FR3125456A1 - Composite material overmolding process - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de surmoulage de matériau composite comprenant les étapes suivantes : on fournit une pièce en matériau composite (12) comportant une matrice faite d’un premier matériau polymère et des fibres de renfort ; on fournit un second matériau polymère thermoplastique ; on fournit une source laser adaptée à produire un faisceau laser (14) et on oriente ledit faisceau laser (14) contre la surface (11) de ladite pièce en matériau composite (12) de manière à ablater ledit premier matériau polymère de ladite matrice à ladite surface, tandis que des fibres de renfort (20) sont mises à nu à ladite surface ; et,- on surmoule, dans ledit second matériau polymère, un élément (44) sur ladite surface ablatée de manière à pouvoir relier ensemble ledit élément (44) et ladite pièce en matériau composite (12), tandis que ledit second polymère noie lesdites fibres de renfort mises à nu (20). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1The present invention relates to a composite material overmolding method comprising the following steps: providing a composite material part (12) comprising a matrix made of a first polymeric material and reinforcing fibers; providing a second thermoplastic polymer material; a laser source adapted to produce a laser beam (14) is provided and said laser beam (14) is directed against the surface (11) of said part made of composite material (12) so as to ablate said first polymer material from said matrix at said surface, while reinforcing fibers (20) are exposed on said surface; and,- an element (44) is overmoulded in said second polymer material on said ablated surface so as to be able to connect said element (44) and said composite material part (12) together, while said second polymer embeds said fibers bare reinforcements (20). Figure to be published with abstract: Fig. 1

Description

Procédé de surmoulage de matériau compositeComposite material overmolding process

La présente invention se rapporte à un procédé de surmoulage de matériau composite.The present invention relates to a composite material overmolding method.

En particulier, l'invention vise à améliorer les caractéristiques mécaniques d'un ensemble obtenu en surmoulant un élément en polymère thermoplastique sur une pièce en matériau composite.In particular, the invention aims to improve the mechanical characteristics of an assembly obtained by overmolding an element made of thermoplastic polymer onto a part made of composite material.

Le surmoulage consiste à venir mouler un élément sur une pièce déjà ébauchée. Ainsi, en plasturgie, il est bien connu d'insérer des pièces métalliques à l'intérieur d'un moule d'injection et de venir ensuite injecter un matériau polymère thermoplastique au moins partiellement autour de l'insert métallique.Overmolding consists of molding an element on a part that has already been roughed out. Thus, in plastics processing, it is well known to insert metal parts inside an injection mold and then to inject a thermoplastic polymer material at least partially around the metal insert.

Ainsi par exemple, on surmoule les poignées d'un outil pour améliorer le confort de saisie, on surmoule des pièces métalliques pour pouvoir les isoler du courant électrique, et bien d'autres pièces encore pour différentes raisons techniques.Thus, for example, the handles of a tool are overmolded to improve grip comfort, metal parts are overmolded to be able to insulate them from the electric current, and many other parts for various technical reasons.

Usuellement, lorsque l'on surmoule des pièces métalliques, on les enrobe au moins partiellement du matériau polymère. De la sorte, le matériau polymère adhère suffisamment à la pièce métallique après refroidissement pour en être solidaire, sans risque de séparation ultérieure.Usually, when metal parts are overmolded, they are coated at least partially with the polymer material. In this way, the polymer material adheres sufficiently to the metal part after cooling to be integral with it, without risk of subsequent separation.

Aussi, selon d'autres applications, on surmoule des pièces en matériau polymère elles-mêmes, ou encore en matériau composite. Il s'agit par exemple de réaliser des zones de fixation sur des pièces en matériau composite.Also, according to other applications, parts are overmoulded in polymer material themselves, or else in composite material. This involves, for example, making fixing zones on parts made of composite material.

On pourra se référer notamment au document FR 3 083 160, lequel divulgue un tel exemple de mise en œuvre.Reference may be made in particular to document FR 3 083 160, which discloses such an example of implementation.

Là également, l'élément surmoulé vient enrober des parties de la pièce et en l'espèce, à travers un orifice ménagé à cet effet.Here too, the overmolded element coats parts of the part and in this case, through an orifice provided for this purpose.

Aussi, l'élément surmoulé, est parfaitement solidaire de la paroi en matériau composite sans que le problème de l'adhérence ne se pose.Also, the overmolded element is perfectly secured to the composite material wall without the problem of adhesion arising.

En revanche, dans certaines applications où l'on vient surmouler un élément à la surface d’une pièce en matériau composite, un problème d'adhérence se pose.On the other hand, in certain applications where an element is overmoulded on the surface of a composite material part, an adhesion problem arises.

Aussi, il a été imaginé de préchauffer significativement le composite pour obtenir un mélange intime entre le polymère surmoulé et le polymère du composite. Toutefois, cette possibilité n'est offerte que dans le cas de pièces composites mises en œuvre avec une matrice en polymère thermoplastique. Dans le cas des polymères thermodurcissable, le polymère ne se ramollit plus lorsqu'on le chauffe.Also, it was imagined to significantly preheat the composite to obtain an intimate mixture between the overmolded polymer and the polymer of the composite. However, this possibility is only offered in the case of composite parts implemented with a thermoplastic polymer matrix. In the case of thermosetting polymers, the polymer no longer softens when heated.

