FR3099078A1 - Ensemble de moulage à feuille métallique et procédé associé - Google Patents
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Abstract
Ensemble de moulage à feuille métallique et procédé associé L’invention concerne un ensemble de moulage (10) comprenant au moins une partie de moule (12) présentant une surface de moulage (20), une feuille métallique (14) et au moins un électroaimant (16). L’ensemble de moulage (10) comprend au moins un module à effet Peltier-Seebeck (18) adapté pour générer une différence de potentiel électrique à partir d’une différence de température, l’électroaimant (16) étant prévu pour s’aimanter en présence d’une différence de potentiel électrique générée par le module à effet Peltier-Seebeck (18), l’électroaimant (16) aimanté étant apte à maintenir la feuille métallique (14) contre la surface de moulage (20) de la partie de moule (12). Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne un ensemble de moulage comprenant au moins une partie de moule présentant une surface de moulage, une feuille métallique et au moins un électroaimant.
Il est courant en cas de moulage par injection arrière de fournir une feuille de matériau sous la forme d’un film contre une surface de moulage avant fermeture du moule et injection.
Cela permet notamment d’obtenir un élément moulé présentant une surface décorative.
Une première possibilité pour maintenir la feuille contre la surface de moulage consiste à presser localement la feuille contre la surface de moulage de manière à la maintenir en position.
Cependant, le positionnement correct de la feuille sur la surface de moulage n’est pas précis avec cette méthode.
Une deuxième possibilité consiste à fournir une feuille métallique et un électroaimant dans le moule et d’y appliquer un courant électrique à l’aide d’un générateur externe. L’électroaimant attire la feuille métallique contre la surface de moulage.
Cela permet d’obtenir un positionnement plus précis que précédemment.
Cependant, cela nécessite un générateur externe pour alimenter l’électroaimant.
Un but de l’invention est donc de proposer un ensemble de moulage dans lequel la feuille est précisément positionnée et sans générateur externe.
A cet effet l’invention a pour objet un ensemble de moulage du type précité, comprenant au moins un module à effet Peltier-Seebeck adapté pour générer une différence de potentiel électrique à partir d’une différence de température, l’électroaimant étant prévu pour s’aimanter en présence d’une différence de potentiel électrique générée par le module à effet Peltier-Seebeck, l’électroaimant aimanté étant apte à maintenir la feuille métallique contre la surface de moulage de la partie de moule.
Un tel ensemble de moulage ne nécessite donc pas un générateur externe pour permettre un positionnement correct de la feuille sur la surface de moulage.
L’ensemble de moulage peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérée(s) individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le module à effet Peltier-Seebeck et l’électroaimant sont agencés dans la partie de moule ;
- le module à effet Peltier-Seebeck comprend des connections électriques entre lesquelles s’étend la différence de potentiel électrique générée par le module à effet Peltier-Seebeck, les connexions électriques du module à effet Peltier-Seebeck étant connectées à des connections électriques d’une bobine de l’électroaimant ;
- la partie de moule est réalisée dans un matériau conducteur, par exemple en acier, l’électroaimant étant entouré au moins partiellement par une enveloppe en matériau paramagnétique ;
- le module à effet Peltier-Seebeck comprend une première face et une deuxième face opposée à la première face, la première face étant orientée vers la surface de moulage ;
- il comprend au moins un canal de refroidissement, la deuxième face du module à effet Peltier-Seebeck étant orientée vers le canal de refroidissement ;
- un fluide froid est prévu pour circuler dans le canal de refroidissement, le fluide froid ayant une température comprise entre 10°C et 80°C ;
- l’électroaimant comprend une première face faisant face à la surface de moulage ;
- la première face et la deuxième face du module à effet Peltier-Seebeck sont espacées d’une distance donnée et reliées par au moins un semi-conducteur dopé de type P et au moins un semi-conducteur dopé de type N.
