FR3076757A1 - Piece hybride en materiau composite comprenant au moins un insert metallique et procede de fabrication d’une telle piece. - Google Patents

Piece hybride en materiau composite comprenant au moins un insert metallique et procede de fabrication d’une telle piece. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une pièce hybride (11) pour véhicule automobile comprenant au moins un insert (1) métallique surmoulé dans une couche de matériau (17) plastique ou composite, l'insert (1) étant au moins en partie recouvert sur au moins une de ses faces (7a, 7b) par une couche de matériau d'une épaisseur donnée; et comprenant au moins un relief (5) s'étendant depuis une de ses faces (7a, 7b). La hauteur présentée par le ou les reliefs (5) est inférieure ou égale à l'épaisseur de la couche de matériau plastique ou composite, surmoulée sur ladite face (7a, 7b) de l'insert (1), de sorte à ce que le contact entre les reliefs (5) et les parois du moule assure le positionnement de l'insert (1) dans ledit moule lors de l'opération de surmoulage.

Description

PIECE HYBRIDE EN MATERIAU COMPOSITE COMPRENANT AU MOINS UN INSERT METALLIQUE ET PROCEDE DE FABRICATION D’UNE TELLE PIECE.
L’invention concerne des pièces hybrides comprenant un matériau plastique ou composite et au moins un insert métallique, telles que, par exemple, des planchers de charge de véhicule, ou des bacs de batteries de véhicule électrique, ainsi que les véhicules automobiles comprenant de telles pièces hybrides. L’invention a également trait aux procédés de fabrication de telles pièces hybrides.
Afin d’alléger le poids global des véhicules et donc de diminuer les émissions de dioxyde de carbone, l’industrie automobile utilise des pièces hybrides comprenant un ou plusieurs éléments métalliques (inserts) dans des corps en matière plastique ou composite. Les matières composites comprennent une matrice en matériau thermoplastique ou en matériau thermodurcissable, chargée en éléments de renfort tel que, par exemple, des fibres de verre ou des fibres de carbone. C’est le cas notamment pour certains planchers de charge arrière de véhicules. De tels planchers sont, par exemple, décrits dans le document WO2014131967. Ils sont constitués d’une partie en matériau composite et d’une bordure périphérique en métal destinée à être soudée à la partie arrière en métal d’un soubassement de véhicule automobile. Cette bordure métallique (insert) est en partie noyée dans le matériau composite lors de la fabrication du plancher.
Les techniques de fabrication de pièces par moulage ou surmoulage sont connues. Par exemple, le document WO0187568 décrit un procédé de fabrication d'une pièce moulée à partir d'un composé plastique/métallique par formage haute pression interne de demi-produit tubulaire métallique. Dans le procédé décrit, le demi-produit est placé dans un outil de formage au moins en deux parties, dont l'espace de formage correspond au contour extérieur de la pièce à mouler. L’outil de formage est alors fermé. Le demi-produit tubulaire est isolé au niveau de ses côtés frontaux ouverts par le biais d'une garniture à l'épreuve de la pression et est formé, dans ledit espace de formage, à partir d'au moins un côté frontal au moyen d'un polymère fondu sous haute pression. Le polymère fondu est comprimé dans le demi-produit par moulage par injection au moyen d'un agrégat de moulage par injection classique. Une fois que le polymère fondu est suffisamment solidifié au niveau des parois de la pièce moulée métallique, on retire ledit polymère fondu de ladite pièce, de manière à obtenir une pièce moulée métallique pourvue d'un revêtement interne en plastique.
Le document EP0594131 décrit une structure composite de sous-châssis pour véhicule ayant des performances structurelles améliorées au travers de l'utilisation de profils de structure fermés, de l'orientation des fibres d'armature, et de l'utilisation choisie d'inserts en acier, par rapport à des structures comparables en acier. Les inserts présentent des moyens de fixation à l’armature en fibres aidant à garantir leur positionnement durant l’injection de la résine polymère. La mise en oeuvre d’une telle solution implique donc l’utilisation d’armatures en fibres.
Un procédé de moulage d’une pièce comprenant au moins un insert partiellement surmoulé est connu du document WO2017115026. Malheureusement, la solution proposée implique l’emploi de moules spécifiques présentant un système de positionnement et de maintien de l’insert dans le moule. Il serait intéressant de trouver des solutions plus simples pour maintenir un insert en position dans un moule lors de la fabrication d’une pièce.