Partant, il existe un besoin pour améliorer la liaison entre un élément surmoulé et une pièce en matériau composite sur laquelle on le surmoule.Consequently, there is a need to improve the connection between an overmolded element and a part made of composite material on which it is overmolded.

Dans le but de résoudre ce problème, il est proposé un procédé de surmoulage de matériau composite caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : on fournit une pièce en matériau composite comportant une matrice faite d’un premier matériau polymère et des fibres de renfort noyées à l’intérieur de ladite matrice ; on fournit un second matériau polymère, ledit second matériau polymère étant thermoplastique ; on fournit une source laser adaptée à produire un faisceau laser et on oriente ledit faisceau laser contre la surface de ladite pièce en matériau composite de manière à ablater ledit premier matériau polymère de ladite matrice à ladite surface, tandis que des fibres de renfort sont mises à nu à ladite surface. Et, on surmoule, dans ledit second matériau polymère, un élément sur ladite surface ablatée de manière à pouvoir relier ensemble ledit élément et ladite pièce en matériau composite, tandis que ledit second polymère noie lesdites fibres de renfort mises à nu.With the aim of solving this problem, a composite material overmolding process is proposed, characterized in that it comprises the following steps: a part made of composite material is provided comprising a matrix made of a first polymer material and fibers of reinforcement embedded inside said matrix; providing a second polymeric material, said second polymeric material being thermoplastic; a laser source suitable for producing a laser beam is provided and said laser beam is oriented against the surface of said composite material part so as to ablate said first polymeric material from said matrix to said surface, while reinforcing fibers are placed at bare on said surface. And, an element is overmoulded in said second polymer material on said ablated surface so as to be able to connect together said element and said part made of composite material, while said second polymer embeds said exposed reinforcing fibers.

Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans le traitement de la surface du matériau composite au moyen d'un faisceau laser. Grâce au laser, on procède à la décomposition du matériau polymère en surface de la pièce et non pas seulement à un ramollissement du matériau. De la sorte, on met à nu les fibres de renfort du matériau composite et le second matériau polymère thermoplastique vient alors ultérieurement, enrober ces fibres. En conséquence, lorsque le matériau polymère thermoplastique se refroidit, et par conséquent se rigidifie, l'élément surmoulé est mieux ancré sur la pièce en matériau composite.Thus, one characteristic of the invention resides in the treatment of the surface of the composite material by means of a laser beam. Thanks to the laser, one proceeds to the decomposition of the polymer material on the surface of the part and not only to a softening of the material. In this way, the reinforcing fibers of the composite material are exposed and the second thermoplastic polymer material then subsequently coats these fibers. Consequently, when the thermoplastic polymer material cools, and consequently stiffens, the overmolded element is better anchored to the part made of composite material.

En outre, grâce au laser on peut venir décomposer un matériau polymère thermodurcissable thermodurci et mettre également à nu les fibres de renfort. Aucun autre moyen ne permet d’ablater un tel matériau polymère thermodurci.In addition, thanks to the laser, it is possible to decompose a thermoset thermosetting polymer material and also expose the reinforcing fibers. There is no other way to ablate such a thermoset polymer material.

Selon un mode de mise en œuvre de l'invention particulièrement avantageux, on oriente ledit faisceau laser contre une portion de surface de ladite pièce en matériau composite, tandis qu’une portion desdites fibres de renfort est mise à nu. Et on surmoule localement ledit élément sur ladite portion de surface, tandis que ledit second polymère noie ladite portion de fibres de renfort mises à nu. Grâce au faisceau laser, il est possible d'agir très localement à la surface de la pièce composite et très précisément sur la zone que l'on souhaite surmouler. Et partant, on met à nu localement les fibres du composite. En effet, le faisceau laser est aisément orientable et focalisable sur une zone réduite, comparativement aux autres techniques de traitement de surface, et notamment aux techniques mettant en œuvre des plasmas.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, said laser beam is oriented against a surface portion of said composite material part, while a portion of said reinforcing fibers is exposed. And said element is locally overmolded on said surface portion, while said second polymer embeds said portion of exposed reinforcing fibers. Thanks to the laser beam, it is possible to act very locally on the surface of the composite part and very precisely on the area that one wishes to overmold. And therefore, the fibers of the composite are exposed locally. Indeed, the laser beam is easily orientable and focusable on a reduced area, compared to other surface treatment techniques, and in particular to techniques using plasmas.

Selon un mode de réalisation particulier, ledit premier matériau polymère est thermoplastique. Autrement dit, la matrice polymère du matériau composite est thermoplastique. De la sorte, on réalise un ensemble mécanique, un élément surmoulé plus une pièce composite, lequel ensemble est alors aisément recyclable.According to a particular embodiment, said first polymer material is thermoplastic. In other words, the polymer matrix of the composite material is thermoplastic. In this way, a mechanical assembly is produced, a molded element plus a composite part, which assembly is then easily recyclable.