L’invention concerne en outre un procédé de préparation d’un ensemble de moulage, comprenant les étapes suivantes : fourniture d’un ensemble de moulage tel que défini ci-dessus, placement de la feuille métallique contre la surface de moulage, et application d’une différence de température au niveau du module à effet Peltier-Seebeck, la feuille métallique étant alors maintenue contre la surface de moulage.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées :
- la figure 1 représente une vue schématique d’un ensemble de moulage selon un mode de réalisation de l’invention,
- [Fig 3] les figures 2 et 3 représentent des vues schématiques selon des coupes perpendiculaires l’une à l’autre d’un électroaimant et d’une enveloppe correspondante de l’ensemble de moulage de la figure 1.
Un ensemble de moulage 10 est représenté sur la figure 1.
L’ensemble de moulage 10 est, par exemple, destiné à être utilisé dans le cadre d’un procédé de surmoulage par injection.
L’ensemble de moulage 10 comprend ici au moins une partie de moule 12, une feuille métallique 14, au moins un électroaimant 16 et au moins un module à effet Peltier-Seebeck 18.
Dans l’exemple représenté, l’ensemble de moulage comprend, plus particulièrement, une partie de moule 12 et, par exemple, une partie de moule complémentaire (non représentée).
La partie de moule 12 et la partie de moule complémentaire définissent une cavité de moulage de la forme de la pièce à réaliser. La cavité comprend au moins une entrée de matière, par exemple, définie dans la partie de moule complémentaire.
La partie de moule 12 est réalisée dans un matériau conducteur, plus particulièrement en acier, plus particulièrement en acier à outils tel que de l’acier 1.2738 ou 1.2311.
Dans un mode de réalisation alternatif non représenté, la partie de moule 12 n’est pas réalisée dans un matériau conducteur.
La partie de moule 12 présente une surface de moulage 20.
La surface de moulage 20 est ici un évidemment de la partie de moule 12.
La surface de moulage 20 définit au moins partiellement la cavité de moulage.
La surface de moulage 20 présente ici un fond 21.
Le fond 21 s’étend, dans l’exemple représenté, dans une zone centrale de la surface de moulage 20.
Le fond 21 est sensiblement plan.
L’ensemble de moulage 10 comprend, en outre, un système de refroidissement.
Le système de refroidissement comprend ici au moins un canal de refroidissement 22 agencé dans la partie de moule 12 et prévu pour la circulation d’un fluide présentant une température comprise entre 10°C et 80°C.
Dans un mode de réalisation alternatif, le canal de refroidissement 22 n’est pas agencé dans la partie de moule 12 mais à proximité de celle-ci.
Par « feuille métallique 14 », on entend une feuille comprenant au moins un élément métallique, de préférence un élément métallique situé sur la face de la feuille métallique 14 en contact avec la partie de moule 12.
La feuille métallique 14 est par exemple constituée d’une couche métallique. En variante, la feuille métallique 14 est stratifiée et comprend une couche métallique et au moins une couche non métallique (plastique, bois…). Encore en variante, la feuille métallique 14 comprend une couche non métallique sur une face de laquelle un ou plusieurs éléments métalliques sont présents, par exemple un ou plusieurs éléments réalisés en encre métallique et imprimés sur la couche non métallique.
Chaque élément métallique de la feuille métallique 14 est, par exemple, réalisée en alliage ferromagnétique, par exemple, comprenant de l’acier et/ou des alliages de fer.
La feuille métallique 14 présente la forme d’un film apte à épouser la forme de la surface de moulage 20. Elle présente, par exemple, une épaisseur comprise entre 200 microns et deux millimètres.
La feuille métallique 14 est, par exemple, destinée à former une surface extérieure d’une pièce à fabriquer dans l’ensemble de moulage, préférentiellement par surmoulage par injection.
L’électroaimant 16 est prévu pour s’aimanter sous l’effet d’un courant électrique.
L’électroaimant 16 représenté plus en détail sur les figures 2 et 3 comprend un matériau ferromagnétique 43 et une bobine 44.
L’électroaimant 16 est agencé dans la partie de moule 12, plus particulièrement dans une cavité 23 correspondante définie dans la partie de moule 12. Ladite cavité 23 présente une forme et des dimensions sensiblement identiques à l’électroaimant 16, de sorte que l’électroaimant 16 est en contact avec la partie de moule 12 et est fixe dans la cavité.
