FR3066140A1 - COMPONENT FOR MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un composant (1) pour véhicule automobile fabriqué au moins partiellement en matière plastique et se découpant en au moins deux régions (21, 22) distinctes : - une première région (21) dite région renforcée et comportant un organe de renfort (3a, 3b), - une deuxième région (22) environnante de la première région (21), Le composant se caractérise en ce que la région renforcée (21) est apte à résister à des contraintes mécaniques et/ou à des contraintes thermiques supérieures aux contraintes mécaniques et/ou thermiques appliquées sur la région environnante (22), et en ce que la région renforcée (21) comporte une portion moulée (4) formant un ensemble monobloc avec une portion de la région environnante (22).The invention relates to a component (1) for a motor vehicle manufactured at least partially from plastic material and being divided into at least two distinct regions (21, 22): a first region (21), said reinforced region, comprising a reinforcement member (3a, 3b), - a second region (22) surrounding the first region (21), the component is characterized in that the reinforced region (21) is able to withstand mechanical stresses and / or thermal stresses greater than the mechanical and / or thermal stresses applied to the surrounding region (22), and in that the reinforced region (21) comprises a molded portion (4) forming a one-piece assembly with a portion of the surrounding region (22).
Description
Composant pour véhicule automobileComponent for motor vehicle
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne le domaine des composants destinés à l’industrie automobile, plus précisément des composants en plastique. L’invention concerne un composant pour véhicule automobile ainsi que son procédé de fabrication.The present invention relates to the field of components intended for the automotive industry, more specifically plastic components. The invention relates to a component for a motor vehicle and its manufacturing process.
Etat de la techniqueState of the art
Les régulations européennes concernant l’émission de CO2 ne cessent de se durcir. Un objectif de 95 grammes de CO2 par kilomètre est attendu d’ici 2020. Un poids non négligeable au sein du véhicule automobile engendre une consommation importante de carburant et un niveau élevé d'émission de dioxyde de carbone (CO2).European regulations on CO2 emissions are constantly tightening. A target of 95 grams of CO2 per kilometer is expected by 2020. A significant weight in the motor vehicle generates significant fuel consumption and a high level of carbon dioxide (CO2) emissions.
Les pièces en métal utilisées auparavant deviennent obsolètes et sont au fur et à mesure remplacées par des pièces en plastique dont la densité est grandement inférieure.The metal parts used before become obsolete and are gradually replaced by plastic parts whose density is much lower.
De manière connue, des matériaux polymères de haute performance ont été utilisés pour répondre aux contraintes associées à l’utilisation de chacun des composants. Les propriétés des matériaux polymères de haute performance utilisés dépendent alors des niveaux de contraintes exercées, aussi bien au niveau mécanique qu’au niveau de la température.In known manner, high performance polymer materials have been used to meet the constraints associated with the use of each of the components. The properties of the high performance polymer materials used then depend on the stress levels exerted, both at the mechanical level and at the temperature level.
Bien que représentant une grande avancée, ces matériaux haute performance sont extrêmement coûteux et entraînent une augmentation du prix du composant et par conséquent du véhicule.Although representing a great advance, these high performance materials are extremely expensive and lead to an increase in the price of the component and consequently of the vehicle.
Objet de l’inventionObject of the invention
La présente invention vise à pallier au moins partiellement certains des inconvénients décrits ci-dessus. Un des objectifs de l’invention est en effet de diminuer les coûts de fabrication des composants utilisés dans les véhicules automobiles.The present invention aims to at least partially overcome some of the drawbacks described above. One of the objectives of the invention is in fact to reduce the manufacturing costs of the components used in motor vehicles.
