FR3051711A1 - Procede de fabrication d'une piece d'equipement - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce d'équipement de véhicule automobile, comprenant les étapes suivantes : - fourniture d'un moule (44) comprenant : des surfaces principales (48, 50), au moins une surface de raidissage (58), et des jonctions (60, 62) de forme allongée, entre la surface de raidissage et les surfaces principales ; puis - dépôt, sur chaque jonction, d'une bande (24) de fibres unidirectionnelles associées à une première matrice polymère (30), lesdites fibres étant disposées parallèlement auxdites jonctions ; - dépôt d'une nappe de base (38) comportant des fibres (40) de céramique associées à une deuxième matrice polymère (42) ; puis - thermoformage de la bande et de la nappe de base, entre le moule et un contre-moule (46), de sorte à solidariser la bande et la nappe.

Description

Procédé de fabrication d’une pièce d’équipement
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce d’équipement de véhicule automobile, ainsi qu’une pièce susceptible d’être issue d’un tel procédé.
La présente invention concerne en particulier les pièces structurelles telles que les tablettes arrière, les planchers d’habitacle ou les faux planchers de chargement. De telles pièces sont notamment destinées à reprendre des charges relativement importantes. Il est donc nécessaire de leur conférer une rigidité suffisante.
Il est avantageux de réaliser de telles pièces de sorte à les rendre les plus légères possibles, sans augmentation notable de coût. En général, ce type de pièce est réalisé par thermoformage de matière composite, notamment d’une matrice polymère mélangée à des fibres de renfort.
Pour augmenter la rigidité de ce type de pièce, il est connu de les doter de nervures de rigidification, notamment disposées dans le sens d’une longueur de la pièce. En particulier, les tablettes arrière comportent classiquement une cavité centrale, ou « plumier », dont les bords allongés ont une fonction de raidissage.
Cependant, les solutions existantes sont parfois insuffisantes pour conférer une rigidité suffisante à ces pièces, qui sont notamment soumises à des conditions de température élevée. En particulier, un véhicule exposé au soleil peut atteindre une température intérieure qui favorise le ramollissement de certaines matrices polymères à bas point de fusion, telles que le polypropylène. Lorsqu’elles sont en outre soumises à des charges statiques, les pièces formées à base de ces matrices subissent des déformations par fluage.
La présente invention a pour but de proposer un procédé de fabrication permettant d’obtenir des pièces à la rigidité renforcée, même à partir de matrices à bas point de fusion, ce qui permet des coûts de fabrication modérés. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé du type précité, comprenant les étapes suivantes : fourniture d’un moule comprenant : une première et une deuxième surfaces principales, s’étendant sensiblement selon un ou deux plans sensiblement parallèles ; au moins une surface de raidissage, continue avec les première et deuxième surfaces principales, ladite surface de raidissage étant non parallèle au(x)dit(s) plan(s) ; une première et une deuxième jonctions, entre la surface de raidissage et, respectivement, la première et la deuxième surfaces principales, chacune des première et deuxième jonctions ayant une forme allongée, sensiblement parallèle à une même direction principale ; puis dépôt, en regard d’au moins l’une desdites première et deuxième jonctions, d’une bande de fibres unidirectionnelles associées à une première matrice polymère, lesdites fibres unidirectionnelles étant disposées sensiblement parallèlement à la direction principale desdites jonctions, une largeur de ladite bande étant choisie de sorte à déborder, le long de ladite jonction, sur la surface de raidissage et au moins l’une des première et deuxième surfaces principales, et dépôt, en regard des première et deuxième surfaces principales, d’une nappe de base comportant des fibres de céramique associées à une deuxième matrice polymère, la bande étant intercalée entre la nappe et le moule, des dimensions de ladite nappe étant choisies de sorte à recouvrir ladite bande ; puis thermoformage de la bande et de la nappe de base, entre le moule et un contre-moule, de sorte à polymériser la première et la deuxième matrices polymères et à solidariser la bande et la nappe.