Le matériau ferromagnétique 43 est, par exemple, constitué d’acier, par exemple, d’acier ferritique à faible teneur en carbone ou d’acier martensitique.
Le matériau ferromagnétique 43 est formé d’une pièce.
Le matériau ferromagnétique comprend un cœur 47.
Le cœur 47 du matériau ferromagnétique a dans l’exemple représenté la forme d’un barreau, ici cylindrique.
Le barreau s’étend entre une extrémité liée et une extrémité libre selon un axe principal. L’axe principal est par exemple perpendiculaire au fond 21.
Le matériau ferromagnétique 43 comprend en outre une partie cylindrique 48 entourant le cœur et une base 49 reliant la partie cylindrique 48 et le cœur 47.
La partie cylindrique 48 s’étend à distance, par exemple comprise entre 5 et 10 centimètres, du cœur 47.
La partie cylindrique 48 s’étend radialement en regard du cœur sur l’ensemble de la circonférence du cœur.
La base relie l’extrémité liée du barreau formant le cœur à une extrémité de la partie cylindrique. La base s’étend perpendiculairement à l’axe principal du barreau.
La base présente une forme circulaire.
Le matériau ferromagnétique 43 délimite une cavité 50 ouverte au niveau de l’extrémité libre du cœur 47.
La bobine 44 produit un champ magnétique lorsqu’elle est traversée par un courant électrique.
La bobine 44 est, par exemple, constitué d’au moins un, ici d’un, fil de cuivre.
La bobine 44 est enroulée autour du matériau ferromagnétique 43, plus particulièrement du cœur 47.
La bobine 44 est pourvue de connections électriques, ici de deux bornes.
La bobine 44 s’étend dans la cavité 50 délimitée par le matériau ferromagnétique 43.
Le matériau ferromagnétique 43 est prévu pour s’aimanter sous l’effet du champ magnétique produit par la bobine 44.
L’électroaimant 16 comprend avantageusement un couvercle 45 en matériau paramagnétique.
Le couvercle ferme la cavité 50 délimitée par le matériau ferromagnétique.
Dans un mode de réalisation particulier, une enveloppe 42 en matériau paramagnétique, par exemple en cuivre, entoure avantageusement au moins partiellement l’électroaimant 16. Plus particulièrement, l’enveloppe recouvre au moins la base 49 et la partie cylindrique 48 depuis la base 49 jusqu’au couvercle 45.
Cela permet notamment de ne pas transmettre l’aimantation au reste de l’ensemble de moulage.
L’électroaimant 16 comprend une première face 24.
La première face 24 fait face à la surface de moulage 20.
Plus particulièrement, la première face 24 s’étend parallèlement à une tangente du fond 21 de la surface de moulage 20.
La première face 24 est espacée de la surface de moulage 20 d’une distance comprise entre un millimètre et dix millimètres.
Alternativement, l’électroaimant 16 affleure de la partie de moule 12 au niveau de la surface de moulage 20. La première face 24 définit alors une partie de la surface de moulage 20 s’étendant dans la continuité de la surface de moulage 20 définie par la partie de moule 12.
Alternativement, l’électroaimant 16 a une première face 24 non droite de manière à suivre la forme de la surface de moulage 20.
L’électroaimant 16 comprend en outre une deuxième face 26 opposée à la première face 24. La deuxième face 26 s’étend face au canal de refroidissement 22.
Le module à effet Peltier-Seebeck 18 est un module adapté pour générer une différence de potentiel électrique à partir d’une différence de température.
Le module à effet Peltier-Seebeck 18 est agencé dans la partie de moule 12, plus particulièrement dans une cavité 28 correspondante définie dans la partie de moule 12. Ladite cavité 28 présente une forme et des dimensions sensiblement identiques au module à effet Peltier-Seebeck 18, de sorte que le module à effet Peltier-Seebeck 18 est en contact avec la partie de moule 12 et est fixe dans la cavité.