Un second objectif de l’invention est de proposer un composant permettant de diminuer l’émission de CO2 des véhicules sur lesquels ils sont installés. L’invention concerne un composant pour véhicule automobile fabriqué au moins partiellement en matière plastique et formant au moins deux régions distinctes : - une première région dite région renforcée et comportant un organe de renfort, - une deuxième région environnante de la première région, L’objet de l’invention est remarquable en ce que : - la région renforcée est apte à résister à des contraintes mécaniques et/ou à des contraintes thermiques supérieures aux contraintes mécaniques et/ou thermiques appliquées à la deuxième région, - la région renforcée comporte une portion moulée formant un ensemble monobloc avec une portion de la région environnante.A second objective of the invention is to propose a component making it possible to reduce the CO2 emission of the vehicles on which they are installed. The invention relates to a component for a motor vehicle made at least partially of plastic material and forming at least two distinct regions: - a first region called a reinforced region and comprising a reinforcing member, - a second region surrounding the first region, L ' object of the invention is remarkable in that: - the reinforced region is able to withstand mechanical stresses and / or thermal stresses greater than the mechanical and / or thermal stresses applied to the second region, - the reinforced region comprises a molded portion forming a one-piece assembly with a portion of the surrounding region.
Un tel composant permet à la fois de résister aux contraintes thermiques et/ou mécaniques lors de son usage, tout en réduisant les coûts de fabrication puisque les matériaux haute performance sont uniquement utilisés sur des zones spécifiques et non pas pour fabriquer la totalité du composant. De plus, l’utilisation de matériaux plastiques facilite la fabrication du composant puisque n’importe quelle forme, même complexe, peut facilement être réalisée grâce à une seule étape de moulage.Such a component makes it possible both to resist thermal and / or mechanical stresses during its use, while reducing manufacturing costs since high performance materials are only used in specific areas and not for manufacturing the entire component. In addition, the use of plastic materials facilitates the manufacture of the component since any shape, even complex, can easily be achieved thanks to a single molding step.
Le composant selon l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : l’organe de renfort est au moins partiellement noyé, notamment totalement noyé ; l’organe de renfort est réalisé en matériau polymère renforcé avec des fibres de carbone et/ou des fibres de verre et/ou des fibres tressées et/ou des fibres naturelles bio-sourcées ; la région environnante est réalisée dans un matériau polymère standard ; l’organe de renfort est appliqué sur une surface extérieure de la portion moulée de la région renforcée ; l’organe de renfort est au moins une bande ; la bande comporte des éléments de renfort. ; les éléments de renforts sont des fibres de carbone et/ou des fibres de verre et/ou des fibres tressées et/ou des fibres naturelles bio-sourcées ; la bande est positionnée dans l’alignement de la direction de la contrainte mécanique ; la bande comporte entre 20% et 60% d’éléments de renfort ; l’organe de renfort est un squelette ; le squelette est réalisé en matériau polymère, notamment en matériau polymère plus performant que le matériau dans laquelle est réalisée la région environnante ; l’organe de renfort recouvre moins de 50% de la surface extérieure dudit composant ; l’organe de renfort recouvre moins de 30% de la surface extérieure dudit composant ; l’organe de renfort recouvre moins de 20% de la surface extérieure dudit composant ; l’organe de renfort recouvre moins de 10% de la surface extérieure dudit composant. L’invention concerne aussi un dispositif de gestion thermique pour véhicule comportant un composant selon l’invention, ledit dispositif étant notamment choisi parmi la liste suivante : un refroidisseur d’air de suralimentation à eau (WCAC), un refroidisseur d’air de suralimentation (CAC), un refroidisseur de batterie, un module de face avant (FEM), un système de ventilation, un boîtier EGR, des volets pilotés de face-avant (AGS), un système de climatisation (par exemple un HVAC), un radiateur, un compresseur. