FR3070297A1 - Partie de moule et moule comprenant une telle partie de moule - Google Patents
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Abstract
La partie de moule comprend une surface de cavité (8) destinée à délimité une cavité de moulage (6), des conduits de chauffage (10) pour la circulation d'un fluide de chauffage, des conduits de refroidissement pour la circulation d'un fluide de refroidissement, une première portion (14) réalisée dans une première matière et une deuxième portion (16) réalisée dans une deuxième matière différente de la première matière, la première matière et la deuxième matière possédant des conductivités thermiques différentes, les conduits de chauffage (10) s'étendent dans l'une de la première portion (14) et de la deuxième portion (16) et les conduits de refroidissement (12) s'étendent dans l'autre parmi la première portion (14) et de la deuxième portion (16).
Description
Partie de moule et moule comprenant une telle partie de moule
La présente invention concerne le domaine des moules, notamment pour le moulage de matière plastique.
Un moule définit une cavité de moulage pour le moulage d’une pièce. Un moule comprend généralement plusieurs parties de moule, chaque partie de moule comprenant une surface de cavité définissant la cavité de moulage, les parties de moules étant mobiles les unes par rapport aux autres pour sélectivement fermer le moule et réaliser le moulage, et ouvrir le moule et démouler la pièce moulée.
Un moule comprend typiquement deux parties de moule mobiles l’une par rapport à l’autre pour sélectivement ouvrir ou fermer le moule.
Il est possible de chauffer activement les parties de moule d’un moule, notamment pour favoriser le moulage. Le chauffage d’une partie de moule permet par exemple un meilleur écoulement de la matière lors du moulage, ce qui peut permettre de réaliser le moulage plus rapidement et de réduire le temps de cycle, i.e. la durée entre deux moulages consécutifs à l’aide d’un même moule.
Le chauffage d’une partie de moule peut être réalisé par exemple par chauffage à l’aide de résistances électriques, par chauffage par induction électromagnétique ou par circulation d’un fluide de chauffage dans des conduits traversant la partie de moule.
Il est possible de refroidir activement une partie de moule, notamment pour favoriser le démoulage d’une pièce moulée. Le refroidissement de la partie de moule accélère le refroidissement et la solidification d’une pièce moulée dans le moule, et autorise un démoulage plus rapide.
Le refroidissement d’une partie de moule peut être réalisé par exemple par circulation d’un fluide de refroidissement dans des conduits traversant la partie de moule.
Pour obtenir un temps de cycle réduit, il est possible de chauffer une partie de moule pour le moulage d’une pièce, puis de refroidir cette partie de moule pour le démoulage de la pièce moulée.
Il est par exemple possible de munir une partie de moule de conduits et de faire circuler dans ces conduits un fluide de chauffage pour le chauffage la partie de moule, puis un fluide de refroidissement pour le refroidissement de la partie de moule.
Il est aussi possible de chauffer une partie de moule à l’aide de résistances électriques ou par induction électromagnétique, puis de refroidir la partie de moule par circulation d’un fluide de refroidissement dans des conduits de refroidissement traversant la partie de moule.
US2005/0064061A1 divulgue une partie de moule traversée, d’une part, par des conduits de chauffage pour la circulation d’un fluide de chauffage et, d’autre part, par des conduits de refroidissement pour la circulation d’un fluide de refroidissement. Les conduits de chauffage et les conduits de refroidissement s’étendent sous la surface de cavité de la partie de moule. Les conduits de refroidissement sont plus proches de la surface de cavité que les conduits de chauffage, et les conduits de refroidissement possèdent une section transversale ayant une aire inférieure à celle de la section transversale des conduits de chauffage.
DE19533045A1 divulgue un moule comprenant une partie de moule possédant un insert réalisé dans un matériau ayant une conductivité thermique élevée, des éléments de chauffage sous la forme de résistances électriques s’étendant dans l’insert, et des conduits de refroidissement s’étendant dans l’insert pour la circulation d’un fluide de refroidissement. Les éléments de chauffage résistifs peuvent être remplacés par des conduits de chauffage pour la circulation d’un fluide de chauffage.
Un des buts de l’invention est de proposer une partie de moule permettant un moulage satisfaisant avec un temps de cycle réduit.