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - la bande est déposée en regard des première et deuxième jonctions de la surface de raidissage, une largeur de ladite bande étant choisie de sorte, le long desdites jonctions, à recouvrir la surface de raidissage et à déborder sur les première et deuxième surfaces principales de part et d’autre de ladite surface de raidissage ; - la première matrice polymère de la bande de fibres unidirectionnelles est une matrice thermoplastique, ledit procédé comprenant au préalable une fabrication de ladite bande selon les étapes suivantes : disposition, selon une même direction principale, d’un mélange de fibres unidirectionnelles et de filaments de la matrice thermoplastique pour former un ruban unidirectionnel ; puis thermoformage dudit ruban unidirectionnel, suivi d’un refroidissement de la matrice thermoplastique pour solidariser ladite matrice aux fibres unidirectionnelles et former ainsi la bande ; - les fibres unidirectionnelles représentent entre 30% et 70% en poids du ruban unidirectionnel ; - une rugosité de surface de la bande est créée par l’adaptation du pourcentage en poids de la matrice par rapport au poids total de la bande, en fonction du diamètre des fibres de renfort et/ou par un grainage consécutif ou subséquent à l’opération de thermoformage ; - la deuxième matrice polymère de la nappe est formée de fibres de polymère, préférentiellement de polypropylène ou de poly(téréphtalate d'éthylène), mélangés aux fibres de céramique ; - les fibres unidirectionnelles de la bande sont des fibres de verre, la première matrice polymère de la bande est à base de poly(téréphtalate d'éthylène), les fibres de polymère de la nappe sont à base de polypropylène, et l’étape de thermoformage de la bande et de la nappe de base est effectuée à une température comprise entre 160 °C et 200 °C ; - la surface de raidissage est sensiblement perpendiculaire au(x) plan(s) des première et deuxième surfaces principales ; - les première et deuxième surfaces principales sont sensiblement disposées dans deux plans distincts et parallèles, la première surface principale comprenant un orifice central dont un bord forme un contour fermé incluant la première jonction de la surface de raidissage, la deuxième surface principale comprenant un contour externe fermé, incluant la deuxième jonction de la surface de raidissage ; - le contre-moule est configuré de sorte à ménager, durant l’étape de thermoformage, un entrefer sensiblement constant avec le moule au niveau des première et deuxième surfaces principales et de la surface de raidissage ; - le contre-moule comporte une surface sensiblement plane disposée en vis-à-vis des première et deuxième surfaces principales et de l’au moins une surface de raidissage du moule, de sorte à ménager un entrefer variable avec le moule durant l’étape de thermoformage. L’invention se rapporte en outre à une pièce d’équipement susceptible d’être issue d’un procédé tel que décrit ci-dessus. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
La figure 1 est une vue de dessous d’une pièce d’équipement de véhicule automobile selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
Les figures 2, 3 et 4 illustrent des étapes de fabrication de la pièce d’équipement de la figure 1 ;
La figure 5 est une vue en section d’un dispositif de fabrication d’une pièce d’équipement de véhicule automobile selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ; et - Les figures 6 et 7 sont des vues en coupe de ladite pièce d’équipement.
La figure 1 montre une pièce d’équipement 10 selon un premier mode de réalisation de l’invention. La pièce d’équipement 10 est de type composite, réalisée par thermoformage.
La pièce d’équipement 10 est destinée à équiper un véhicule automobile (non représenté). Dans l’exemple représenté à la figure 1, la pièce d’équipement 10 est une tablette arrière, destinée à être disposée derrière les sièges arrière du véhicule automobile, à proximité d’un pare-brise arrière.
On considère une base orthonormée (X, Y, Z), la direction Z représentant la verticale. Sur la figure 1, la pièce d’équipement 10 est représentée en vue de dessous par rapport à sa position habituelle dans un véhicule automobile. En particulier, une surface inférieure 11 de la pièce d’équipement 10 est visible sur la figure 1.
La pièce d’équipement 10 comporte une partie périphérique 12 et une partie centrale 14, chacune desdites parties étant sensiblement disposée dans un plan (X, Y). Par ailleurs, la pièce d’équipement 10 et chacune des parties périphérique 12 et centrale 14 présente une forme allongée selon la direction X, correspondant à une direction transversale du véhicule automobile.
