FR3078008A1 - Systeme de thermoformage et procede associe - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de thermoformage d'une feuille (12) de matériau thermoplastique, le système comprenant : - un dispositif de chauffage de la feuille (12) ; - un outil de conformage, définissant une surface de moulage destinée à recevoir la feuille (12) ; et - un dispositif de déplacement de la feuille (12), propre à déposer la feuille (12) chauffée sur l'outil de conformage. Le système comprend en outre un dispositif de fixation disposé au voisinage d'un bord de la surface de moulage, comprenant une structure d'appui (54) définissant des orifices d'aspiration (60), et au moins une pompe à vide connectée fluidiquement aux orifices (60). Le dispositif de fixation est destiné à fixer une région (59) de la feuille (12) contre la structure d'appui (54), à l'écart de la surface de moulage, au cours du dépôt de la feuille (12) sur l'outil de conformage.
Description
Système de thermoformage et procédé associé
La présente invention concerne un système de thermoformage d’une feuille de matériau thermoplastique, le système comprenant :
- un dispositif de chauffage de la feuille ;
- un outil de conformage, définissant une surface de moulage destinée à recevoir la feuille ; et
- un dispositif de déplacement de la feuille, propre à déposer la feuille chauffée sur l’outil de conformage.
L’invention concerne également un procédé de thermoformage.
Le système s’applique en particulier au thermoformage de feuilles en matériau thermoplastique pour un véhicule automobile. La feuille de matériau thermoplastique est notamment composée d’un matériau utilisé comme isolant sonore, du type désigné sous l’appellation « masse lourde >>.
Un tel système de thermoformage est utilisé afin mettre en forme la feuille de matériau thermoplastique avant de l’utiliser, par exemple avant de l’installer dans l’habitacle du véhicule automobile. La feuille est chauffée pour la rendre malléable, puis est déposée sur un outil de conformage présentant une surface de moulage adaptée, sur laquelle la feuille refroidit et adopte la forme voulue.
Dans certains cas, la surface de moulage comporte des reliefs variés et significatifs, notamment lorsque la feuille est une masse lourde destinée à équiper un revêtement d’habitacle de véhicule automobile. Le dépôt de la feuille malléable sur l’outil de conformage peut alors entraîner des déformations préjudiciables lorsque la hauteur sur laquelle se fait le dépôt est trop importante.
Pour pallier ce problème, il est connu d’employer un dispositif de dépôt comprenant une tête mobile adaptée pour compenser les variations de hauteur de la surface de moulage. Un tel dispositif est par exemple décrit dans le document EP 2 836 350 B1.
Ce dispositif peut encore être amélioré. En effet, lors du dépôt de la feuille sur l’outil de conformage, des glissements de la feuille sur la surface de moulage peuvent se produire, ce qui entraîne la formation de déformations et de plis qui persistent une fois la feuille solidifiée.
Il est donc souhaitable de fournir un dispositif de thermoformage permettant de déposer la feuille de matériau thermoplastique sans créer de déformations qui peuvent compromettre l’aspect final de la feuille.
Ainsi, l’invention a pour objet un système de thermoformage du type précité, caractérisé en ce que le système comprend en outre un dispositif de fixation disposé au voisinage d’un bord de la surface de moulage, le dispositif de fixation comprenant une structure d’appui définissant des orifices d’aspiration, et au moins une pompe à vide connectée fluidiquement aux orifices, le dispositif de fixation étant destiné à fixer une région de la feuille contre la structure d’appui, à l’écart de la surface de moulage, au cours du dépôt de la feuille sur l’outil de conformage.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, le système de thermoformage présente l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) indépendamment ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
- la structure d’appui comprend au moins deux pavillons distincts, répartis le long du bord de la surface de moulage, les orifices d’aspiration s’ouvrant dans une paroi respective de chaque pavillon ;
- la structure d’appui définit au moins un relief, les orifices s’ouvrant sur le relief ;
- chaque relief est une cavité s’ouvrant dans la structure d’appui, la cavité définissant au moins un bord et un fond, les orifices d’aspiration s’ouvrant au voisinage du fond ;
- le dispositif de déplacement de la feuille comprend un tablier mobile et une bande de convoyage portée par le tablier et destinée à recevoir la feuille ;
- le dispositif de déplacement comprend une tête de dépôt située à une extrémité du tablier et mobile en rotation par rapport au tablier ; et
- la feuille comprend un matériau de type masse lourde.