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un composant pour véhicule automobile selon l’invention comportant une unique étape de moulage comprenant les étapes consistant à : - positionner un organe de renfort dans un moule au niveau de la région renforcée de manière à ce que ladite région renforcée puisse résister à des contraintes mécaniques et/ou à des contraintes thermiques supérieures aux contraintes mécaniques et/ou thermiques appliquées sur la région environnante, - injecter le matériau constituant la région environnante de manière à ce que la portion moulée de la région renforcée forme un ensemble monobloc avec au moins une partie de la région environnante.The component according to the invention may also include one or more of the following characteristics, taken separately or in combination: the reinforcing member is at least partially embedded, in particular completely embedded; the reinforcing member is made of polymer material reinforced with carbon fibers and / or glass fibers and / or braided fibers and / or natural bio-sourced fibers; the surrounding region is made of a standard polymer material; the reinforcing member is applied to an outer surface of the molded portion of the reinforced region; the reinforcing member is at least one strip; the strip includes reinforcing elements. ; the reinforcing elements are carbon fibers and / or glass fibers and / or braided fibers and / or natural bio-sourced fibers; the strip is positioned in alignment with the direction of mechanical stress; the strip comprises between 20% and 60% of reinforcing elements; the reinforcing member is a skeleton; the skeleton is made of polymer material, in particular of polymer material more efficient than the material in which the surrounding region is made; the reinforcing member covers less than 50% of the external surface of said component; the reinforcing member covers less than 30% of the external surface of said component; the reinforcing member covers less than 20% of the external surface of said component; the reinforcing member covers less than 10% of the external surface of said component. The invention also relates to a thermal management device for a vehicle comprising a component according to the invention, said device being chosen in particular from the following list: a water charge air cooler (WCAC), a charge air cooler (CAC), a battery cooler, a front panel module (FEM), a ventilation system, an EGR box, piloted front panel shutters (AGS), an air conditioning system (for example a HVAC), a radiator, compressor. The invention also relates to a method of manufacturing a component for a motor vehicle according to the invention comprising a single molding step comprising the steps consisting in: - positioning a reinforcing member in a mold at the level of the reinforced region so as to that said reinforced region can withstand mechanical stresses and / or thermal stresses greater than the mechanical and / or thermal stresses applied to the surrounding region, - inject the material constituting the surrounding region so that the molded portion of the reinforced region forms a one-piece assembly with at least a portion of the surrounding region.
Le procédé selon l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs étapes supplémentaires, prises séparément ou en combinaison : identifier une direction associée à chacune des contraintes mécaniques associées à la région renforcée ; positionner au moins une bande dans le moule parallèlement à la direction de la contrainte mécanique ; réaliser l’organe de renfort par injection sous la forme d’un squelette ; prédéfinir un seuil égal à une valeur de température, comprise par exemple entre 170°C et230°C, concernant les contraintes thermiques ; prédéfinir un seuil égal à une valeur de la résistance à la traction, comprise par exemple entre 20 MPa et 50 MPa à 23°C et/ou une valeur du module d’élasticité, comprise par exemple entre 8 GPa et 40 GPa à 23°C, concernant les contraintes mécaniques ; déterminer les différentes régions grâce à la méthode des éléments finis (FEM).The method according to the invention may also include one or more additional steps, taken separately or in combination: identifying a direction associated with each of the mechanical stresses associated with the reinforced region; positioning at least one strip in the mold parallel to the direction of the mechanical stress; realize the reinforcement organ by injection in the form of a skeleton; predefining a threshold equal to a temperature value, for example between 170 ° C and 230 ° C, regarding thermal stresses; predefining a threshold equal to a value of the tensile strength, for example between 20 MPa and 50 MPa at 23 ° C and / or a value of the modulus of elasticity, for example between 8 GPa and 40 GPa at 23 ° C, concerning mechanical stresses; determine the different regions using the finite element method (FEM).