La partie périphérique 12 a une forme annulaire, entourant la partie centrale 14. A des fins de stockage d’objets sur la pièce d’équipement 10, la partie centrale 14 forme une cavité, ou « plumier », par rapport à la partie périphérique 12. Plus précisément, les parties périphérique 12 et centrale 14 sont reliées par une paroi latérale 16, formant une bande refermée sur elle-même, inclinée par rapport, ou sensiblement perpendiculaire, au plan (X, Y).
Etant donnée la forme allongée de la pièce d’équipement 10, la paroi latérale 16 comporte une première 18 et une seconde 20 parties dites «de renfort», chacune desdites parties ayant une forme allongée sensiblement parallèle à X.
La pièce d’équipement 10 de la figure 1 présente une épaisseur sensiblement constante, en particulier au niveau des parties périphérique 12 et centrale 14.
La pièce d’équipement 10 est essentiellement formée d’une plaque 22 résultant du thermoformage d’une nappe précurseur, comme détaillé plus bas. Cependant, la surface inférieure 11 est partiellement formée par deux bandes unidirectionnelles 24, thermoformées d’une pièce avec la plaque 22. En particulier, chacune des bandes unidirectionnelles 24 forme la surface inférieure 11, respectivement au niveau de la première 18 et de la seconde 20 parties de renfort de la paroi latérale 16.
Les bandes unidirectionnelles 24 s’étendent sensiblement selon la direction X, de préférence sur toute une longueur de la pièce d’équipement 10. Chacune des bandes unidirectionnelles 24 déborde sur les parties périphérique 12 et centrale 14, de part et d’autre respectivement de la première 18 et de la seconde 20 partie de renfort de la paroi latérale 16.
Les bandes unidirectionnelles 24 sont des bandes composites formées de fibres de renfort unidirectionnelles 28 associées à une première matrice 30 polymère. Par fibre unidirectionnelle, on entend aussi bien un élément linéique discontinu qu’un élément continu aussi appelé filament. Les fibres unidirectionnelles de renfort 28 sont disposées de manière jointive, sensiblement parallèlement à la direction X.
De préférence, les fibres unidirectionnelles 28 sont des fibres longues, notamment d’une longueur supérieure ou égale à 10 cm. En variante, les fibres unidirectionnelles 28 sont des filaments dont la longueur correspond à la longueur de la bande unidirectionnelle 24.
Les fibres unidirectionnelles 28 comprennent de préférence des fibres de verre. Plus préférentiellement, une proportion de fibres de verre dans les fibres unidirectionnelles 28 est d’au moins 50%.
Selon une première variante, les fibres unidirectionnelles 28 comprennent des fibres de carbone. Selon une deuxième variante, les fibres unidirectionnelles 28 comprennent des fibres d’origine naturelle, choisies de sorte à résister aux températures de thermoformage.
De préférence, la première matrice 30 est une matrice thermoplastique, notamment à base de poly(téréphtalate d'éthylène) (PET). Le PET est avantageux pour des raisons de coût. Cependant, d’autres polymères peuvent être utilisés en fonction du niveau de performances recherché pour la réalisation des bandes 24, y compris sous forme fibreuse, tels que les polyamides, les PBT, etc...
Selon une variante, la première matrice 30 est une matrice de polymère thermodurcissable, par exemple une résine acrylique telle que la résine commercialisée par BASF sous la dénomination Acrodur®.
Un premier procédé de fabrication d’une bande unidirectionnelle 24 va maintenant être décrit, dans le cas où la première matrice 30 est thermoplastique.
Tout d’abord, des fibres de renfort 28, de préférence de verre, sont mélangées avec des filaments 32 de matrice thermoplastique 30. Lesdites fibres de renfort et lesdits filaments sont associés intimement et disposés dans une même direction, pour former un ruban unidirectionnel 34, comme représenté à la figure 2. Le pourcentage de fibres de renfort 28 représente entre 30% et 70% en poids du ruban unidirectionnel 34.
Le ruban 34 est ensuite thermoformé, notamment sous pression et à chaud, entraînant la fusion de la matrice thermoplastique 30 des filaments 32. La matrice 30 refroidit ensuite et se solidarise aux fibres unidirectionnelles 28, formant la bande 24.