L’invention a pour objectif de répondre à au moins un des problèmes rencontrés dans l’art antérieur en proposant une nouvelle pièce hybride en matériau composite et comprenant au moins un insert métallique, ladite pièce comprenant au moins un insert configuré pour assurer lui-même son positionnement dans le moule d’injection. L’invention a également pour objectif de proposer un nouveau procédé de fabrication de telles pièces hybrides. Enfin l’invention concerne de nouveaux inserts métalliques fonctionnalisés en ce qu’ils comprennent des moyens de positionnement dans un moule, par exemple de moulage ou surmoulage par compression ou par injection. Par exemple, le moulage peut être fait par compression d’un mélange à mouler en feuille (SMC pour « Sheet Moulding Compound >> en anglais), ou encore d’un matériau composite feutre de verre - matière thermoplastique (GMT pour « Glass Mat Thermoplastic >> en anglais).
A cet effet, l’invention a pour objet une pièce hybride pour véhicule automobile comprenant au moins un insert métallique surmoulé dans une couche de matériau plastique ou composite, l’insert comprenant un corps montrant une face supérieure et une face inférieure, et étant au moins en partie recouvert sur au moins une de ses faces par une couche dudit matériau plastique ou composite d’une épaisseur définie; la pièce étant remarquable en ce que l’insert comprend au moins un relief s’étendant depuis une de ses faces et en ce que la hauteur présentée par le ou les reliefs est inférieure ou égale à l’épaisseur de ladite couche de matériau plastique ou composite, surmoulée sur ladite face de l’insert.
Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention consiste à doter la pièce d’inserts fonctionnalisés présentant au moins un relief destiné à prendre appui sur la paroi du moule lors de l’opération de moulage de la pièce, incluant le surmoulage de l’insert. De préférence, le procédé de moulage mis en oeuvre est un procédé de moulage par injection. Le ou les reliefs vont faire office de cales assurant le positionnement de l’insert dans le moule selon une position prédéfinie. Une fois la pièce moulée, le ou les reliefs sont contenus dans l’épaisseur de la couche de matériau plastique ou composite surmoulée sur la face de l’insert d’où ils s’étendent. Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, les reliefs présentés par l’insert ne sont pas destinés à dépasser de la couche de matériau plastique ou composite dans laquelle ils sont noyés. Ils sont destinés à y être intégralement contenus.
Selon des modes particuliers de réalisation, la pièce peut comprendre l’une ou l’autre des caractéristiques suivantes prises isolément ou selon toutes les combinaisons possibles :
- Le ou au moins un des reliefs est intégralement contenu dans l’épaisseur de la couche de matériau plastique ou composite surmoulée sur ladite face de l’insert.
- L’insert comprend au moins un relief s’étendant depuis chacune de ses faces inférieure et supérieure.
- L’insert est un profilé comprenant au moins une face latérale et l’insert comprend au moins un relief s’étendant depuis la ou au moins une des faces latérales.
L’insert métallique comprend au moins trois reliefs non-alignés s’étendant depuis une de ses faces, de préférence depuis chacune de ses faces.
La hauteur présentée par le ou les reliefs, telle que mesurée depuis la face de l’insert de laquelle ils s’étendent, est égale à l’épaisseur de la couche de matériau plastique ou composite, surmoulé sur ladite face de l’insert.
- Au moins un relief est combiné à une voie de fluage permettant le passage du matériau plastique ou composite au travers dudit insert lors de l’opération de surmoulage. L’insert comprend en outre au moins un trou de fluage permettant le passage du matériau plastique ou composite au travers de l’insert lors de l’opération de surmoulage.
Les reliefs se présentent sous forme de bosses, de nervures, de trous bordés, de pattes découpées et pliées depuis le corps de l’insert et/ou sous forme de bandes de tôle embouties découpées dans le corps de l’insert et présentant deux extrémités reliées audit corps.
L’insert se présente sous forme d’une tôle métallique ou d’un profilé.
La pièce hybride constitue un plancher de charge en matériau composite comportant une bordure métallique destinée à être soudée à la partie arrière du soubassement d’un véhicule automobile, de préférence la bordure métallique est une partie libre d’un insert métallique partiellement surmoulé dans le matériau composite dont est constitué le plancher.
Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet un véhicule, de préférence un véhicule automobile, remarquable en ce qu’il comprend au moins une pièce hybride telle que définie selon le premier aspect de l’invention.
Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet un insert pour pièce hybride telle que définie selon le premier aspect de l’invention, l’insert comprenant un corps montrant une face supérieure et une face inférieure et étant remarquable en ce qu’il comprend au moins un relief s’étendant depuis une de ses faces, la hauteur dudit relief étant choisie en fonction de l’épaisseur de la couche de matériau plastique ou composite destinée à être surmoulée sur ladite face de l’insert, de sorte à être inférieure ou égale à l’épaisseur de ladite couche, de préférence l’insert se présente sous forme d’une tôle métallique ou d’un profilé.
En particulier, l’invention a pour objet un insert pour pièce hybride telle que définie selon le premier aspect de l’invention, l’insert comprenant un corps montrant une face supérieure et une face inférieure et étant remarquable en ce qu’il comprend au moins un relief s’étendant depuis une de ses faces, et en ce qu’au moins un relief est combiné à une voie de fluage permettant le passage du matériau plastique ou composite au travers dudit insert lors d’une opération de surmoulage dudit insert. En d’autres termes, au moins un relief est associé, ou est adjacent, à une voie de fluage.