Le module à effet Peltier-Seebeck 18 s’étend à côté de l’électroaimant 16 selon une direction de la première face 24 de l’électroaimant16.
Le module à effet Peltier-Seebeck 18 comprend des connections électriques, par exemple deux bornes entre lesquelles s’étend la différence de potentiel électrique générée.
Les connexions électriques du module à effet Peltier-Seebeck 18 sont connectées aux connections électriques de la bobine de l’électroaimant 16.
Le module à effet Peltier-Seebeck 18 comprend une première face 30 et une deuxième face 32 opposé à la première face 30.
La première face 30 et la deuxième face 32 sont planes et parallèles l’une à l’autre.
La première face 30 et la deuxième face 32 sont superposables et sont agencées en regard l’une de l’autre selon une direction perpendiculaire auxdites faces.
La première face 30 et la deuxième face 32 sont rectangulaires.
La première face 30 et la deuxième face 32 sont espacées d’une distance donnée, ici comprise entre un millimètre et dix millimètres.
La première face 30 et la deuxième face 32 sont formées par une première et une deuxième plaques isolantes respectives 34, 36, par exemple, en céramique.
La première face 30 et la deuxième face 32, plus particulièrement la première plaque isolante 34 et la deuxième plaque isolante 36, sont reliées par au moins un semi-conducteur 38 dopé de type P et au moins un semi-conducteur 40 dopé de type N.
Plus particulièrement, la première plaque isolante 34 et la deuxième plaque isolante 36 sont reliées par une matrice de semi-conducteurs dopés de type P et de semi-conducteurs dopés de type N, lesdits semi-conducteurs dopés de type P et de type N étant agencés alternativement selon la matrice.
La première face 30 du module à effet Peltier-Seebeck 18 est orientée vers la surface de moulage 20. Plus particulièrement, la première face 30 fait face au fond 21 de la surface de moulage 20.
La deuxième face 32 du module à effet Peltier-Seebeck 18 est orientée vers le canal de refroidissement 22. Plus particulièrement, la deuxième face 32 fait face au canal de refroidissement 22.
Un procédé de préparation d’un ensemble de moulage va maintenant être décrit.
Ledit procédé comprend les étapes suivantes :
- fourniture d’un ensemble de moulage 10 tel que décrit précédemment,
- placement de la feuille métallique 14 contre la surface de moulage 20, et
-application d’une différence de température au niveau du module à effet Peltier-Seebeck 18.
Le placement de la feuille métallique 14 est réalisé, par exemple, par un bras robot ou un opérateur.
Il est réalisé avant l’application de la différence de température.
Plus particulièrement, au cours de l’application de la différence de température, un fluide froid circule dans le canal de refroidissement 22, entraînant une diminution de la température de la deuxième face 32 du module à effet Peltier-Seebeck 18.
Le fluide froid a une température comprise entre 10°C et 80°C, plus particulièrement comprise entre 40°C et 80°C.
Alternativement ou additionnellement, au moment du moulage, un fluide chaud est injecté dans la cavité de moulage, de sorte que la température de la surface de moulage 20 augmente, entraînant une augmentation de la température de la première face 30 du module à effet Peltier-Seebeck 18.
La température de la surface de moulage est, par exemple, comprise entre 180°C et 250°C.
La température de la surface de moulage dépend notamment du fluide chaud, ici du plastique, injecté dans l’ensemble de moulage.
Une différence de température s’installe donc entre la première face 30 et la deuxième face 32 du module à effet Peltier-Seebeck 18.
Cette différence est, par exemple, strictement supérieure à 10°C.
Cette différence de température est, par exemple, strictement inférieure à 20°.
La différence de température est, par exemple, modulable par modification de la température du fluide froid circulant dans le canal de refroidissement 22.
Le module à effet Peltier-Seebeck 18 génère alors une différence de potentiel électrique, plus particulièrement entre ses connections électriques.