De préférence, la cinétique de refroidissement de la bande unidirectionnelle 24 est définie de sorte à ménager des conditions de cristallisation optimales de la matrice 30, par exemple à base de PET. La bande 24 présente donc un module d’Young élevé de la matrice 30. A titre d’exemple ce module est compris entre 5 et 10 GPa. En association avec les fibres de renfort 28 en verre, la bande unidirectionnelle 24 peut ainsi atteindre des modules d’Young supérieurs à 37 GPa.
Une rugosité de surface de la bande unidirectionnelle 24 peut être augmentée en fonction de l’excédent de volume occupé par les fibres de renfort 28 par rapport au volume occupé par la matrice 30. Cet excédent de volume dépend du pourcentage en poids de chaque constituant mais également du diamètre des fibres de renfort 28. La rugosité de surface de la bande unidirectionnelle 24 peut encore être amplifiée par un grainage associé ou immédiatement subséquent au thermoformage.
Un deuxième procédé de fabrication d’une bande unidirectionnelle 24 va maintenant être décrit, dans le cas où la première matrice 30 est une résine thermodurcissable, par exemple de type Acrodur®.
Les fibres de renfort 28 sont disposées côte à côte pour former un ruban qui est imprégné d’une résine liquide, par exemple à base aqueuse, par tout moyen connu comme des cylindres exprimeurs. Le ruban imprégné est ensuite séché à basse température, soit en dessous de la température de polymérisation de la résine. La résine est choisie pour permettre un premier collage des fibres entre elles avant réticulation, tout en garantissant un module d’Young élevé après réticulation.
La bande 24 ainsi formée, par l’un ou l’autre des procédés ci-dessus, est apte à être manipulée. La bande 24 solide, issue du premier procédé ci-dessus, est représentée en coupe à la figure 3. Ladite bande 24 s’étend selon X, qui est la direction principale des fibres 28, et présente une largeur 36 selon Y.
Comme représenté à la figure 4, deux bandes 24 ainsi formées sont alors associées à une nappe 38, précurseur de la plaque 22.
La nappe 38 comporte des fibres de céramique 40 associées à une deuxième matrice polymère 42. De préférence, la nappe 38 est un feutre à base de fibres de céramique 40 mélangées à des fibres de la deuxième matrice polymère 42. Plus préférentiellement, les fibres de céramique 40 sont des fibres de verre.
Selon un premier mode de réalisation préférentiel, les fibres de deuxième matrice polymère 42 sont des fibres de polypropylène. Une telle nappe 38 est notamment commercialisée sous la dénomination SOMMOLD®. Une température de fusion du polypropylène est notamment d’environ 160 °C.
Selon un deuxième mode de réalisation préférentiel, les fibres de deuxième matrice polymère 42 sont des fibres de PET. Une telle nappe 38 est notamment commercialisée sous la dénomination NEOMOLD®. Une température de fusion du PET est notamment d’environ 245 °C.
De telles nappes 38 sont notamment réalisées par des procédés de cardage/nappage/aiguilletage, ou par un procédé « airlay » suivi d’aiguilletage.
Par ailleurs, un moule 44 et un contre-moule 46 sont fournis pour le thermoformage de la pièce d’équipement 10 à partir de la nappe 38 et des bandes 24. Le moule 44 et le contre-moule 46 sont représentés en section à la figure 4.
Le moule 44 est notamment destiné à former la surface inférieure 11 de la pièce d’équipement 10. En particulier, le moule 44 comporte une première 48 et une deuxième 50 surfaces principales, correspondant respectivement à la partie périphérique 12 et à la partie centrale 14 de la pièce d’équipement 10. Lesdites première 48 et deuxième 50 surfaces principales sont sensiblement disposées dans deux plans (X, Y) distincts et parallèles.
Le moule comporte en outre une surface latérale 52, correspondant à la paroi latérale 16 de la pièce d’équipement 10. La surface latérale 52 a la forme d’une bande refermée sur elle-même autour de la deuxième surface principale 50. Ladite bande comporte un premier 54 et un second 56 bords, formant respectivement une intersection avec la première 48 et la deuxième 50 surfaces principales.