A cet effet, l’invention propose une partie de moule comprenant une surface de cavité destinée à délimiter une cavité de moulage, des conduits de chauffage ménagés dans la partie de moule pour la circulation d’un fluide de chauffage, des conduits de refroidissement ménagés dans la partie de moule pour la circulation d’un fluide de refroidissement, chaque conduit de chauffage étant distinct et séparé de chaque conduite de refroidissement, la partie de moule comprenant une première portion réalisée dans une première matière et une deuxième portion réalisée dans une deuxième matière différente de la première matière, la première matière et la deuxième matière possédant des conductivités thermiques différentes, les conduits de chauffage s’étendent dans l’une de la première portion et de la deuxième portion et les conduits de refroidissement s’étendent dans l’autre parmi la première portion et de la deuxième portion.
Le positionnement des conduits de chauffage et des conduits de refroidissement dans des portions respectives de la partie de moule réalisées dans des matériaux différents ayant des conductivités thermiques différentes permet de gérer les flux thermiques dans la partie de moule et d’obtenir une bonne uniformité de la température de la surface de cavité de la pièce de moule, ce qui peut être favorable à un moulage puis un démoulage satisfaisants et rapide d’une pièce moulée.
Dans des modes de réalisation particuliers, la partie de moule comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la deuxième matière présente une conductivité thermique strictement plus élevée que celle de la première matière ;
- la première portion est interposée entre la surface de cavité et la deuxième portion ;
- la surface de cavité est définie par la première portion ;
- la première portion et la deuxième portion possèdent des protubérances et des cavités complémentaires, les protubérances de l’une étant engagées dans les cavités de l’autre, les conduits de chauffage s’étendant dans les protubérances de l’une de la première portion et la deuxième portion, les conduits de refroidissement s’étendant dans les protubérances de l’autre parmi la première portion et de la deuxième portion ;
- les conduits de chauffage et les conduits de refroidissement sont situés sensiblement à la même profondeur sous la surface de cavité ;
- les conduits de chauffage et les conduits de refroidissement s’étendent parallèlement les uns aux autres sous la surface de cavité ;
- les conduits de chauffage et les conduits de refroidissement sont répartis suivant un motif répétitif sous la surface de cavité ;
- les conduits de chauffage et les conduits de refroidissement sont alternés sous la surface de cavité.
L’invention concerne également un moule comprenant des parties de moules configurées pour définir entre elle une cavité de moulage, au moins une des parties de moule étant telle que définie ci-dessus.
L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue partielle en coupe d’un moule possédant des parties de moule traversées par des conduits de chauffage et par des conduits de refroidissement ;
- la Figure 2 est une vue schématique d’un système de moulage comprenant le moule de la Figure 1, un circuit de chauffage pour le chauffage des parties de moule et un circuit de refroidissement pour le refroidissement des parties de moule.
Le moule 2 illustré sur la Figure 1 comprend plusieurs parties de moule, ici deux parties de moule 4, configurées pour délimiter ensemble une cavité de moulage 6 pour le moulage d’une pièce.
Chaque partie de moule 4 comprend une surface de cavité 8 délimitant la cavité de moulage. Lors du moulage, la pièce est moulée en partie contre la surface de cavité 8 de chaque partie de moule 4.
Les parties de moules 4 sont mobiles relativement entre elles entre une configuration fermée (Figure 1) permettant le moulage de la pièce et une configuration ouverte (non représentée) permettant le démoulage de la pièce.
Le moule 2 est par exemple un moule de moulage par injection. Avec un tel moule, de la matière en fusion est injectée dans le moule 2 fermé pour mouler la pièce, puis le moule 2 est ouvert pour démouler la pièce.
En variante, le moule 2 est un moule de moulage par compression. Avec un tel moule, de la matière à un état visqueux est introduire dans le moule 2 ouvert, puis le moule 2 est fermé pour mouler la pièce en comprimant la matière entre les parties de moules 4 du fait de la fermeture du moule 2, puis le moule 2 est ouvert pour démouler la pièce.