Selon un quatrième aspect, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’une pièce hybride selon le premier aspect, ladite pièce hybride comprenant au moins un insert métallique au moins en partie surmoulé dans une couche de matériau plastique ou composite, le procédé utilisant un moule comprenant une partie inférieure et une partie supérieure, et comprenant les étapes suivantes :
- mise en place du ou des inserts dans la partie inférieure du moule ;
- fermeture du moule par mise en position de la partie supérieure sur la partie inférieure ; et
- injection du matériau plastique ou composite dans le moule ;
le procédé est remarquable en ce que l’insert ou au moins un des inserts comprend au moins un relief s’étendant depuis une de ses faces et en ce que :
- lors de l’opération de mise en place du ou des inserts dans le moule, ce ou ces derniers sont posés en appui contre la partie inférieure dudit moule par le ou les reliefs s’étendant depuis leur face inférieure disposée en regard de la partie inférieure du moule ; et/ou en ce que
- lors de la fermeture du moule, le ou les inserts sont en contact avec la partie supérieure du moule par le ou les reliefs s’étendant depuis leur face supérieure disposée en regard de la partie supérieure du moule.
De manière alternative, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce hybride telle que défini selon le premier aspect, ladite pièce hydride comprenant au moins un insert au moins en partie surmoulé par un ou plusieurs flans de mélange de moulage en feuille (SMC) ou de matériau composite feutre de verre - matière thermoplastique (GMT), le procédé utilisant un moule comprenant une partie supérieure et une partie inférieure et comprenant les étapes suivantes :
mise en place du ou des inserts et du ou des flans de SMC ou de GMT dans la partie inférieure du moule, le ou au moins un des flans étant au contact de la face supérieure ou inférieure du ou d’au moins un des inserts ;
fermeture du moule par la mise en position de la partie supérieure sur la partie inférieure ;
compression du ou des inserts et du ou des flans de SMC ou de GMT, de sorte que le ou au moins un des inserts est surmoulé par ledit ou lesdits flans ;
le procédé est remarquable en ce que l’insert ou au moins un des inserts comprend au moins un relief s’étendant depuis une de ses faces et en ce que :
lors de la mise en place du ou des inserts dans le moule, ce ou au moins un de ces derniers est en appui contre le ou au moins un des flans de SMC ou de GMT par le ou les reliefs s’étendant depuis leur face inférieure, et/ou en ce que le ou au moins un des flans de SMC ou de GMT est en appui sur le ou au moins un des reliefs s’étendant depuis la face supérieure du ou d’au moins un des inserts.
De préférence, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce hybride telle que définie selon le premier aspect, ladite pièce hydride comprenant au moins un insert au moins en partie surmoulé par un ou plusieurs flans de mélange de moulage en feuille (SMC), le procédé utilisant un moule comprenant une partie supérieure et une partie inférieure et comprenant les étapes suivantes :
mise en place du ou des inserts et du ou des flans de SMC dans la partie inférieure du moule, le ou au moins un des flans étant au contact de la face supérieure ou inférieure du ou d’au moins un des inserts ;
fermeture du moule par la mise en position de la partie supérieure sur la partie inférieure, et chauffage dudit moule ;
compression du ou des inserts et du ou des flans de SMC, entraînant le fluage du ou des flans de SMC sous l’effet de la pression et leur réticulation sous la température du moule de sorte que le ou au moins un des inserts est surmoulé par ledit ou lesdits flans ;
le procédé est remarquable en ce que l’insert ou au moins un des inserts comprend au moins un relief s’étendant depuis une de ses faces et en ce que :
lors de la mise en place du ou des inserts dans le moule, ce ou au moins un de ces derniers est en appui contre le ou au moins un des flans de SMC par le ou les reliefs s’étendant depuis leur face inférieure, et/ou en ce que le ou au moins un des flans de SMC est en appui sur le ou au moins un des reliefs s’étendant depuis la face supérieure du ou d’au moins un des inserts.