La surface latérale 52 comporte deux surfaces de raidissage 58, correspondant aux première 18 et seconde 20 parties de renfort de la pièce d’équipement 10. Chaque surface de raidissage 58 est délimitée par une première 60 et une seconde 62 jonctions, respectivement avec la première 48 et la deuxième 50 surfaces principales, lesdites première 60 et seconde 62 jonctions faisant partie respectivement du premier 54 et du second 56 bords de la surface latérale 52.
De préférence, chaque surface de raidissage 58 est sensiblement plane et sensiblement perpendiculaire aux première 48 et deuxième 50 surfaces principales. Par « sensiblement perpendiculaire », on entend que la surface de raidissage 58 est inclinée par rapport à la direction Z d’un angle inférieur ou égal à 10°, de préférence inférieur ou égal à 5°.
Le contre-moule 46 présente une surface de moulage 64 de forme sensiblement complémentaire des première 48 et deuxième 50 surfaces principales et de la surface latérale 52. En particulier, le contre-moule 46 est configuré de sorte à ménager un entrefer sensiblement constant avec le moule 44, selon la direction Z, notamment au niveau des première 48 et deuxième 50 surfaces principales.
Ce type de pièce d’équipement 10 ayant généralement une fonction d’absorption acoustique, l’entrefer est choisi pour que la densité de la pièce finie soit inférieure à 1, de façon à garantir un niveau élevé de porosité. Ainsi, de préférence, le module d’Young moyen de la plaque 22 issue de la nappe SOMMOLD® ou NEOMOLD® avoisine les 10 GPa seulement.
La formation de la pièce d’équipement 10 par thermoformage se déroule par exemple comme suit : deux bandes 24 identiques à celles de la figure 3 (matrice 30 thermoplastique) sont disposées au contact de la nappe 38, et préférentiellement fixées à la surface de ladite nappe, par exemple par quelques points d’adhésif.
De manière optionnelle, une ou des couches d’habillage 66, formées par exemple de textiles, sont disposées au-dessus et/ou au-dessous de l’assemblage nappe/bandes. Les couches d’habillage 66 ont pour fonction d’améliorer l’aspect ou la texture de surface de la pièce 10. L’ensemble ainsi formé est ensuite chauffé à une température supérieure au point de fusion de la deuxième matrice polymère 42.
La nappe 38 et les bandes 24 chaudes, et éventuellement la ou les couches d’habillage 66, sont ensuite mises au contact du moule 44. En particulier, chaque bande 24 est disposée de sorte à recouvrir la première 60 ou la seconde 62 jonction d’une surface de raidissage 58, la bande étant ainsi à-cheval sur ladite surface de raidissage 58 et sur la première 48 ou la deuxième 50 surface principale. Après thermoformage, il en résulte une section en L de la bande 24.
De préférence, la largeur 36 de la bande est configurée, et ladite bande est disposée, de sorte à recouvrir les première 60 et seconde 62 jonction d’une surface de raidissage 58 et à déborder sur les première 48 et deuxième 50 surfaces principales de part et d’autre de ladite surface de raidissage. Après thermoformage, il en résulte une section sensiblement en Z de la bande 24.
La nappe 38 et les bandes 24 chaudes sont ensuite pressées entre le moule 44 et le contre-moule 46. En particulier, la nappe 38 est comprimée et la deuxième matrice polymère 42 forme un bloc renfermant les fibres de céramique 40. Les bandes 24 se retrouvent thermoformées d’une pièce avec ladite deuxième matrice polymère 42.
Les bandes 24 constituent des renforts mécaniques de la pièce 10, en particulier au niveau des parties de renfort 18, 20, dans lesquelles les bandes présentent une section en L ou en Z. Une telle forme augmente en effet le moment quadratique de parties de renfort 18, 20. Cette augmentation du moment quadratique, associée au module d’Young élevé des bandes 24, contribue à favoriser la rigidité de la pièce 10.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les bandes 24 sont formées de fibres 28 de verre dans une première matrice 30 de PET ; et la deuxième matrice 42 de la nappe 38 est essentiellement formée de polypropylène. Par ailleurs, lors du thermoformage de la pièce d’équipement 10, la température de chauffage est maintenue inférieure à la température de fusion du PET. En particulier, la température de chauffage est comprise entre 160° et 200°Çde préférence sensiblement égale à 170°C. A cette température, le PET des bandes 24 reste à l’état solide ; bien que les matrices 30 et 42 soient chimiquement incompatibles, les fibres 28 de verre confèrent aux bandes 24 une rugosité de surface permettant de sécuriser le collage avec la deuxième matrice 42 fondue, lors de l’étape de pressage. Après refroidissement, la plaque 22 résultante est monobloc avec les bandes 24.
