étape préalable d'ouverture de la cavité de moulage 16, par séparation des première 12 et seconde 14 parties de moule. Le procédé comporte ensuite une étape de mise en place d'une armature de fibres 26 dans au moins l'une des première 12 et seconde 14 parties de moule. Par exemple, l'armature de fibres 26 est constituée de deux demi-armatures, à savoir une première demi-armature mise en place dans la première partie de moule 12, et une seconde demi-armature mise en place dans la seconde partie de moule 14. En variante, l'armature de fibre 26 est formée d'un seul tenant, auquel cas cette armature de fibres 26 est propre à être repliée sur elle-même, de manière à pouvoir être mise en contact à la fois des première 12 et seconde 14 parties de moule lorsque la cavité de moulage 16 est refermée.Advantageously, the molding device 10 comprises means 20 for holding the peripheral zones 13, 15 against each other. These holding means 20 comprise for example at least one vacuum draw passage formed in one of the first 13 or second 15 parts of the mold, connected to a vacuum pump. In this case, the holding means 20 comprise at least one cell 22 delimited by both the first peripheral portion 13 and the second peripheral portion 15. This cell 22 is airtight, and said vacuum draw passage opens out in this cell 22. Thus, when the vacuum is made in this cell 22 through said vacuum draw passage, the first 12 and second 14 mold parts are firmly held against each other by the vacuum. It will be noted that the peripheral zones 13, 15 may comprise a plurality of cells 22 distributed angularly around the cavity 16, or a single cell forming an annular groove extending over the entire periphery of this mold cavity 16. Advantageously, the first 12 and second 14 mold parts comprise means for centering the first mold part 12 with respect to the second 14. For example, at least one of the first 12 and second 14 mold parts comprises centering pins, and the other has complementary orifices for receiving these centering pins. Such centering means make it possible to ensure the correct positioning of the first 12 and second 14 mold parts relative to each other during the closing of the molding cavity 16. At least one of the first 12 and second 14 mold part comprises at least one liquid resin introduction channel 18, each insertion channel 18 opening into the molding cavity 16. Thus, the liquid resin is able to circulate in each introduction channel 18, directly in contact with the walls of this canal. Each introduction channel 18 is intended to be connected to a liquid resin supply element. In particular, it is possible to provide a resin distribution network, arranged outside the rigid mold, comprising a plurality of branches, each branch being connected to a respective introduction channel 18. Advantageously, each of the first 12 and second 14 mold parts comprises at least one such liquid resin introduction channel 18 opening into the molding cavity 16. Thus, the liquid resin can be distributed homogeneously in the molding cavity 16 , without the need to arrange a resin distribution network within the mold cavity. This lack of distribution network in the mold makes it possible to produce hollow bodies of very flattened shape. In order to perform an optimal infusion molding, the molding device 10 has at least one vacuum draw circuit 24 formed in at least one of the first 12 and second 14 mold parts, for example in at least one of the first 13 and second 15 peripheral areas. This vacuum draw circuit 24 comprises at least one vacuum draw passage, opening into the molding cavity 16. Advantageously, the vacuum draw circuit 24 comprises a plurality of vacuum draw passages distributed over the periphery of the cavity. 16. The vacuum draw circuit 24 is connected to a vacuum pump, so that the vacuum can be done simultaneously through each vacuum draw passage. Note that the vacuum draw circuit 22 may be independent of the holding means 20, or connected to the same vacuum pump as these holding means 20. In this second case, the activation of the holding means 20 and the draw of vacuum in the cavity 16 can be made simultaneously during a single vacuum drawing operation. The molding device 10 described above makes it possible to carry out a process for molding by infusion of a hollow part, which will now be described. The molding process comprises a prior step of opening the molding cavity 16, by separating the first 12 and second 14 mold parts. The method then comprises a step of placing a fiber reinforcement 26 in at least one of the first 12 and second 14 mold parts. For example, the fiber reinforcement 26 consists of two half-frames, namely a first half-frame placed in the first mold part 12, and a second half-frame placed in the second mold part. 14. Alternatively, the fiber reinforcement 26 is formed integrally, in which case this fiber reinforcement 26 is adapted to be folded on itself, so that it can be brought into contact with both the first 12 and second 14 mold parts when the molding cavity 16 is closed.