L’invention a également pour objet un procédé de thermoformage d’une feuille de matériau thermoplastique, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d’un système de thermoformage tel que décrit plus haut, ainsi que d’une feuille de matériau thermoplastique ;
- chauffage de la feuille par le dispositif de chauffage;
- fixation d’une région de la feuille, l’étape de fixation comprenant le placement de la région de la feuille en regard du dispositif de fixation, l’activation de la pompe, la formation d’un flux d’air à travers les orifices d’aspiration et le maintien de la région contre la surface d’appui ; et
- dépôt de la feuille sur la surface de moulage par le dispositif de déplacement, le maintien de la région contre la structure d’appui se poursuivant pendant l’étape de dépôt.
Selon des modes de réalisation particuliers, le procédé selon l’invention présente l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) indépendamment ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
- la structure d’appui définit au moins un relief, les orifices d’aspiration s’ouvrant sur le relief, la feuille épousant au moins partiellement chaque relief au cours du maintien de la région contre la structure d’appui ; et
- la région de la feuille est une région extrémale, s’étendant à une distance inférieure ou égale à 10 mm d’un bord de la feuille.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
- les figures 1 à 3 sont des vues de côté d’un système de thermoformage selon l’invention, lors de phases successives de mise en oeuvre d’un procédé de thermoformage ;
- la figure 4 est une vue de face du système des figures 1 à 3 ; et
- les figures 5 et 6 sont des vues en coupe de détails d’un dispositif de fixation du système de thermoformage des figures 1 à 4.
Un système 10 de thermoformage d’une feuille 12 de matériau thermoplastique est représenté sur les figures 1 à 4. Le système 10 de thermoformage est destiné à donner une forme désirée à la feuille 12, de manière durable.
La feuille 12 comprend par exemple un matériau de type «masse lourde», destiné à la réalisation d’une pièce d’isolation acoustique, en particulier une pièce de revêtement d’un plancher ou d’un tablier d’habitacle d’un véhicule automobile, et/ou pour la réalisation d’une pièce d’habillage, notamment pour un véhicule automobile.
Une telle feuille 12 présente généralement une masse surfacique élevée, supérieure à 1 kg/m2, notamment comprise entre 2 kg/m2 et 9 kg/m2, et une masse volumique élevée, de l’ordre de 2000 kg/m3.
Par exemple, la feuille 12 est réalisée en matériau thermoplastique à base de polyoléfine, de copolymère d’éthylène et d’acétate de vinyle, de polymère éthylène propylène diène monomère (EPDM), ou d’un mélange de ces polymères. La feuille 12 comprend également de préférence des charges, par exemple à base de craie ou de sulfate de baryum.
Avantageusement, la feuille 12 est destinée, après le thermoformage par le système 10, à être rapportée dans un moule de moussage, où elle sera associée à une mousse, par exemple une mousse de polyuréthane, pour constituer une pièce d’isolation acoustique de type « masse-ressort ».
Le système 10 comprend un dispositif de déplacement 14 de la feuille 12, ainsi qu’un dispositif de chauffage 16 et un outil de conformage 18 de la feuille 12 situé sensiblement sous le dispositif de chauffage 16.