Description des figures D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1a est une représentation schématique d’un composant selon l’invention, l’organe de renfort se trouvant sur la surface extérieure de la région renforcée ; - la figure 1b est une vue en coupe selon AA du composant de la figure 1 ; - la figure 2 est une vue en coupe d’une variante du composant des figures 1a et 1b, l’organe de renfort étant noyé dans la région renforcée ; - la figure 3 représente une simulation d’un composant selon l’invention, ledit composant étant un module de face avant ; - les figures 4a et 4b représentent des simulations d’un composant selon l’invention, ledit composant étant une boîte d’un refroidisseur d’air.Description of the Figures Other advantages and characteristics will appear on reading the description of the invention, as well as the appended drawings in which: - Figure 1a is a schematic representation of a component according to the invention, the reinforcement on the outer surface of the reinforced region; - Figure 1b is a sectional view along AA of the component of Figure 1; - Figure 2 is a sectional view of a variant of the component of Figures 1a and 1b, the reinforcing member being embedded in the reinforced region; - Figure 3 shows a simulation of a component according to the invention, said component being a front panel module; - Figures 4a and 4b show simulations of a component according to the invention, said component being a box of an air cooler.
Description détaillée des modes de réalisation L’invention concerne un composant 1 pour véhicule automobile, tel un refroidisseur d’air de suralimentation à eau (WCAC), un refroidisseur d’air de suralimentation (CAC), un refroidisseur de batterie, un module de face avant (FEM), un système de ventilation, un boîtier EGR, des volets pilotés de face-avant (AGS), un système de climatisation (par exemple un HVAC), un radiateur, un compresseur....Detailed description of the embodiments The invention relates to a component 1 for a motor vehicle, such as a water charge air cooler (WCAC), a charge air cooler (CAC), a battery cooler, a module for front panel (FEM), a ventilation system, an EGR unit, piloted front panel shutters (AGS), an air conditioning system (for example a HVAC), a radiator, a compressor, etc.
Le composant 1 peut être considéré comme un élément à part entière ou seulement comme une partie d’un élément constitutif du véhicule automobile. II est au moins partiellement fabriqué en matière plastique, notamment au moins 50% du composant 1 est réalisé en plastique réduisant ainsi sa masse et par conséquent son impact environnemental.Component 1 can be considered as an element in its own right or only as part of a component of the motor vehicle. It is at least partially made of plastic, in particular at least 50% of the component 1 is made of plastic, thus reducing its mass and consequently its environmental impact.
Comme illustré sur la figure 1a, le composant 1 se découpe en au moins deux régions 21,22. II peut toutefois être décomposé en un plus grand nombre de régions, suivant la taille dudit composant 1 ou encore son application.As illustrated in FIG. 1a, the component 1 is cut into at least two regions 21, 22. It can however be broken down into a larger number of regions, depending on the size of said component 1 or its application.
Le positionnement des régions 21, 22 dépend de la valeur des contraintes thermiques et/ou mécaniques appliquées sur le composant 1 lors de son usage. Des exemples de découpage sont donnés sur les figures 3, 4a et 4b. Ce découpage peut par exemple être effectué grâce à des méthodes de simulation telle que la méthode des éléments finis (FEM) qui permet de déterminer les points de fortes contraintes afin de décider de la position de la ou des régions nécessitant un renforcement.The positioning of the regions 21, 22 depends on the value of the thermal and / or mechanical stresses applied to the component 1 during its use. Examples of cutting are given in Figures 3, 4a and 4b. This cutting can for example be carried out using simulation methods such as the finite element method (FEM) which makes it possible to determine the points of high stresses in order to decide on the position of the region or regions requiring reinforcement.
Dans un souci de simplification, le composant 1 a seulement été découpé en deux régions 21, 22. II peut toutefois présenter un plus grand nombre de régions dans le cas où il nécessite des renforcements en différents points. En effet, il peut y avoir plusieurs régions 21 nécessitant des renforcements dans des orientations différentes ou identiques en fonction des contraintes mécaniques.For the sake of simplification, the component 1 has only been divided into two regions 21, 22. It may however have a greater number of regions in the case where it requires reinforcements at different points. In fact, there may be several regions 21 requiring reinforcements in different or identical orientations depending on the mechanical stresses.