Un résultat similaire peut également être obtenu avec un autre type de fibres de renfort 28, par exemple des fibres de carbone ou des fibres d’origine naturelle, à condition que la rugosité desdites fibres soit suffisante pour permettre une accroche mécanique des bandes 24 dans la deuxième matrice 42.
Une telle pièce d’équipement 10, thermoformable à température relativement basse, présente ainsi des renforts formés par les bandes 24 sur les parties de renfort 18, 20, lesdits renforts étant résistants à des montées importantes en température. La pièce 10 présente ainsi une bonne résistance au fluage en cas d’exposition prolongée au soleil à travers le pare-brise arrière du véhicule automobile associé.
Dans le cas où la première matrice 30 est une résine thermodurcissable, la nappe 38 est par exemple assemblée aux bandes 24 issues du deuxième procédé décrit ci-dessus. La première matrice 30 est alors dans un état non polymérisé. La nappe 38 et les bandes 24 sont ensuite thermoformées selon un procédé similaire au procédé de thermoformage décrit ci-dessus, à une température de formage supérieure à la température de réticulation de la résine. La première matrice 30 achève ainsi son processus de polymérisation. La présence d’une première matrice 30 thermodurcissable confère une bonne résistance au fluage à la pièce 10 ainsi obtenue.
La figure 5 montre une vue en section d’un dispositif 200 de fabrication d’une pièce d’équipement 100, selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Les figures 6 et 7 montrent des vues de détail, en coupe, de ladite pièce 100. A titre d’exemple, on considère que la pièce d’équipement 100 est une tablette arrière, analogue à la pièce 10 de la figure 1.
La pièce d’équipement 100 comporte une face supérieure 109 sensiblement plane, disposée dans un plan (X, Y). La pièce d’équipement 100 comporte en outre une face inférieure 111, également plane, à l’exception d’une rainure 113 et d’une nervure 115 de renfort, représentées en coupe, respectivement aux figures 6 et 7.
Plus précisément, la face inférieure 111 comporte une surface principale 117, sensiblement disposée dans un premier plan (X, Y). La rainure 113 et la nervure 115 de renfort sont sensiblement disposées selon la direction X, de préférence sur au moins 50%, plus préférentiellement sur au moins 75%, d’une longueur de la pièce 100 selon ladite direction X.
La rainure 113 comporte une surface de fond 119, sensiblement disposée dans un deuxième plan (X, Y), plus proche de la face supérieure 109 que la surface principale 117. La surface de fond 119 est reliée à ladite surface principale 117 par deux surfaces latérales internes 121, sensiblement planes. Chaque surface latérale interne 121 est limitée par deux bords 123, 125, sensiblement rectilignes, chaque bord formant une intersection, respectivement avec la surface principale 117 et avec la surface de fond 119.
La nervure 115 comporte une surface de crête 127, sensiblement disposée dans un troisième plan (X, Y), plus éloigné de la face supérieure 109 que la surface principale 117. La surface de crête 127 est reliée à ladite surface principale 117 par deux surfaces latérales externes 129, sensiblement planes. Chaque surface latérale externe 129 est limitée par deux bords 131, 133, sensiblement rectilignes, chaque bord formant une intersection, respectivement avec la surface principale 117 et avec la surface de crête 127.
De préférence, les surfaces latérales internes 121 et externes 129 sont sensiblement perpendiculaires aux plans (X, Y). Par « sensiblement perpendiculaire », on entend que les surfaces latérales internes 121 et externes 129 sont inclinées par rapport à la direction Z d’un angle inférieur ou égal à 10°, plus préférentiellement inférieur ou égal à5°.