Selon une variante, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce hybride telle que définis selon le premier aspect, ladite pièce hydride comprenant au moins un insert au moins en partie surmoulé par un ou plusieurs flans de matériau composite feutre de verre matière thermoplastique (GMT), le procédé utilisant un moule comprenant une partie supérieure et une partie inférieure et comprenant les étapes suivantes :
- chauffage du ou des flans de GMT ;
mise en place du ou des inserts et du ou des flans de GMT dans la partie inférieure du moule, le ou au moins un des flans étant au contact de la face supérieure ou inférieure du ou d’au moins un des inserts ;
fermeture du moule par la mise en position de la partie supérieure sur la partie inférieure, le moule n’étant pas chauffé ;
compression du ou des inserts et du ou des flans de GMT, entraînant le fluage du ou des flans de GMT sous l’effet de la pression de sorte que le ou au moins un des inserts est surmoulé par ledit ou lesdits flans ;
le procédé est remarquable en ce que l’insert ou au moins un des inserts comprend au moins un relief s’étendant depuis une de ses faces et en ce que :
lors de la mise en place du ou des inserts dans le moule, ce ou au moins un de ces derniers est en appui contre le ou au moins un des flans de GMT par le ou les reliefs s’étendant depuis leur face inférieure, et/ou en ce que le ou au moins un des flans de GMT est en appui sur le ou au moins un des reliefs s’étendant depuis la face supérieure du ou d’au moins un des inserts.
L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit donnée en référence à la planche de dessins annexée sur laquelle :
La figure 1 présente un exemple d’insert métallique selon l’invention.
- Les figures 2 et 3 illustrent le positionnement de l’insert dans le moule et dans la couche de matériau polymère du fait des reliefs qu’il présente sur ses faces inférieure et supérieure.
La figure 4 est une vue partielle d’un exemple de réalisation d’un insert selon l’invention présentant un panachage de reliefs et de trous de fluage. Les reliefs représentés se présentent sous forme de bandes de tôle embouties découpées dans le corps de l’insert et présentant deux extrémités reliées audit corps.
La figure 5 est une vue partielle d’un exemple de réalisation d’un insert selon l’invention dont les reliefs se présentent sous forme de trous bordés.
La figure 6 est une vue partielle d’un exemple de réalisation d’un insert selon l’invention dont les reliefs se présentent sous forme de pattes découpées et pliées depuis le corps de l’insert.
La figure 7 est une vue partielle d’un exemple de réalisation d’un insert selon l’invention dont les reliefs se présentent sous forme de bosse et sont associés à des trous de fluage.
Dans la description qui suit, le terme « comprendre >> est synonyme de « inclure >> et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres éléments dans la pièce ou dans le véhicule auquel il se réfère et/ou d’autres étapes dans le procédé auquel il se réfère. Il est entendu que le terme « comprendre >> inclut les termes « consister en >>. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Le terme « inférieur >> désignera une proximité au sol plus importante que « supérieur >> selon un axe vertical. On notera que dans le cadre de la description qui suit les faces inférieure et supérieure de l’insert sont définies par rapport à son positionnement dans le moule lors de la fabrication de la pièce hybride et non pas selon le positionnement futur de la pièce dans le véhicule. Dans le cadre de l’invention, le terme « résine >> sera considéré comme synonyme de « matrice polymère >>.
L’invention concerne une pièce hybride pour véhicule automobile comprenant au moins un insert métallique surmoulé dans une couche de matériau plastique ou composite. Un exemple d’un tel insert 1 est représenté en figure 1. Il s’agit d’un insert destiné à former le cadre d’un plancher de charge d’un véhicule automobile. Plus précisément il s’agit d’un embouti destiné à former la partie arrière du cadre d’un plancher (non représenté) en matériau plastique ou composite, de préférence en matériau composite. L’insert 1 représenté est destiné à n’être que partiellement surmoulé, de sorte à ce que le plancher formé présente une bordure 3 métallique pouvant être soudée aux éléments de soubassement d’un véhicule. Cette bordure métallique est dite libre en ce qu’elle n’est pas recouverte de matériau plastique ou composite. Néanmoins, l’invention peut s’adresser à d’autres types d’inserts et de pièces. L’invention est remarquable comme nous allons le voir en détail, en ce que l’insert 1 comprend au moins un relief 5 destiné à assurer son positionnement dans le moule lors de l’opération de surmoulage. A cet effet, l’insert 1 comprend au moins un relief 5 s’étendant depuis une de ses faces et en ce que la hauteur, présentée par le ou les reliefs 5, est inférieure ou égale à l’épaisseur de la couche de matériau plastique ou composite, surmoulée sur ladite face de l’insert 1.
De préférence, l’insert comprend un corps 9 se présentant sous forme d’une tôle métallique ou d’un profilé présentant une face inférieure et une face supérieure (7a, 7b illustrées sur la figure 2). Avantageusement, l’insert 1 comprend au moins trois reliefs 5 non-alignés sur au moins une de ses faces 7 et de préférence sur chacune de ses faces 7. En effet, dans une mise en oeuvre particulièrement préférée de l’invention, l’insert 1 comprend des reliefs 5 s’étendant depuis les deux faces supérieure et inférieure 7 de son corps 9. L’homme du métier aura avantage à ce que lesdits reliefs 5 montrent une hauteur similaire à celle de l’épaisseur du matériau plastique ou composite qui est surmoulée sur chacune des faces dudit insert 1.