Les figures 1a, 1b et 2 montrent un composant 1 composé de deux régions distinctes 21,22 : - une première région 21, dite région renforcée ; - et une deuxième région 22, dite région environnante.FIGS. 1a, 1b and 2 show a component 1 composed of two distinct regions 21, 22: - a first region 21, called the reinforced region; - And a second region 22, called the surrounding region.
Les deux régions 21, 22 sont reliées l’une à l’autre. Au moins une portion moulée 4 de la région renforcée 21 forme un ensemble monobloc avec la région environnante 22. Cette particularité est réalisée grâce à une unique étape de moulage lors de laquelle les deux régions 21, 22 sont solidarisées. En plus d’améliorer le raccordement entre les deux régions 21,22, cette étape unique permet de simplifier le procédé, diminuant ainsi les coûts de fabrication du composant 1.The two regions 21, 22 are connected to each other. At least one molded portion 4 of the reinforced region 21 forms a one-piece assembly with the surrounding region 22. This feature is achieved by a single molding step during which the two regions 21, 22 are secured. In addition to improving the connection between the two regions 21,22, this single step simplifies the process, thereby reducing the manufacturing costs of component 1.
La région environnante 22 est, de préférence, fabriquée en plastique dans des matériaux standards tels que le polypropylène (PP), le polyamide (PA), le polyphtalamide (PPA), le polyphénylène sulfide (PPS), le polyetheretherketone (PEEK), le polyaryletherketone (PAEK). Elle peut également être réalisée grâce à des mélanges de matériaux polymères (comme par exemple un mélange polyamide/polypropylène ou encore un mélange polyamide/polyphtalamide), ou encore au moyen de matéraiux polymères chargés. Ces matériaux ont tous une densité inférieure à celles des métaux utilisés communément pour la fabrication des composants utilisés dans l’industrie automobile. De plus, n’importe quelle forme complexe peut être réalisée aisément par moulage, rendant ces matériaux accessibles pour des applications diverses.The surrounding region 22 is preferably made of plastic from standard materials such as polypropylene (PP), polyamide (PA), polyphthalamide (PPA), polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), polyaryletherketone (PAEK). It can also be carried out using mixtures of polymeric materials (such as, for example, a polyamide / polypropylene blend or else a polyamide / polyphthalamide blend), or else by means of charged polymeric materials. These materials all have a lower density than the metals commonly used to manufacture components used in the automotive industry. In addition, any complex shape can be easily made by molding, making these materials accessible for various applications.
La région renforcée 21 est composée d’une portion moulée 4 et d’un organe de renfort 3a, 3b. Comme décrit précédemment, la portion moulée 4 forme un ensemble monobloc avec au moins une portion de la région environnante 22. L’organe de renfort 3a, 3b permet de renforcer le composant dans des zones bien précises. En effet, lors de l’usage du composant, des contraintes plus importantes que sur le reste dudit composant sont appliquées sur certaines zones. Ces contraintes peuvent être thermiques, mécaniques, ou encore une combinaison des deux. Les régions renforcées 21 correspondantes vont donc devoir être constituées de matériaux pouvant résister à ces contraintes spécifiques.The reinforced region 21 is composed of a molded portion 4 and of a reinforcing member 3a, 3b. As described above, the molded portion 4 forms a one-piece assembly with at least a portion of the surrounding region 22. The reinforcing member 3a, 3b makes it possible to reinforce the component in very specific areas. Indeed, during the use of the component, greater constraints than on the rest of said component are applied to certain areas. These constraints can be thermal, mechanical, or a combination of the two. The corresponding reinforced regions 21 will therefore have to be made of materials which can withstand these specific constraints.