Chaque partie de moule 4 possède des conduits de chauffage 10 pour la circulation d’un fluide de chauffage pour le chauffage de la partie de moule 4, et des conduits de refroidissement 12 pour la circulation d’un fluide de refroidissement pour le refroidissement de la partie de moule 4.
Les conduits de chauffage 10 et les conduits de refroidissement 12 de chaque partie de moule 4 traversent cette partie de moule 4. Les conduits de chauffage 10 sont distincts des conduits de refroidissement 12.
Au moins une partie de moule 4, ici chaque partie de moule 4, comprend une premier portion 14 et une deuxième portion 16 réalisées respectivement dans une première matière et dans une deuxième matière, la première matière étant différente de la deuxième matière.
La première portion 14 et la deuxième portion 16 forment deux couches adjacentes de la partie de moule 4, la première portion 14 étant plus proche de la surface de cavité 8 que la deuxième portion 8.
La première portion 14 est située sous la surface de cavité 8 et la deuxième portion 16 est située sous la première portion 14. La première portion 14 est interposée entre la deuxième portion 16 et la surface de cavité 8.
La première portion 14 définit ici la surface de cavité 8 de la partie de moule 4.
La première portion 14 et la deuxième portion 16 sont en contact l’une avec l’autre à une interface 18 s’étendant sous la surface de cavité 8.
La première matière et la deuxième matière possèdent des conductivités thermiques respectives différentes l’une de l’autre.
Dans l’exemple illustré, la première matière possède par exemple une conductivité thermique strictement inférieure à celle de la deuxième matière. Autrement dit, la deuxième matière possède une conductivité thermique strictement supérieure à celle de la première matière.
Les conduits de chauffage 10 de chaque partie de moule 4 s’étendent dans l’une de la première portion 14 et de la deuxième portion 16 de cette partie de moule 4, et les conduits de refroidissement 12 de cette partie de moule 4 s’étendent dans l’autre parmi la première portion 14 et de la deuxième portion 16 de cette partie de moule 4.
Tous les conduits de chauffage 10 s’étendent dans la même portion parmi la première portion 14 et la deuxième portion 16, et tous les conduits de refroidissement 12 s’étendent dans la même portion parmi la première portion 14 et la deuxième portion 16.
Dans l’exemple illustré, chaque conduit de chauffage 10 s’étend dans la première portion 14, et chaque conduit de refroidissement 12 s’étend dans la deuxième portion 16.
En variante, la configuration est inversée : chaque conduit de refroidissement 12 s’étend dans la première portion 14, et chaque conduit de chauffage 10 s’étend dans la deuxième portion 16.
Ainsi, dans l’exemple illustré, chaque conduit de chauffage 10 s’étend dans la première portion 14 délimitant la surface de cavité 8 et réalisée dans la première matière présentant la conductivité thermique la moins élevée, et chaque conduit de refroidissement 12 s’étend dans la deuxième portion 16 réalisée dans la deuxième matière et présentant la conductivité thermique la plus élevée.
Les conduits de chauffage 10 et les conduits de refroidissement 12 s’étendent sous la surface de cavité 8.
Les conduits de chauffage 10 et les conduits de refroidissement 12 s’étendent parallèlement entre eux sous la surface de cavité 8.
Les conduits de chauffage 10 et les conduits de refroidissement 12 sont répartis transversalement sous la surface de cavité 8 suivant un motif prédéterminé.
Dans l’exemple illustré, en suivant la surface de cavité 8 transversalement aux conduits de chauffage 10 et aux conduits de refroidissement 12 (i.e. vers la droite ou vers la gauche sur la Figure 1), les conduits de chauffage 10 et les conduits de refroidissement 12 sont disposés de manière alternée sous la surface de cavité 8.
Chaque partie de moule 4 comprend, en suivant la surface de cavité 8 transversalement aux conduits de chauffage 10 et des conduits de refroidissement 12, un conduit de chauffage 10, suivi d’un conduit de refroidissement 12, suivi à nouveau d’un conduit de chauffage 10, suivi d’un conduit de refroidissement 12 ... et ainsi de suite.
Les conduits de chauffage 10 se situent sensiblement à la même profondeur que les conduits de refroidissement 12 sous la surface de cavité 8.