Le procédé de moulage comporte ensuite une étape d'installation d'un moule souple 28 dans la cavité de moulage 16. Ce moule souple 28 est installé de sorte que l'armature de fibre 26 entoure le moule souple 28, notamment lors de la fermeture de la cavité de moulage 16. Cette cavité de moulage 16 est ensuite refermée au cours d'une étape de fermeture. Au cours de cette étape, les moyens de maintien 20 sont activés, pour assurer le maintien des première 12 et seconde 14 parties de moule l'une contre l'autre. Avantageusement, le procédé de moulage comporte ensuite une étape de mise au vide de la cavité de moulage 16, au cours de laquelle on active la pompe à vide, afin de réaliser un tirage de vide à travers chaque passage de tirage de vide. Le vide est fait entre le moule souple 28 et le moule rigide 12, 14, si bien que le moule souple 28 est plaqué contre l'armature de fibres 26 sous l'effet du vide. Ainsi, l'armature de fibres 26 est enserrée entre le moule souple 28 et le moule rigide 12, 14. Dans la présente description, on considère que, de manière classique, le vide réalisé est suffisant lorsque la dépression entre le moule souple et le moule rigide est comprise entre -0.1 et -1 bar.The molding process then comprises a step of installing a flexible mold 28 in the molding cavity 16. This flexible mold 28 is installed so that the fiber reinforcement 26 surrounds the flexible mold 28, in particular when closing of the molding cavity 16. This molding cavity 16 is then closed during a closing step. During this step, the holding means 20 are activated, to maintain the first 12 and second 14 mold parts against each other. Advantageously, the molding process then comprises a step of emptying the molding cavity 16, during which the vacuum pump is activated, in order to draw a vacuum across each vacuum draft passage. The vacuum is made between the flexible mold 28 and the rigid mold 12, 14, so that the flexible mold 28 is pressed against the fiber reinforcement 26 under the effect of vacuum. Thus, the fiber reinforcement 26 is sandwiched between the flexible mold 28 and the rigid mold 12, 14. In the present description, it is considered that, in a conventional manner, the vacuum produced is sufficient when the vacuum between the flexible mold and the Rigid mold is between -0.1 and -1 bar.
Le procédé de moulage comporte ensuite une étape d'imprégnation de l'armature de fibre 26 par une résine introduite dans la cavité de moulage 16, à travers les canaux d'introduction 18. Cette imprégnation de l'armature de fibre 26 est notamment favorisée par le vide qui est fait dans la cavité de moulage 16.The molding process then comprises a step of impregnating the fiber reinforcement 26 with a resin introduced into the molding cavity 16, through the introduction channels 18. This impregnation of the fiber reinforcement 26 is particularly favored. by the vacuum which is made in the molding cavity 16.
Après cette imprégnation, le procédé comporte une étape classique de polymérisation, puis une étape d'ouverture de la cavité de moulage 16 par désactivation des moyens de maintien 20. Le procédé de moulage comporte enfin une étape de retrait de la pièce creuse moulée.After this impregnation, the method comprises a conventional polymerization step, then a step of opening the molding cavity 16 by deactivation of the holding means 20. The molding process finally comprises a step of removing the molded hollow part.
Dans certains cas, en fonction de l'application prévue pour la pièce creuse, cette pièce creuse est une pièce ouverte. Dans ce cas, le moule souple 28 peut être retiré à travers l'ouverture de cette pièce ouverte. En revanche, le procédé de moulage selon l'invention permet également de réaliser une pièce creuse entièrement fermée. Dans ce cas, le moule souple 28 est laissé à l'intérieur de la pièce creuse moulée.In some cases, depending on the intended application of the hollow part, this hollow part is an open part. In this case, the flexible mold 28 can be removed through the opening of this open piece. On the other hand, the molding method according to the invention also makes it possible to produce a hollow part that is completely closed. In this case, the flexible mold 28 is left inside the molded hollow part.
On notera que l'invention est particulièrement adaptée pour la réalisation de pièces creuses monobloc en matériau composite, telles qu'une pale d'hydrolienne, et permet une très bonne finition de la géométrie extérieure de la pièce. On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais pourrait présenter diverses variantes sans sortir du cadre des revendications.It will be noted that the invention is particularly suitable for the production of one-piece hollow parts of composite material, such as a tidal turbine blade, and allows a very good finish of the outer geometry of the part. Note that the invention is not limited to the embodiment described above, but could have various variants without departing from the scope of the claims.
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