Dans un mode de réalisation préféré représenté sur la figure 2, l’organe de renfort 3a, 3b est complètement noyé dans la portion moulée 4 de la région renforcée 21. II peut toutefois être seulement partiellement noyé ou encore, comme représenté sur la figure 1b, positionné sur la surface extérieure de la portion moulée 4. Cette caractéristique peut dépendre de divers facteurs tels que l’épaisseur nécessaire pour le composant 1, le procédé de fabrication... L’organe de renfort 3a, 3b peut être de taille très variable selon les applications dans lesquelles le composant 1 est utilisé. II peut être présent sur la totalité du composant 1. II peut toutefois, recouvrir, par exemple, seulement 50% de la surface extérieure du composant 1. II peut également recouvrir une surface inférieure comprise entre 50% et 5% de la surface extérieure dudit composant 1.In a preferred embodiment shown in FIG. 2, the reinforcing member 3a, 3b is completely embedded in the molded portion 4 of the reinforced region 21. It can however only be partially embedded or else, as shown in FIG. 1b , positioned on the outer surface of the molded portion 4. This characteristic can depend on various factors such as the thickness required for the component 1, the manufacturing process, etc. The reinforcing member 3a, 3b can be very small. variable depending on the applications in which component 1 is used. It can be present on the whole of component 1. It can, however, cover, for example, only 50% of the external surface of component 1. It can also cover a lower surface of between 50% and 5% of the external surface of said component. component 1.
Les figures 1a, 1b et 2 représentent un premier mode de réalisation dans lequel l’organe de renfort se présente sous la forme d’au moins une bande 3a venant se placer sur la (ou les zones) de fortes contraintes. La bande 3a est formée d’une résine fabriquée dans un matériau plastique et permet un placement aisé et rapide au niveau des zones de fortes contraintes. Ce matériau plastique est préférentiellement choisi de manière à être le plus compatible possible avec le matériau utilisé pour fabriquer la région environnante 22 et/ou le matériau utilisé pour la portion moulée 4 de la région renforcée 21. La résine est réalisée dans des matériaux polymères ayant une performance plus haute que celle du matériau utilisé pour réaliser la région environnante 22, comme par exemple des polymères contenant une ou plusieurs charges, notamment des charges minérales telles que du talc, du mica, du verre, du carbone, de l’aramide ou encore des nano-charges . Ces charges permettent d’améliorer la solidité du matériau polymère et sa résistance aux différentes contraintes.Figures 1a, 1b and 2 show a first embodiment in which the reinforcing member is in the form of at least one strip 3a coming to be placed on the (or areas) of high stresses. The strip 3a is formed from a resin made of a plastic material and allows easy and rapid placement in the areas of high stresses. This plastic material is preferably chosen so as to be as compatible as possible with the material used to manufacture the surrounding region 22 and / or the material used for the molded portion 4 of the reinforced region 21. The resin is made of polymer materials having a higher performance than that of the material used to make the surrounding region 22, such as for example polymers containing one or more fillers, in particular mineral fillers such as talc, mica, glass, carbon, aramid or still nano-charges. These fillers make it possible to improve the solidity of the polymer material and its resistance to various stresses.
Préférentiellement, la bande 3a contient également des éléments de renforts tels que des fibres de carbone, des fibres de verre ou encore des fibres tressées. Ces éléments de renforts sont imprégnés dans la résine constituant la bande, préférentiellement dans une seule direction. La bande 3a peut, notamment, comporter entre 20% et 60% d’éléments de renforts suivant l’application dans laquelle le composant 1 est utilisé. Des critères tels que la température maximale durant son utilisation et/ou la température moyenne en usage et/ou les contraintes mécaniques auxquelles le composant 1 est soumis. L’utilisation de ces fibres permet également de réduire l’épaisseur du composant, entraînant ainsi une diminution de son poids ainsi que de son coût.Preferably, the strip 3a also contains reinforcing elements such as carbon fibers, glass fibers or even braided fibers. These reinforcing elements are impregnated in the resin constituting the strip, preferably in one direction. The strip 3a can, in particular, comprise between 20% and 60% of reinforcing elements depending on the application in which the component 1 is used. Criteria such as the maximum temperature during use and / or the average temperature during use and / or the mechanical stresses to which component 1 is subjected. The use of these fibers also makes it possible to reduce the thickness of the component, thereby reducing its weight as well as its cost.