L’invention concerne également un procédé de fabrication, illustré en figures 2 et 3, d’une pièce hybride 11 comprenant au moins un insert 1 surmoulé dans une couche d’un matériau plastique ou composite, au moyen d’un moule comprenant une partie inférieure 13 et une partie supérieure 15. Le procédé comprenant les étapes suivantes :
- mise en place du ou des inserts 1 dans la partie inférieure 13 du moule ;
- fermeture du moule par mise en position de la partie supérieure 15 sur la partie inférieure 13; et
- injection du matériau 17 plastique ou composite dans le moule ;
le procédé est remarquable en ce que l’insert ou au moins un des inserts comprend au moins un relief s’étendant depuis une de ses faces et en ce que :
- lors de l’opération de mise en place du ou des inserts 1 dans le moule, ce ou ces derniers sont posés en appui contre la partie inférieure 13 par le ou les reliefs 5a s’étendant depuis leur face inférieure 7a disposée en regard de la partie inférieure 13 du moule, et/ou en ce que
- lors de la fermeture du moule, le ou les inserts 1 sont en contact avec la partie supérieure 15 du moule par le ou les reliefs 5b s’étendant depuis leur face supérieure 7b disposée en regard de la partie supérieure 15 du moule.
L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’une pièce hybride comprenant au moins un insert surmoulé par un ou plusieurs flans de SMC, au moyen d’un moule comprenant une partie supérieure et une partie inférieure. Le procédé comprend les étapes suivantes :
- mise en place du ou des inserts et du ou des flans de SMC dans la partie inférieure du moule, le ou au moins un des flans étant au contact de la face supérieure ou inférieure du ou d’au moins un des inserts ;
- chauffage et fermeture du moule par la mise en position de la partie supérieure sur la partie inférieure,
- compression du ou des inserts et du ou des flans de SMC, entraînant le fluage du ou des flans de SMC sous l’effet de la pression et leur réticulation sous la température du moule, de sorte que le ou au moins un des inserts est surmoulé.
Le procédé est remarquable en ce que l’insert ou au moins un des inserts comprend au moins un relief s’étendant depuis une de ses faces et en ce que :
- lors de la mise en place du ou des inserts dans le moule, ce ou au moins un de ces derniers est en appui contre le ou au moins un des flans de SMC par le ou les reliefs s’étendant depuis leur face inférieure, et/ou en ce que le ou au moins un des flans de SMC est en appui sur le ou au moins un des reliefs s’étendant depuis la face supérieure du ou d’au moins un des inserts.
L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’une pièce hybride comprenant au moins un insert surmoulé par un ou plusieurs flans de GMT, au moyen d’un moule comprenant une partie supérieure et une partie inférieure. Le procédé comprend les étapes suivantes :
- chauffage du ou des flans de GMT ;
- mise en place du ou des inserts et du ou des flans de GMT dans la partie inférieure du moule, le ou au moins un des flans étant au contact de la face supérieure ou inférieure du ou d’au moins un des inserts ;
- fermeture du moule par la mise en position de la partie supérieure sur la partie inférieure, le moule n’étant pas chauffé,
- compression du ou des inserts et du ou des flans de GMT, entraînant le fluage du ou des flans de GMT sous l’effet de la pression, de sorte que le ou au moins un des inserts est surmoulé.
Le procédé est remarquable en ce que l’insert ou au moins un des inserts comprend au moins un relief s’étendant depuis une de ses faces et en ce que :
- lors de la mise en place du ou des inserts dans le moule, ce ou au moins un de ces derniers est en appui contre le ou au moins un des flans de GMT par le ou les reliefs s’étendant depuis leur face inférieure, et/ou en ce que le ou au moins un des flans de GMT est en appui sur le ou au moins un des reliefs s’étendant depuis la face supérieure du ou d’au moins un des inserts.
Ainsi lorsque l’insert 1 présente des reliefs 5a sur sa face inférieure 7a destinée à être disposée en regard de la partie inférieure du moule 13, ou en regard d’un flan de SMC ou de GMT, et que ledit insert 1 est mis en place dans le moule, il va se poser en appui contre la paroi interne de la partie inférieure 13 du moule par le biais des reliefs 5a qui s’étendent depuis sa face inférieure 7a, ou contre la surface d’un flan de SMC ou de GMT. La présence d’au moins trois reliefs 5a non-alignés sur cette face inférieure 7a permet donc un appui stable et une orientation correcte de l’insert 1 dans le moule.
Lorsque l’insert 1 présente des reliefs 5b sur sa face supérieure 7b destinée à être disposée en regard de la partie supérieure 15 du moule, ou en regard d’un flan de SMC ou de GMT, et que le moule est fermé, l’insert 1 sera en contact avec la paroi interne partie supérieure 15 du moule ou avec la surface d’un flan de SMC ou de GMT.