Le dispositif de déplacement 14 est propre à recevoir la feuille 12 depuis un dispositif de chargement (non représenté), et à la déplacer entre le dispositif de chargement et une position de chauffage représentée sur la figure 1, puis à effectuer le dépôt de la feuille 12 sur l’outil de conformage 18, comme représenté sur les figures 2 et
3.
Le dispositif de déplacement 14 comprend un tablier 20 mobile et une bande de convoyage 22 montée sur le tablier 20.
Le tablier 20 est de forme sensiblement plane, et s’étend selon une direction longitudinale X-X’ entre une première extrémité 24 et une deuxième extrémité 26. Le tablier 20 est monté sur un bâti fixe (non représenté), de manière mobile en translation selon la direction longitudinale X-X’.
La bande de convoyage 22 est destinée à recevoir la feuille 12 et à la convoyer entre la première extrémité 24 et la deuxième extrémité 26 du tablier 20. La bande de convoyage 22 est montée tendue autour d’au moins deux rouleaux 28 rotatifs par rapport au tablier 20, et entraînés par exemple par un premier moteur porté par le tablier 20. La bande de convoyage 22 est ainsi adaptée pour convoyer la feuille 12 selon la direction longitudinale X-X’, jusqu’à la deuxième extrémité 26 du tablier 20, afin de déposer la feuille 12 sur l’outil de conformage 18.
Avantageusement, le dispositif de déplacement 14 comprend en outre une tête de dépôt 30 destinée à améliorer la précision du dépôt de la feuille 12 sur l’outil de conformage 18. La tête de dépôt 30 est montée sur le tablier, au niveau de la deuxième extrémité 26, de manière mobile en rotation par rapport au tablier 20 autour d’une liaison pivot 32 située à une extrémité proximale 34 de la tête de dépôt 30. La rotation de la tête de dépôt 30 est par exemple entraînée par un deuxième moteur porté par le tablier 20. Elle est par exemple contrôlée par ordinateur afin de réduire le temps d’opération.
La rotation de la tête de dépôt 30 par rapport au tablier permet d’accommoder des variations de hauteur de l’outil de conformage 18 et ainsi de maîtriser la hauteur de dépôt de la feuille 12.
La tête de dépôt 30 comprend au moins un organe de dépôt 36 de la feuille 12, situé à une extrémité distale 38 de la tête, adapté pour déposer la feuille 12 de manière prédéterminée et contrôlée sur l’outil de conformage 18. L’organe de dépôt 36 comprend par exemple au moins un rouleau et/ou une roue dentée, propre à dérouler la feuille 12 à une vitesse contrôlée, au-delà de l’extrémité distale 38 de la tête de dépôt 30.
Le dispositif de chauffage 16 de la feuille 12 comporte un support 40 mobile entre une position haute et une position basse, et une source 42 de chaleur, notamment une source de rayonnement infrarouge, portée par le support 40, propre à chauffer la feuille
12. La position haute, visible sur les figures 2 à 4, est une position de repos dans laquelle la source 42 est à l’écart de la feuille 12. La position basse, représentée sur la figure 1, est une position d’utilisation de la source 42, dans laquelle la source 42 est située en regard de la feuille 12, à une distance plus faible qu’en position haute. Le dispositif de chauffage 16 est configuré pour émettre un rayonnement infrarouge suffisant en position basse pour chauffer rapidement et rendre malléable la feuille 12.
L’outil de conformage 18 définit une surface de moulage 44 destinée à recevoir la feuille 12 chauffée. La surface de moulage 44 présente une forme identique à la forme désirée pour la feuille 12 après refroidissement. La surface de moulage 44 définit notamment des reliefs 46, en particuliers des creux et/ou des bosses, destinés à être épousés par la feuille 12 malléable, et reproduits par la feuille 12 après son durcissement par refroidissement.
Avantageusement, la surface de moulage 44 est pleine. Elle est dépourvue d’orifices d’aspiration de la feuille 12.