Les connexions électriques du module à effet Peltier-Seebeck 18 étant connectées aux connections électriques de la bobine de l’électroaimant 16, un champ magnétique est généré par la bobine. L’électroaimant 16 s’aimante alors et maintient la feuille métallique 14 contre la surface de moulage 20 de la partie de moule 12.
L’électroaimant 16 est faiblement espacé de la feuille métallique 14 compte tenu de la distance de l’électroaimant 16 à la surface de moulage 20.
Dans un mode de réalisation alternatif, l’ensemble de moulage comprend une pluralité d’électroaimants répartis par rapport à la surface de moulage 20.
L’ensemble de moulage comprend un module Peltier-Seebeck alimentant l’ensemble des électroaimants ou une pluralité de modules Peltier-Seebeck, chaque module Peltier-Seebeck alimentant un ou plusieurs des électroaimants.
Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque la surface de moulage 20 est non plane, les électroaimants étant répartis de manière à adapter le maintien de la feuille métallique à la forme de la surface de moulage.
Un ensemble de moulage selon l’invention ne nécessite donc pas un générateur externe pour permettre un positionnement correct de la feuille sur la surface de moulage.
En effet, l’application d’une différence de température via la cavité de moulage et/ou le canal de refroidissement suffit à aimanter un matériau ferromagnétique apte à maintenir la feuille métallique contre la surface de moulage.
Claims (10)
- Ensemble de moulage (10) comprenant au moins une partie de moule (12) présentant une surface de moulage (20), une feuille métallique (14) et au moins un électroaimant (16), caractérisé en ce que l’ensemble de moulage (10) comprend au moins un module à effet Peltier-Seebeck (18) adapté pour générer une différence de potentiel électrique à partir d’une différence de température, l’électroaimant (16) étant prévu pour s’aimanter en présence d’une différence de potentiel électrique générée par le module à effet Peltier-Seebeck (18), l’électroaimant (16) aimanté étant apte à maintenir la feuille métallique (14) contre la surface de moulage (20) de la partie de moule (12).
- Ensemble de moulage selon la revendication 1, dans lequel le module à effet Peltier-Seebeck (18) et l’électroaimant (16) sont agencés dans la partie de moule (12).
- Ensemble de moulage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module à effet Peltier-Seebeck (18) comprend des connections électriques entre lesquelles s’étend la différence de potentiel électrique générée par le module à effet Peltier-Seebeck (18), les connexions électriques du module à effet Peltier-Seebeck (18) étant connectées à des connections électriques d’une bobine de l’électroaimant (16).
- Ensemble de moulage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie de moule (12) est réalisée dans un matériau conducteur, par exemple en acier, l’électroaimant (16) étant entouré au moins partiellement par une enveloppe (42) en matériau paramagnétique.
- Ensemble de moulage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le module à effet Peltier-Seebeck (18) comprend une première face (30) et une deuxième face (32) opposé à la première face (30), la première face (30) étant orientée vers la surface de moulage (20).
- Ensemble de moulage selon la revendication 5, comprenant au moins un canal de refroidissement (22), la deuxième face (32) du module à effet Peltier-Seebeck (18) étant orientée vers le canal de refroidissement (22).
- Ensemble de moulage selon la revendication 6, dans lequel un fluide froid est prévu pour circuler dans le canal de refroidissement (22), le fluide froid ayant une température comprise entre 10°C et 80°C.
- Ensemble de moulage selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel l’électroaimant (16) comprend une première face (24) faisant face à la surface de moulage (20).
- Ensemble de moulage selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel la première face (30) et la deuxième face (32) du module à effet Peltier-Seebeck (18) sont espacées d’une distance donnée et reliées par au moins un semi-conducteur dopé de type P (38) et au moins un semi-conducteur dopé de type N (40).
- Procédé de préparation d’un ensemble de moulage (10), comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d’un ensemble de moulage (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9,
- placement de la feuille métallique (14) contre la surface de moulage (20),
- application d’une différence de température au niveau du module à effet Peltier-Seebeck (18), la feuille métallique (14) étant alors maintenue contre la surface de moulage (20).
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2019
- 2019-07-23 FR FR1908334A patent/FR3099078B1/fr active Active
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