Préférentiellement, l’insert 1 présente des reliefs 5 sur ses deux faces inférieure 7a et supérieure 7b, si bien que la fermeture du moule va fixer en position l’insert 1 dans le moule, par exemple dans une position centrale selon la hauteur du moule. L’invention est remarquable en ce qu’elle n’a pas besoin que le moule soit doté de moyens de positionnement de l’insert
1. Les moyens de positionnement dans le moule sont constitués par les reliefs 5 que l’insert 1 présente.
L’homme du métier aura avantage à ce que tous les reliefs 5 s’étendant depuis une des faces supérieure, inférieure, ou éventuellement latérale, de l’insert montrent une hauteur similaire. L’insert 1 sera alors positionné de sorte à ce que la face 7 portant lesdits reliefs 5 soit parallèle à la paroi du moule disposée en regard (ou d’un flan de SMC ou de GMT). Néanmoins, au besoin, l’homme du métier pourra privilégier une différence de hauteur entre reliefs d’une même face de l’insert en vue d’un positionnement oblique de l’insert 1 par rapport à au moins une des parois du moule et par conséquent à une des faces de la pièce, une fois moulée.
Sur les figures 1 à 4, les reliefs 5 portés par l’insert 1 se présentent sous forme de bandes de tôle embouties 19 (voir figure 4) découpées dans le corps 9 de l’insert 1 et présentant deux extrémités reliées audit corps. Ce type de relief est avantageux en ce qu’il crée des zones de fluage 21 permettant le passage de la matière plastique ou composite au travers de l’insert, et favorise l’ancrage de l’insert 1 dans la pièce hybride. Les voies de fluage de la matière au travers de l’insert 1 et plus précisément de ses reliefs 5 sont illustrées sur les figures 2 et 3.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention illustré à la figure 4, le corps 9 de l’insert 1 présente au moins un trou de fluage 23, ou ajourage, autorisant le passage du matériau plastique ou composite au travers de l’insert 1 lors de l’opération de surmoulage. Cette configuration est particulièrement utile pour assurer un bon ancrage de l’insert dans le matériau plastique qui le recouvre. Elle peut être adoptée que les reliefs présentent des voies de fluage de la matière associées, ou non. On voit que selon l’invention, l’insert peut présenter à la fois des voies de fluage 21 associées aux reliefs 5 et des trous de fluage 23 non-associés aux reliefs.
De préférence, des voies de fluage 21 sont associées aux reliefs 5. L’opération de formation du ou des reliefs 5 va créer un trou 21 dans le corps 9 de l’insert 1. Ceci est, par exemple, le cas lorsque la mise en forme des reliefs comprend des opérations de poinçonnage et ou de découpage de la tôle formant l’insert 1. Par exemple, comme illustré sur la figure 5, le relief 5 peut être un trou bordé 25, c’est-à-dire un ajourage 27 entouré d’un rebord 29, le rebord 29 formant le relief 5 pour le positionnement de l’insert 1. L’ajourage 27 formant la voie de fluage 21 associée au relief 5.
Selon un autre mode de réalisation illustré en figure 6, le relief 5 peut être constitué par une ou plusieurs patte 31 découpées dans la tôle formant le corps 9 l’insert 1 et pliées. La voie de fluage 21 associée au relief 5 est constituée par l’ajourage 33 créé par le découpage-pliage de la ou desdites pattes 31.
Selon une autre mise en oeuvre préférée de l’invention illustrée sur la figure 7, le ou les reliefs de l’insert 5 sont réalisés par emboutissage de sorte à ce que leur mise en forme ne crée pas de voie de fluage (ou trous) dans la tôle formant le corps 9 de l’insert. Les reliefs 5 peuvent se présenter sous forme de bosses 35 circulaires ou allongées, ou sous forme de nervures s’étendant sur tout ou partie de l’insert 1 selon n’importe quelle direction. Lorsque l’invention met en oeuvre de tels reliefs 5, l’homme du métier aura avantage à utiliser un insert 1 présentant également des trous de fluage 23.
Avantageusement et comme illustré sur les figures 2 et 3, la hauteur « h >>, présentée par le ou les reliefs 5 s’étendant depuis une face 7 de l’insert 1, est égale à l’épaisseur « e >> de la couche de matériau 17 plastique ou composite, surmoulée sur ladite face 7 de l’insert 1. Néanmoins, il peut arriver dans certains cas que lors de l’opération de surmoulage, le matériau (ou résine) injecté dans le moule s’infiltre entre le moule et les extrémités des reliefs 5 posées en appuis contre les parois du moule. Ainsi, selon une définition de l’invention, la hauteur « h >> présentée par le ou les reliefs 5, telle que mesurée depuis la face 7 de l’insert 1 de laquelle ils s’étendent, correspond à au moins 90 % de l’épaisseur de la couche de matériau plastique ou composite, surmoulée sur ladite face 7 de l’insert, de préférence au moins 95 %, de préférence encore au moins 98%. En d’autres termes, la hauteur « h >> présentée par le ou les reliefs 5, telle que mesurée depuis la face 7 de l’insert 1 de laquelle ils s’étendent, est inférieure ou égale à l’épaisseur « e >> de la couche de matériau 17 plastique ou composite, surmoulée sur ladite face 7 de l’insert 1. L’invention permet de bénéficier de l’effet ressort de la tôle et ne nécessite pas un ajustage précis des côtes.