Pour encore mieux pallier aux contraintes mécaniques, la bande 3a peut être positionnée de manière à ce que les éléments de renforts aient une direction parallèle à la direction de ladite contrainte. Une telle configuration permet d’améliorer la résistance aux contraintes mécaniques par plus de 100% par rapport à l’utilisation de la résine seule. II est évident que plusieurs bandes 3a peuvent être superposées pour encore améliorer la résistance du composant 1 aux différentes contraintes citées précédemment. Ces bandes 3a peuvent être toutes disposées dans la même direction ou dans des directions différentes choisies en fonction des contraintes mécaniques.To better overcome the mechanical constraints, the strip 3a can be positioned so that the reinforcing elements have a direction parallel to the direction of said constraint. Such a configuration makes it possible to improve the resistance to mechanical stresses by more than 100% compared to the use of the resin alone. It is obvious that several strips 3a can be superimposed to further improve the resistance of the component 1 to the various constraints mentioned above. These bands 3a can all be arranged in the same direction or in different directions chosen as a function of mechanical stresses.
Dans un deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 3a et 3b, l’organe de renfort se présente sous la forme d’un squelette 3b. Ce squelette 3b est réalisé par moulage, notamment par injection, et peut former des formes complexes différentes d’une bande. Ces formes peuvent, par exemple, être des branches, des nervures, des rainures, des bossages, des plots. De la même manière que pour les bandes 3a, le squelette 3b est positionné au niveau des zones de fortes contraintes thermiques et/ou mécaniques. II est préférentiellement réalisé par injection lors de l’étape de moulage de la région environnante 22 et est fabriqué dans des matériaux polymères haute performance, comme par exemple du polyetheretherketone (PEEK) contenant des fibres de verre ou des fibres de carbone, du polyaryletherketone (PAEK) chargé, du polyamide (PA) chargé, du polypropylène (PP) chargé, du polyphtalamide (PPA) chargé, du polyphénylène sulfide (PPS) chargé, ou encore un mélange de polypropylène/polyamide chargé.In a second embodiment shown in FIGS. 3a and 3b, the reinforcing member is in the form of a skeleton 3b. This skeleton 3b is produced by molding, in particular by injection, and can form complex shapes different from a strip. These shapes can, for example, be branches, ribs, grooves, bosses, studs. In the same way as for the strips 3a, the skeleton 3b is positioned at the areas of high thermal and / or mechanical stresses. It is preferably produced by injection during the molding step of the surrounding region 22 and is manufactured in high performance polymer materials, such as for example polyetheretherketone (PEEK) containing glass fibers or carbon fibers, polyaryletherketone ( PAEK) charged, polyamide (PA) charged, polypropylene (PP) charged, polyphthalamide (PPA) charged, polyphenylene sulfide (PPS) charged, or a mixture of polypropylene / polyamide charged.
Le composant 1 est fabriqué grâce à un procédé de fabrication simplifié par rapport aux composants connus de l’état de la technique. En effet la création des deux régions 21, 22 décrites précédemment est effectuée au moyen d’une étape de moulage unique qui diminue le temps de fabrication et par conséquent les coûts.Component 1 is manufactured using a simplified manufacturing process compared to the components known in the prior art. Indeed, the creation of the two regions 21, 22 described above is carried out by means of a single molding step which reduces the manufacturing time and consequently the costs.