Le système 10 de thermoformage comprend en outre un dispositif de fixation 50 disposé au voisinage d’un bord 52 de la surface de moulage 44, à l’écart latéralement de la surface de moulage 44. Le bord 52 est celui destiné à recevoir initialement la feuille 12 lors du dépôt sur l’outil de conformage 18.
Le dispositif de fixation 50 comprend une structure d’appui 54 définissant un espace interne 56, ainsi qu’une pompe 58 à vide, reliée fluidiquement à l’espace interne 56.
Le dispositif de fixation 50 est destiné à fixer une région 59 de la feuille 12 contre la structure d’appui 54, de façon à empêcher des glissements de la feuille 12 lors du dépôt sur la surface de moulage 44.
A cet effet, la structure d’appui 54 définit une pluralité d’orifices d’aspiration 60 reliant fluidiquement l’espace interne 56 et l’extérieur de la structure d’appui 54. Ainsi, la formation d’une dépression dans l’espace interne 56 sous l’action de la pompe 58 provoque l’écoulement d’un flux d’air 62 depuis l’extérieur vers l’espace interne 56 à travers chaque orifice 60, comme représenté sur la figure 5.
La pompe 58 est par exemple une pompe à vide à palettes actionnée par un moteur, adaptée pour aspirer l’air avec un débit élevé, par exemple supérieur à 80 m3/h. La pompe 58 est connectée fluidiquement à l’espace interne 56 de la structure d’appui 54 par au moins un tuyau 64 étanche.
La structure d’appui 54 du dispositif de fixation 50 comprend par exemple au moins un pavillon 66, et avantageusement une pluralité de pavillons 66 répartis le long du bord 52 de la surface de moulage 44.
Par exemple, les pavillons 66 sont des caisses métalliques présentant une forme sensiblement parallélépipédique ou en portion de cylindre. Les orifices d’aspiration 60 s’ouvrent dans au moins une paroi respective de chaque pavillon 66.
Les pavillons 66 définissent l’espace interne 56 de la structure d’appui 54, sur lequel débouchent les orifices d’aspiration 60. L’écoulement du flux d’air 62 entraîne la feuille 12 au contact de la structure d’appui 54, notamment au contact du ou de chaque pavillon 66, comme représenté sur la figure 6. La dépression abaisse alors la pression dans l’espace interne 56 en dessous de la pression atmosphérique Po. La différence entre les pressions dans l’espace interne 56 et à l’extérieur, qui s’exercent respectivement sur des faces opposées de la feuille 12, maintient le contact entre la feuille 12 et la structure d’appui 54 tant que la pompe 58 fonctionne.
Selon un mode de réalisation, chaque pavillon 66 définit au moins un relief 68, les orifices d’aspiration 60 s’ouvrant dans une surface du relief 68.
Par exemple, le relief 68 est une bosse présentant un sommet, les orifices d’aspiration 60 étant situés au voisinage du sommet. Dans ce cas, le dispositif de fixation 50 est adapté pour maintenir la feuille 12 en contact avec chaque bosse de chaque pavillon 66 sous l’effet de la dépression. Cette configuration augmente une surface de contact entre la feuille 12 et la structure d’appui 54, puisque la feuille 12 malléable épouse une surface externe de la bosse.
Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 5 et 6, chaque relief 68 est une cavité définissant des bords 70 et un fond 72, les orifices d’aspiration 60 étant situés au voisinage du fond 72 de la cavité.
Le dispositif de fixation 50 est alors apte à maintenir la feuille 12 au contact des bords 70 de la cavité sous l’effet de la dépression. La feuille 12 et les bords 70 de la cavité définissent avec le fond 72 de la cavité un espace intermédiaire 74 isolé de l’extérieur, dans lequel se forme également la dépression. La dépression dans l’espace intermédiaire 74 maintient la feuille 12 contre les bords 70, de manière similaire au fonctionnement d’une ventouse.