La pièce hybride 11 selon l’invention peut être réalisée en matériaux plastique ou en matériau composite, de préférence en matériau composite. Le matériau composite sélectionné peut être un matériau composite thermoplastique ou thermodurcissable. Les matériaux composites sont définis dans le cadre de l’invention comme présentant une matrice polymère et un ou plusieurs éléments de renforcement. Les éléments de renforcement comprennent ou sont constitués par des fibres ou un mélange de fibres sélectionnées parmi les fibres de verre, de carbone, de céramique, de graphite, naturelles telles que des fibres de lin, de chanvre ou de bambou, de polymères organiques tels que des fibres de polyester. De préférence les fibres des éléments de renforcement sont des fibres de verre.
La matrice polymère thermoplastique sera avantageusement sélectionnée parmi un ou plusieurs matériaux choisis entre les polypropylènes (PP), les polyphtalamides (PPA), les polyétheréthercétones (PEEK), les polysulfures de phénylène (PPS), les polyamides-imide (PAI), les polyétherimides (PEI), les polyarylamides (PAA), ou les polyamides (PA) tel que par exemple du polyamide 6 (PA 6 ou polycaprolactame) ou du polyamide 6.6 (PA 6.6 ou polyhexaméthylène adipamide).
La matrice polymère thermodurcissable sera avantageusement sélectionnée parmi les polyesters insaturés, les polyuréthanes, les vinylesters ou les polyépoxydes.
L’insert peut être totalement ou partiellement noyé dans le matériau plastique ou composite. Dans une mise en oeuvre préférée de l’invention, l’insert 1 est en partie surmoulé. Ainsi, préférentiellement, l’insert 1 présente une partie surmoulée sur au moins une de ses faces et une partie libre en ce qu’elle est non recouverte de matériau (ou résine). Avantageusement, la partie libre 3 et la partie destinée à être surmoulée sont agencées pour s’étendre perpendiculairement l’une par rapport à l’autre comme illustré sur les figures 1,3 et 4.
En effet, selon une mise en oeuvre préférée de l’invention (non représentée), la pièce hybride est un plancher de charge d’un véhicule automobile. De préférence, ledit plancher est en matériau composite. Par exemple, le plancher de charge est en polyester chargé en fibres de verre. Le plancher comprend avantageusement une bordure métallique destinée à être soudée à la partie arrière du soubassement du véhicule, comme c’est le cas pour les planchers de charge entièrement en métal. Cette bordure métallique est constituée par un ou plusieurs inserts selon l’invention, de sorte à ce que le ou les inserts soient partiellement surmoulés dans le plancher et présentent une partie noyée dans le matériau plastique ou composite et une partie externe destinée à être soudée.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le plancher de charge comprend une pluralité d’inserts, au moins un étant disposé sur chacun de ses bords. Le ou les inserts sont préférentiellement en acier et se présentent sous forme d’une tôle emboutie et/ou sous forme de profilés. L’insert peut également être en aluminium ou en magnésium. Par exemple, et tel que décrit dans le document WO2014/131967, les inserts forment un cadre. Les inserts disposés en partie avant et arrière du plancher sont des emboutis et les deux parties latérales sont des profilés. La partie du plancher arrière, en matériau composite uniquement présente des nervures de rigidification et éventuellement une cavité destinée à recevoir la roue de secours.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Pièce hybride (11) pour véhicule automobile comprenant au moins un insert (1) métallique surmoulé dans une couche de matériau (17) plastique ou composite, l’insert (1) comprenant un corps (9) montrant une face supérieure (7b) et une face inférieure (7a), et étant au moins en partie recouvert sur au moins une de ses faces (7a, 7b) par une couche dudit matériau (17) plastique ou composite d’une épaisseur définie; la pièce (11) étant caractérisée en ce que l’insert (1) comprend au moins un relief (5) s’étendant depuis une de ses faces (7a, 7b) et en ce que la hauteur présentée par le ou les reliefs (5) est inférieure ou égale à l’épaisseur de ladite couche de matériau plastique ou composite, surmoulée sur ladite face (7a, 7b) de l’insert (1).