La pièce 100 est essentiellement formée d’une plaque 22 telle que décrite précédemment, issue du thermoformage d’une nappe 38. Cependant, de même que dans le cas de la pièce 10, la face inférieure 111 de la pièce 100 est partiellement formée de bandes unidirectionnelles 24 telles que décrites précédemment.
Les bandes 24 de ladite face inférieure 111 sont disposées selon la direction X, le long des surfaces latérales internes 121 et externes 129, constituant des renforts mécaniques qui rigidifient la pièce 100.
En particulier, la rainure 113 comporte deux bandes 24, respectivement disposées sur chaque surface latérale interne 121. Chaque bande 24 recouvre les deux bords 123, 125 et déborde de part et d’autre de la surface latérale interne 121, sur la surface principale 117 et la surface de fond 119. Chaque bande 24 a donc une section sensiblement en Z.
La nervure 115 comporte également deux bandes 24, respectivement disposées sur chaque surface latérale externe 129. Cependant, chaque bande 24 recouvre un seul bord 131 et repose à cheval entre la surface principale 117 et une surface latérale externe 129. Chaque bande 24 a donc une section sensiblement en L. D’une manière générale, chaque bande 24 d’une nervure ou d’une rainure peut recouvrir tout ou partie d’une surface latérale interne ou externe, et déborder d’un seul ou des deux côtés de ladite surface latérale.
Le dispositif de fabrication 200 comporte notamment un moule 141 et un contre-moule 143. Le contre-moule 143 comporte une surface plane 145, correspondant à la face supérieure 109 de la pièce 100. Le moule 141 comporte une surface 147, correspondant à la face inférieure 111. En particulier, la surface 147 comporte un relief 149, sensiblement complémentaire de la rainure 113, et une cavité 151, sensiblement complémentaire de la nervure 115. Ainsi, le dispositif 200 est configuré pour ménager un entrefer variable entre le moule 141 et le contre-moule 143, en particulier au niveau du relief 149 et de la cavité 151.
Un procédé de fabrication de la pièce 100 fait par exemple intervenir une nappe 38 et des bandes 24 telles que décrites ci-dessus, les bandes 24 étant positionnées aux emplacements appropriés par rapport au moule 141. Ladite nappe 38 et lesdites bandes 24 sont ensuite thermoformées entre le moule 141 et le contre-moule 143, comme décrit ci-dessus pour la pièce 10 de la figure 1.
En raison de l’entrefer variable du dispositif 200, la pièce 100 comporte une zone hautement densifiée 153, située entre la face supérieure 109 et la surface de fond 119 de la rainure 113. La zone hautement densifiée 153 confère à la pièce 100 un renfort mécanique en complément des bandes 24.
De même, la pièce 100 comporte une zone faiblement densifiée 155, située entre la face supérieure 109 et la surface de crête 127 de la nervure 115. La zone faiblement densifiée 155 présente une forte épaisseur qui contribue également à rigidifier la pièce 100.
Les procédés décrits ci-dessus conduisent à des pièces d’équipement rigides, présentant notamment une résistance accrue au fluage, en particulier lors d’une exposition à des températures élevées, sans que les autres caractéristiques comme l’absorption acoustique ne soient affectées. Un tel procédé permet notamment de réduire l’épaisseur des pièces sans amoindrir leurs propriétés mécaniques, donc de fournir des pièces plus légères sans surcoût de fabrication.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. -Procédé de fabrication d’une pièce (10, 100) d’équipement de véhicule automobile, comprenant les étapes suivantes : - fourniture d’un moule (44, 141) comprenant : - une première (48) et une deuxième (50) surfaces principales, s’étendant sensiblement selon un (X, Y) ou deux plans sensiblement parallèles ; - au moins une surface de raidissage (58), continue avec les première et deuxième surfaces principales, ladite surface de raidissage étant non parallèle au(x)dit(s) plan(s) ; - une première (60) et une deuxième (62) jonctions, entre la surface de raidissage et, respectivement, la première et la deuxième surfaces principales, chacune des première et deuxième jonctions ayant une forme allongée, sensiblement parallèle à une même direction principale (X) ; puis - dépôt, en regard d’au moins l’une desdites première et deuxième jonctions, d’une bande (24) de fibres unidirectionnelles (28) associées à une première matrice polymère (30), lesdites fibres unidirectionnelles étant disposées sensiblement parallèlement à la direction principale (X) desdites jonctions, une largeur de ladite bande étant choisie de sorte à déborder, le long de ladite jonction, sur la surface de raidissage et au moins l’une des première (48) et deuxième (50) surfaces principales, et - dépôt, en regard des première et deuxième surfaces principales, d’une nappe de base (38) comportant des fibres (40) de céramique associées à une deuxième matrice polymère (42), la bande (24) étant intercalée entre la nappe (38) et le moule (44), des dimensions de ladite nappe étant choisies de sorte à recouvrir ladite bande ; puis - thermoformage de la bande et de la nappe de base, entre le moule et un contre-moule (46, 143), de sorte à polymériser la première et la deuxième matrices polymères et à solidariser la bande et la nappe.