Dans une première étape de fabrication, au moyen de méthodes de simulation, notamment par la méthode des éléments finis (FEM), le composant (1) est décomposé en au moins deux régions 21,22 suivant les contraintes mécaniques et/ou thermiques qu’il subit lors de son usage. Les figures 3, 4a et 4b sont des exemples illustrant une telle décomposition. La figure 3 représente une simulation d’un module de face avant alors que les figures 4a et 4b sont des simulations d’une boîte d’un refroidisseur d’air. Dans les deux cas, les régions de fortes contraintes, ou régions renforcées 21 sont détectées et différenciées de la région environnante 22. Comme décrit précédemment, ce découpage est préférentiellement effectué par simulation, notammanet par la méthode des éléments finis (FEM).In a first manufacturing step, by means of simulation methods, in particular by the finite element method (FEM), the component (1) is broken down into at least two regions 21, 22 according to the mechanical and / or thermal stresses that it undergoes during its use. Figures 3, 4a and 4b are examples illustrating such a decomposition. FIG. 3 represents a simulation of a front panel module while FIGS. 4a and 4b are simulations of a box of an air cooler. In both cases, the regions of high stresses, or reinforced regions 21 are detected and differentiated from the surrounding region 22. As described above, this cutting is preferably carried out by simulation, notably by the finite element method (FEM).
Lors de l’unique étape de moulage, l’organe de renfort 3a, 3b est placé dans un moule au niveau de la (ou des) région(s) renforcée(s) (21) présentant les contraintes mécaniques et/ou thermiques les plus importantes. Les différents matériaux composant les deux régions 21, 22 sont choisis lors de cette étape de manière à pouvoir résister efficacement aux contraintes mesurées lors de la simulation. Suivant l’application dans laquelle le composant 1 est utilisé, la valeur du seuil prédéfini divisant les deux régions 21, 22, peut varier. Par exemple, lors de l’utilisation du composant 1 dans un refroidisseur d’air : - concernant les contraintes thermiques, le seuil de la valeur de température est par exemple compris entre 170°C et 230°C, - concernant les contraintes mécaniques, le seuil de la valeur de la résistance à la traction est par exemple compris entre 20 MPa et 50 MPa à 23°C et/ou le seuil de la valeur du module d’élasticité peut, par exemple, varier entre 8 GPa et 40 GPa à 23Ό.During the single molding step, the reinforcing member 3a, 3b is placed in a mold at the level of the reinforced region (s) (21) having the mechanical and / or thermal stresses. more important. The different materials making up the two regions 21, 22 are chosen during this step so as to be able to effectively resist the stresses measured during the simulation. Depending on the application in which component 1 is used, the value of the predefined threshold dividing the two regions 21, 22, may vary. For example, when using component 1 in an air cooler: - concerning thermal stresses, the threshold of the temperature value is for example between 170 ° C and 230 ° C, - concerning mechanical stresses, the threshold of the value of the tensile strength is for example between 20 MPa and 50 MPa at 23 ° C and / or the threshold of the value of the modulus of elasticity can, for example, vary between 8 GPa and 40 GPa at 23Ό.
Lors de cette étape, et lorsque l’organe de renfort est une bande 3a, celle-ci est préférentiellement placée de manière à ce qu’elle soit dans une direction parallèle à la direction de la contrainte mécanique qu’elle vise à renforcer.During this step, and when the reinforcing member is a strip 3a, the latter is preferably placed so that it is in a direction parallel to the direction of the mechanical stress which it aims to reinforce.
De la même manière et comme décrit précédemment, le squelette 3b peut être injecté de sorte qu’il vienne se placer au niveau des zones de fortes contraintes définies précédemment.In the same way and as described above, the skeleton 3b can be injected so that it comes to be placed at the level of the zones of high stresses defined above.
Après placement de l’organe de renfort 3a, 3b, et lors de la même étape de moulage, le matériau constituant la région environnante 22 est injecté dans le moule de manière à former un ensemble monobloc avec la portion moulée 4 de la région renforcée 21.After placing the reinforcing member 3a, 3b, and during the same molding step, the material constituting the surrounding region 22 is injected into the mold so as to form a one-piece assembly with the molded portion 4 of the reinforced region 21 .
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