Un procédé de thermoformage de la feuille 12 mettant en œuvre le système 10 va maintenant être décrit.
Au cours d’une étape préliminaire non représentée, au moins une feuille 12, avantageusement une pluralité de feuilles 12 identiques, est fournie et placée dans le dispositif de chargement.
Le dispositif de déplacement 14 est déplacé selon la direction longitudinale X-X’ pour être positionné au voisinage du dispositif de chargement. Une unique feuille 12 est chargée sur la bande convoyeuse 22 par le dispositif de chargement.
Le procédé comprend ensuite une étape de chauffage, au cours de laquelle le dispositif de déplacement 14 est déplacé selon la direction longitudinale jusqu’à la position de chauffage représentée sur la figure 1. Le dispositif de chauffage 16 est abaissé en position basse, avec la source de rayonnement infrarouge disposée en regard de la feuille 12. La source 42 est alors allumée de manière à chauffer la feuille 12 et à la rendre malléable. Après un temps de chauffe déterminé en fonction des caractéristiques de la feuille 12, par exemple compris entre 10 s et 50 s la source 42 est éteinte et le dispositif de chauffage 16 est remonté en position haute.
Le procédé comprend ensuite une étape de fixation, au cours de laquelle le dispositif de déplacement 14 est déplacé selon la direction longitudinale X-X’ jusqu’à ce que la tête de dépôt 30 soit située au même niveau que le bord 52 et le dispositif de fixation 50 selon la direction longitudinale X-X’. La tête de dépôt 30 est alors abaissée de manière à permettre la descente d’une région 59 de la feuille 12 en regard du dispositif de fixation 50. La région 59 est notamment une région extrémale, voisine d’un bord de la feuille 12. Ainsi, la région 59 extrémale s’étend à une distance inférieure ou égale à 10 mm d’un bord de la feuille 12.
La pompe 58 à vide du dispositif de fixation 50 est activée, et forme une dépression dans l’espace interne 56 de la structure d’appui 54, ce qui provoque un flux d’air 62 à travers les orifices d’aspiration 60. Le flux d’air 62 entraîne la région 59 de la feuille 12 contre la structure d’appui 54. La dépression dans l’espace interne 56 maintient la région 59 de la feuille 12 au contact de la structure d’appui 54 au cours des étapes suivantes.
Le procédé comprend ensuite une étape de dépôt de la feuille 12 sur la surface de moulage 44. Au cours de l’étape de dépôt la feuille 12 est progressivement convoyée par la bande de convoyage 22 en direction de la deuxième extrémité 26 du tablier 20, et déposée par l’organe de dépôt 36 sur la surface de moulage 44. Le tablier se déplace progressivement selon la direction longitudinale X-X’, parcourant la surface de moulage 44 depuis le bord 52. La tête de dépôt 30 se déplace en rotation par rapport au tablier 20 pour que son extrémité distale 38 équipée de l’organe de dépôt 36 parcoure les reliefs 46 de la surface de moulage 44.
Pendant toute la phase de dépôt, la pompe 58 est maintenue active, de sorte que le dispositif de fixation 50 maintient la région 59 de la feuille 12 au voisinage du bord 52. Ainsi, la feuille 12 ne peut pas glisser sur la surface de moulage 44 au cours du dépôt, ce qui permet d’éviter de former des plis.
Avantageusement, la feuille 12 est juste posée sans être aspirée sur la surface de moulage 44. Ceci garantit qu’elle adopte une forme adéquate, sans étirement excessif.
En variante, la feuille 12 est également aspirée contre la surface de moulage 44 pendant le dépôt.
Une fois l’étape de dépôt terminée, la pompe 58 est stoppée, et la feuille 12 refroidit sur la surface de moulage 44 et en adopte la forme de manière durable.