Dans chaque plan transversal aux conduits de chauffage 10 et aux conduits de refroidissement 12 (Figure 1), la distance E1 entre chaque conduit de chauffage 10 et la surface de cavité 8 est sensiblement égale à la distance E2 entre chaque conduit de refroidissement 12 et la surface de cavité 8.
De préférence, chaque conduit de chauffage 10 et chaque conduit de refroidissement 12 de chaque partie de moule 4 se situe à une profondeur sensiblement constante sous la surface de cavité 8 de cette partie de moule 4, le long du conduit.
Les conduits de chauffage 10 et les conduits de refroidissement 12 s’étendent suivant une surface d’agencement SA sensiblement parallèle à la surface de cavité 8.
Dans l’exemple illustré, la surface de cavité 8 de chaque partie de moule 4 est sensiblement plane. Les conduits de chauffage 10 et les conduits de refroidissement 12 de chaque partie de moule 4 sont disposés suivant une même surface d’agencement SA qui est un plan parallèle à la surface de cavité 8.
En variante, la surface de cavité 8 est tridimensionnelle, et la surface d’agencement SA est également tridimensionnelle en étant sensiblement parallèle à la surface de cavité 8.
Dans un plan transversal aux conduits de chauffage 10 et aux conduits de refroidissement 12 (Figure 1), l’interface 18 entre la première portion 14 et la deuxième portion 16 présente un profil de forme périodique, par exemple un profil ondulé, en créneau ou en zigzag. Le profil est ici de forme ondulée sinusoïdale.
La première portion 14 et la deuxième portion 16 possèdent chacune, à leur interface 18, des protubérances 20 et des cavités 22, les protubérances 20 de l’une étant complémentaires des cavités 22 de l’autre et engagées dans celles-ci.
Les protubérances 20 de chacune de la première portion 14 et de la deuxième portion 16 sont allongées et s’étendent parallèlement les unes aux autres en étant séparée par les cavités 22. Les protubérances 20 de chacune de la première portion 14 et de la deuxième portion 16 s’étendent ici perpendiculairement au plan de la Figure 1.
Les conduits de chauffage 10 de chaque partie de moule 4 s’étendent dans les protubérances 20 de l’une de la première portion 14 et de la deuxième portion 16 de cette partie de moule 4, et les conduits de refroidissement 12 s’étendent dans les protubérances 20 de l’autre parmi la première portion 14 et de la deuxième portion 16 de cette partie de moule 4.
Les conduits de chauffage 10 s’étendent ici dans les protubérances 20 de la première portion 14, et les conduits de refroidissement 12 s’étendent dans les protubérances 20 de la deuxième portion 16 de chaque partie de moule 4.
Une telle interface 18 permet aux conduits de chauffage 10 et aux conduits de refroidissement 12 de s’étendre les uns dans la première portion 14 et les autres dans la deuxième portion 16, tout en étant situés sensiblement à la même profondeur par rapport à la surface de cavité 8.
L’interface 18 entre la première portion 14 et la deuxième portion 16 n’est pas parallèle à la surface de cavité 8.
La distance entre la surface de cavité 8 et l’interface 18 varie, ici périodiquement, lorsque l’on parcourt la surface de cavité 8 transversalement aux conduits de chauffage et aux conduits de refroidissement 12
Chaque partie de moule 4 est fabriquée par exemple par fabrication additive (aussi nommée « impression 3D »). Dans ce cas, chaque partie de moule 4 est réalisée par couches élémentaires successives, en ajoutant la matière appropriée parmi la première matière et la deuxième matière à chaque emplacement de chaque nouvelle couche élémentaire ajoutée.
La fabrication additive permet de réaliser des conduits de chauffage 10 et des conduits de refroidissement 12 non rectiligne, pouvant suivre la surface de cavité 8 tridimensionnelle à une profondeur sensiblement constante le long de chaque conduit de chauffage 10 ou chaque conduit de refroidissement 12.
La fabrication additive permet d’obtenir la première portion 14 et la deuxième portion 16 imbriquées l’une dans l’autre au niveau de leur interface 18, avec leurs configurations tridimensionnelles respectives.