  2. 2. - Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel la bande (24) est déposée en regard des première (60) et deuxième (62) jonctions de la surface de raidissage, une largeur de ladite bande étant choisie de sorte, le long desdites jonctions, à recouvrir la surface de raidissage et à déborder sur les première (48) et deuxième (50) surfaces principales de part et d’autre de ladite surface de raidissage.
  3. 3. - Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la première matrice polymère (30) de la bande (24) de fibres unidirectionnelles (28) est une matrice thermoplastique, ledit procédé comprenant au préalable une fabrication de ladite bande selon les étapes suivantes : - disposition, selon une même direction principale, d’un mélange de fibres unidirectionnelles (28) et de filaments (32) de la matrice thermoplastique pour former un ruban unidirectionnel (34) ; puis - thermoformage dudit ruban unidirectionnel, suivi d’un refroidissement de la matrice thermoplastique pour solidariser ladite matrice aux fibres unidirectionnelles et former ainsi la bande.
  4. 4. - Procédé de fabrication selon la revendication 3, dans lequel les fibres unidirectionnelles (28) représentent entre 30% et 70% en poids du ruban unidirectionnel (34).
  5. 5. - Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième matrice polymère (42) de la nappe est formée de fibres de polymère, préférentiellement de polypropylène ou de poly(téréphtalate d'éthylène), mélangés aux fibres de céramique (40).
  6. 6. - Procédé de fabrication selon la revendication 5 prise en combinaison avec la revendication 3 ou la revendication 4, dans lequel : - les fibres unidirectionnelles (28) de la bande sont des fibres de verre ; - la première matrice polymère (30) de la bande est à base de poly(téréphtalate d'éthylène) ; - les fibres de polymère (42) de la nappe sont à base de polypropylène ; et - l’étape de thermoformage de la bande et de la nappe de base est effectuée à une température comprise entre 160 °C et 200 °C.
  7. 7. - Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la surface de raidissage (58) est sensiblement perpendiculaire au(x) plan(s) des première (48) et deuxième (50) surfaces principales.
  8. 8. - Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les première (48) et deuxième (50) surfaces principales sont sensiblement disposées dans deux plans distincts et parallèles. la première surface principale (48) comprenant un orifice central dont un bord (54) forme un contour fermé incluant la première jonction (60) de la surface de raidissage, la deuxième surface principale comprenant un contour externe fermé (56), incluant la deuxième jonction (62) de la surface de raidissage.
  9. 9. - Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le contre-moule (46) est configuré de sorte à ménager, durant l’étape de thermoformage, un entrefer sensiblement constant avec le moule (44) au niveau des première (48) et deuxième (50) surfaces principales et de la surface de raidissage.
  10. 10. - Procédé de fabrication selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le contre-moule (143) comporte une surface (145) sensiblement plane disposée en vis-à-vis des première et deuxième surfaces principales et de l’au moins une surface de raidissage (147, 149, 151) du moule (141), de sorte à ménager un entrefer variable avec le moule durant l’étape de thermoformage.
  11. 11. - Pièce d’équipement (10, 100) susceptible d’être issue d’un procédé selon l’une des revendications 1 à 10.
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