Le système de thermoformage 10 décrit plus haut permet donc de prévenir l’apparition de plis et de déformations intempestifs sur la feuille 12 dus à des glissements au cours du dépôt. Il présente du plus un encombrement réduit et ne comporte pas de pièces mobiles, ce qui simplifie son fonctionnement et augmente sa résistance. Il permet ainsi d’obtenir une bonne reproductibilité ainsi que des cadences de fonctionnement 10 élevées.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. -Système (10) de thermoformage d’une feuille (12) de matériau thermoplastique, le système comprenant :- un dispositif de chauffage (16) de la feuille (12) ;- un outil de conformage (18), définissant une surface de moulage (44) destinée à recevoir la feuille (12) ; et- un dispositif de déplacement (14) de la feuille (12), propre à déposer la feuille (12) chauffée sur l’outil de conformage (18), caractérisé en ce que le système (10) comprend en outre un dispositif de fixation (50) disposé au voisinage d’un bord (52) de la surface de moulage (44), le dispositif de fixation (50) comprenant une structure d’appui (54) définissant des orifices d’aspiration (60), et au moins une pompe (58) à vide connectée fluidiquement aux orifices (60), le dispositif de fixation (50) étant destiné à fixer une région (59) de la feuille (12) contre la structure d’appui (54), à l’écart de la surface de moulage (44), au cours du dépôt de la feuille (12) sur l’outil de conformage (18).
- 2. - Système (10) selon la revendication 1, dans lequel la structure d’appui (54) comprend au moins deux pavillons (66) distincts, répartis le long du bord (59) de la surface de moulage (44), les orifices d’aspiration (60) s’ouvrant dans une paroi respective de chaque pavillon (66).
- 3. - Système (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la structure d’appui (54) définit au moins un relief (68), les orifices (60) s’ouvrant sur le relief (68).
- 4. - Système (10) selon la revendication 3, dans lequel chaque relief (68) est une cavité s’ouvrant dans la structure d’appui (54), la cavité définissant au moins un bord (72) et un fond (70), les orifices d’aspiration s’ouvrant au voisinage du fond.
- 5. - Système (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le dispositif de déplacement (14) de la feuille (12) comprend un tablier (20) mobile et une bande de convoyage (22) portée par le tablier (20) et destinée à recevoir la feuille (12).
- 6. - Système (10) selon la revendication 5, dans lequel le dispositif de déplacement (14) comprend une tête de dépôt (30) située à une extrémité (26) du tablier (20) et mobile en rotation par rapport au tablier (20).
- 7. - Système (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la feuille (12) comprend un matériau de type masse lourde.
- 8. - Procédé de thermoformage d’une feuille (12) de matériau thermoplastique, le procédé comprenant les étapes suivantes :- fourniture d’un système de thermoformage (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, ainsi que d’une feuille (12) de matériau thermoplastique ;- chauffage de la feuille (12) par le dispositif de chauffage (16) ;- fixation d’une région (59) de la feuille (12), l’étape de fixation comprenant le placement de la région (59) de la feuille (12) en regard du dispositif de fixation (50), l’activation de la pompe (58), la formation d’un flux d’air (62) à travers les orifices d’aspiration (60) et le maintien de la région (59) contre la surface d’appui (54) ; et- dépôt de la feuille (12) sur la surface de moulage (44) par le dispositif de déplacement (14), le maintien de la région (59) contre la structure d’appui (54) se poursuivant pendant l’étape de dépôt.
- 9. - Procédé selon la revendication 8, dans lequel la structure d’appui (54) définit au moins un relief (68), les orifices d’aspiration (60) s’ouvrant sur le relief (68), la feuille (12) épousant au moins partiellement chaque relief (68) au cours du maintien de la région (59) contre la structure d’appui (54).
- 10. - Procédé selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la région (59) de la feuille (12) est une région extrémale, s’étendant à une distance inférieure ou égale à 10 mm d’un bord de la feuille (12).1/5
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2018
- 2018-02-16 FR FR1851321A patent/FR3078008B1/fr active Active
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