La première matière et la deuxième matière sont par exemple chacune métallique.
est possible de réaliser une fabrication additive d’une même pièce avec plusieurs métaux différents, en particulier avec deux métaux différents.
Le système de moulage 24 de la Figure 2 comprend le moule 2 de la Figure 1 et un système de chauffage et de refroidissement 26 pour le chauffage et le refroidissement actif du moule 2.
Le système de chauffage et de refroidissement 26 comprend un circuit de chauffage 28 pour la circulation d’un fluide de chauffage dans les conduits de chauffage 10 d’au moins une partie de moule 4, ici de chaque partie de moule 4, et un circuit de refroidissement 30 pour la circulation d’un fluide de refroidissement dans les conduits de refroidissement 12 d’au moins une partie de moule 4, ici de chaque partie de moule 4.
Le circuit de chauffage 28 comprend une source de fluide de chauffage 32 configurée pour fournir le fluide de chauffage chaud, et une pompe 34 pour forcer la circulation du fluide de chauffage chaud dans les conduits de chauffage 10 des parties de moule 4. Les parties de moule 4 sont disposées en parallèle dans le circuit de chauffage
28.
Le circuit de refroidissement 30 comprend une source de fluide de refroidissement 36 configurée pour fournir un fluide de refroidissement froid, et une pompe 38 pour forcer la circulation du fluide de refroidissement froid dans les conduits de refroidissement 12 des parties de moule 4. Les parties de moules 4 sont disposées en parallèle dans le circuit de refroidissement 30.
Le circuit de chauffage 28 et le circuit de refroidissement 30 sont distincts l’un de l’autre.
En fonctionnement, chaque partie de moule 4 est chauffée activement pour le moulage d’une pièce en faisant circuler le fluide de chauffage chaud dans les conduits de chauffage 10 de la partie de moule 4, puis chaque partie de moule 4 est refroidie activement en faisant circuler le fluide de refroidissement froid dans les conduits de refroidissement 12 de la partie de moule 4.
De préférence, la circulation du fluide de refroidissement est interrompue pendant la circulation du fluide de chauffage, i.e. pendant l’étape de chauffage de chaque partie de moule 4.
De même, de préférence, la circulation du fluide de chauffage est interrompue pendant la circulation du fluide de refroidissement, i.e. pendant l’étape de refroidissement de chaque partie de moule.
Si le moule 2 est un moule de moulage par injection, chaque partie de moule 4 est chauffée activement, de la matière en fusion est injectée dans le moule 2 fermé pour mouler la pièce, chaque partie de moule 4 est refroidie activement, puis le moule 2 est ouvert pour démouler la pièce.
Si le moule 2 est un moule de moulage par compression, chaque partie de moule 4 est chauffée activement, de la matière à un état visqueux est introduite dans le moule 2 ouvert, le moule 2 est fermé pour mouler la pièce en comprimant la matière entre les parties de moules du fait de la fermeture du moule 2, chaque partie de moule 4 est refroidie activement, puis le moule 2 est ouvert pour démouler la pièce.
Une partie de moule 4 comprenant des conduits de chauffage 10 et des conduits de refroidissement 12 distincts, s’étendant respectivement dans une première portion 14 et une deuxième portion 16 de la partie de moule 4, réalisées respectivement dans une première matière et une deuxième matière différentes l’une de l’autre, permet d’obtenir une uniformité satisfaisante de la température de la partie de moule 4 au niveau de la surface de cavité 8, au cours d’étapes alternées de chauffage et de refroidissement mise en œuvre pour le moulage et le démoulage d’une série de pièces.
Une température avec une uniformité satisfaisante de la surface de cavité favorise une production de pièces moulées de bonne qualité, en évitant notamment les défauts de surface sur les pièces moulées.
En particulier, les conduits de chauffage ou de refroidissement s’étendant dans une portion de la partie de moule séparée de la surface de cavité 8 par l’autre portion de la partie de moule, mais réalisée dans une matière ayant une meilleure conductivité thermique, permet un apport de calories ou de frigories efficace, favorisant un chauffage ou un refroidissement rapide et avec un bonne uniformité de la surface de cavité 8.