  2. 2. Pièce hybride (11) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’insert (1) comprend au moins un relief (5) s’étendant depuis chacune de ses faces inférieure (7a) et supérieure (7b) et/ou en ce que l’insert (1) métallique comprend au moins trois reliefs (5) non-alignés s’étendant depuis une de ses faces (7a, 7b), de préférence depuis chacune de ses faces (7a, 7b).
  3. 3. Pièce hybride (11) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu’au moins un relief (5) est combiné à une voie de fluage (21) permettant le passage du matériau plastique ou composite au travers dudit insert (1) lors de l’opération de surmoulage.
  4. 4. Pièce hybride (11) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l’insert (1) comprend en outre au moins un trou de fluage (23) permettant le passage du matériau plastique ou composite au travers dudit insert (1) lors de l’opération de surmoulage.
  5. 5. Pièce hybride (11) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les reliefs (5) se présentent sous forme de bosses (35), de nervures, de trous bordés (25), de pattes (31) découpées et pliées depuis le corps (9) de l’insert (1) et/ou sous forme de bandes (19) de tôle embouties découpées dans le corps (9) de l’insert (1) et présentant deux extrémités reliées audit corps (9).
  6. 6. Pièce hybride (11) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu’elle constitue un plancher de charge en matériau composite comportant une bordure métallique destinée à être soudée à la partie arrière du soubassement d’un véhicule automobile, de préférence la bordure métallique est une partie libre d’un insert métallique partiellement surmoulé dans le matériau composite dont est constitué le plancher.
  7. 7. Véhicule caractérisé en ce qu’il comprend au moins une pièce hybride (11) selon l’une des revendications 1 à 6.
  8. 8. Insert (1) pour pièce hybride (11) selon l’une des revendications 3 à 6, l’insert comprenant un corps (9) montrant une face supérieure (7b) et une face inférieure (7a) et étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins un relief (5) s’étendant depuis une de ses faces (7a, 7b), et en ce qu’au moins un relief (5) est combiné à une voie de fluage (21) permettant le passage du matériau plastique ou composite au travers dudit insert (1) lors d’une opération de surmoulage dudit insert (1).
  9. 9. Procédé de fabrication d’une pièce hybride (11) selon l’une des revendications 1 à 6, ladite pièce hybride (11) comprenant au moins un insert (1) métallique au moins en partie surmoulé dans une couche de matériau (17) plastique ou composite, le procédé utilisant un moule comprenant une partie inférieure (13) et une partie supérieure (15), et comprenant les étapes suivantes :
    - mise en place du ou des inserts (1 ) dans la partie inférieure (13) du moule,
    - fermeture du moule par mise en position de la partie supérieure (15) sur la partie inférieure (13); et
    - injection du matériau (17) plastique ou composite dans le moule ;
    le procédé est caractérisé en ce que l’insert (1) ou au moins un des inserts (1) comprend au moins un relief (5a, 5b) s’étendant depuis une de ses faces et en ce que :
    - lors de l’opération de mise en place du ou des inserts (1) dans le moule, ce ou ces derniers sont posés en appui contre la partie inférieure (13) dudit moule par le ou les reliefs (5a) s’étendant depuis leur face inférieure (7a) disposée en regard de la partie inférieure (13) du moule, et/ou en ce que
    - lors de la fermeture du moule, le ou les inserts (1) sont en contact avec la partie supérieure (15) du moule par le ou les reliefs (5b) s’étendant depuis leur face supérieure (7b) disposée en regard de la partie supérieure (15) du moule.
  10. 10. Procédé de fabrication d’une pièce hybride selon l’une des revendication 1 à 6, ladite pièce hydride comprenant au moins un insert au moins en partie surmoulé par un ou plusieurs flans de mélange de moulage en feuille (SMC) ou de matériau composite feutre de verre - matière thermoplastique (GMT), le procédé utilisant un moule comprenant une partie supérieure et une partie inférieure et comprenant les étapes suivantes :
    - mise en place du ou des inserts et du ou des flans de SMC ou de GMT dans la partie inférieure du moule, le ou au moins un des flans étant au contact de la face supérieure ou inférieure du ou d’au moins un des inserts ;
    - fermeture du moule par la mise en position de la partie supérieure sur la partie inférieure ;
    - compression du ou des inserts et du ou des flans de SMC ou de GMT, de sorte que le ou au moins un des inserts est surmoulé par ledit ou lesdits flans ;
    le procédé est caractérisé en ce que l’insert ou au moins un des inserts comprend au moins un relief s’étendant depuis une de ses faces et en ce que :
    - lors de la mise en place du ou des inserts dans le moule, ce ou au moins un de ces derniers est en appui contre le ou au moins un des flans de SMC ou de GMT par le ou les reliefs s’étendant depuis leur face inférieure, et/ou en ce que le ou au moins un des flans de SMC ou de GMT est en appui sur le ou au moins un des reliefs s’étendant depuis la face supérieure du ou d’au moins un des inserts.
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