Dans l’exemple particulier décrit, les conduits de refroidissement 12 s’étendant dans la deuxième portion 16 séparée de la surface de cavité 8 par la première portion 14, mais possédant une conductivité thermique supérieure à celle de la première portion 14, permettent un refroidissement efficace et avec une bonne uniformité.
Les conduits s’étendant dans une portion définissant la surface de cavité permettent un apport rapide de calories ou de frigories.
Dans l’exemple particulier décrit, les conduits de chauffage 10 s’étendant dans la première portion 14 définissant la surface de cavité 8 permettent un apport rapide de calories.
Par ailleurs, l’uniformité du chauffage et du refroidissement de la surface de cavité 8 est favorisé par la disposition des conduits de chauffage 10 et des conduits de refroidissement 12 à une même profondeur par rapport à la surface de cavité 8, en particulier lorsque les conduits de chauffage 10 et les conduits de refroidissement 12 s’étendent parallèlement entre eux en étant alterné transversalement aux conduits 10, 12.
Le chauffage et le refroidissement rapides, avec une bonne uniformité de la température de la surface de cavité 8 permet de réduire le temps de cycle du moulage tout en obtenant un moulage de qualité satisfaisante.
L’invention n’est limitée aux exemples de réalisation illustrés.
Par exemple, chaque partie de moule 4 du moule 2 de la Figure 1 est bi-matière et pourvue de conduits de chauffage 10 et de conduits de refroidissement 12 s’étendant respectivement dans la première matière et dans la deuxième matière.
En variante, une seule partie de moule 4 est bi-matière avec de conduits de chauffage 10 et de conduits de refroidissement 12 s’étendant respectivement dans la première matière et dans la deuxième matière.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1, - Partie de moule comprenant une surface de cavité (8) destinée à délimiter une cavité de moulage (6), des conduits de chauffage (10) ménagés dans la partie de moule pour la circulation d’un fluide de chauffage, des conduits de refroidissement ménagés dans la partie de moule pour la circulation d’un fluide de refroidissement, chaque conduit de chauffage (10) étant distinct et séparé de chaque conduite de refroidissement (12), la partie de moule comprenant une première portion (14) réalisée dans une première matière et une deuxième portion (16) réalisée dans une deuxième matière différente de la première matière, la première matière et la deuxième matière possédant des conductivités thermiques différentes, les conduits de chauffage (10) s’étendent dans l’une de la première portion (14) et de la deuxième portion (16) et les conduits de refroidissement (12) s’étendent dans l’autre parmi la première portion (14) et de la deuxième portion (16).
- 2, - Partie de moule selon la revendication 1, dans laquelle la deuxième matière présente une conductivité thermique strictement plus élevée que celle de la première matière.
- 3, - Partie de moule selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle la première portion (14) est interposée entre la surface de cavité (8) et la deuxième portion (16).
- 4, - Partie de moule selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la surface de cavité (8) est définie par la première portion (14).
- 5, - Partie de moule selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la première portion (14) et la deuxième portion (16) possèdent des protubérances (20) et des cavités (22) complémentaires, les protubérances (20) de l’une étant engagées dans les cavités (22) de l’autre, les conduits de chauffage s’étendant dans les protubérances (20) de l’une de la première portion (14) et la deuxième portion (16), les conduits de refroidissement (12) s’étendant dans les protubérances (20) de l’autre parmi la première portion (14) et de la deuxième portion (16).
- 6, - Partie de moule selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les conduits de chauffage (10) et les conduits de refroidissement (12) sont situés sensiblement à la même profondeur sous la surface de cavité (8).
- 7, - Partie de moule selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les conduits de chauffage (10) et les conduits de refroidissement (12) s’étendent parallèlement les uns aux autres sous la surface de cavité (
- 8).' 8.- Partie de moule selon la revendication 7, dans laquelle les conduits de chauffage (10) et les conduits de refroidissement (12) sont répartis suivant un motif répétitif sous la surface de cavité
- 9. - Partie de moule selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans laquelle 5 les conduits de chauffage (10) et les conduits de refroidissement (12) sont alternés sous la surface de cavité (8).
- 10. - Moule comprenant des parties de moules (4) configurées pour définir entre elle une cavité de moulage (6), au moins une des parties de moule (4) étant selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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