Par ailleurs, le premier matériau polymère se ramollit dans la zone d'interaction entre le faisceau laser et le composite, et partant, les deux polymères thermoplastiques de l'élément et de la pièce diffusent au moins partiellement l'un dans l'autre et provoque un meilleur accrochage après refroidissement.Furthermore, the first polymer material softens in the zone of interaction between the laser beam and the composite, and hence the two thermoplastic polymers of the element and of the part at least partially diffuse into each other and causes better adhesion after cooling.

Selon une caractéristique de mise en œuvre de l'invention particulièrement avantageuse, ladite source laser émet un rayonnement électromagnétique dans le domaine de l’ultraviolet. Grâce à une telle source laser, le polymère peut être ablaté relativement sélectivement par rapport aux fibres de renfort qu'il imprègne. Autrement dit, le rayonnement laser interagit essentiellement avec le polymère et n’affecte pas les fibres. Aussi, le rayonnement ultraviolet interagit avec le polymère et conduit à sa décomposition photochimique.According to a particularly advantageous implementation characteristic of the invention, said laser source emits electromagnetic radiation in the ultraviolet range. Thanks to such a laser source, the polymer can be ablated relatively selectively with respect to the reinforcing fibers that it impregnates. In other words, the laser radiation essentially interacts with the polymer and does not affect the fibers. Also, ultraviolet radiation interacts with the polymer and leads to its photochemical decomposition.

Pour ce faire, on utilise par exemple un laser à excimère.To do this, for example, an excimer laser is used.

D’autres types de laser peuvent être mis en œuvre en fonction des types de matériaux polymères du composite et des fibres qu’il inclut.Other types of laser can be implemented depending on the types of polymer materials of the composite and the fibers it includes.

Préférentiellement, on fournit un moule d’injection présentant un logement pour insérer ladite pièce en matériau composite et pour surmouler ledit élément sur ladite surface ablatée. Le moule d’injection, ou outillage, comprend deux parties adaptées à venir en appliquent l’une contre l’autre. Et l’une des parties présente le logement dans lequel on vient insérer la pièce en matériau composite lorsque les deux parties sont écartées l’une de l’autre. Ensuite, on applique les deux parties l’une contre l’autre pour former une chambre étanche incluant la pièce en matériau composite. Puis on peut injecter le polymère thermoplastique à l’état visqueux dans ladite chambre pour former l’élément surmoulé.Preferably, an injection mold is provided having a housing for inserting said part made of composite material and for overmolding said element on said ablated surface. The injection mould, or tooling, comprises two parts adapted to be applied against each other. And one of the parts has the housing in which the composite material part is inserted when the two parts are separated from each other. Then, the two parts are applied against each other to form a sealed chamber including the composite material part. Then the thermoplastic polymer can be injected in the viscous state into said chamber to form the overmolded element.

Avantageusement, ledit moule d’injection présente des organes de chauffage pour fournir de l’énergie thermique à ladite pièce en matériau composite. Le réchauffement de la pièce en matériau composite permet, dans certaines circonstances, de ramollir au surplus le matériau polymère de la matrice et ainsi, favoriser l’adhésion du second matériau polymère visqueux et chaud. De surcroît, grâce au réchauffement du matériau composite, et par conséquent des fibres à nu, le second matériau polymère vient d’autant mieux les noyer.Advantageously, said injection mold has heating members to supply thermal energy to said composite material part. Heating the part made of composite material makes it possible, in certain circumstances, to soften the polymer material of the matrix in addition and thus promote the adhesion of the second viscous and hot polymer material. In addition, thanks to the heating of the composite material, and consequently of the bare fibers, the second polymer material drowns them all the better.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, mais non limitatif, ledit moule d’injection présente des organes de déformation pour pouvoir déformer au moins partiellement ladite pièce en matériau composite. De tels organes permettent de façonner plus précisément la pièce en matériau composite durant le surmoulage lorsque cela est nécessaire. Une telle possibilité n’est bien évidemment possible que lorsque le matériau polymère de la matrice du matériau composite est thermoplastique.According to a particularly advantageous but non-limiting embodiment, said injection mold has deformation members in order to be able to at least partially deform said part made of composite material. Such members make it possible to shape the composite material part more precisely during overmolding when necessary. Such a possibility is obviously only possible when the polymer material of the matrix of the composite material is thermoplastic.

D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
est une vue schématique partielle en perspective d’une pièce en matériau composite traité selon le procédé conforme à l’invention dans une première phase ;
est une vue schématique partielle en perspective de la pièce illustrée sur la au terme de la première phase ;
est une vue schématique partielle en coupe droite de la pièce illustrée sur la en prise à l’intérieur d’un dispositif permettant de mettre en œuvre le procédé selon l’invention à travers une seconde phase ;
est une vue schématique partielle du produit obtenu au terme de la seconde phase ; et,
est une vue d’un logigramme du procédé conforme à l’invention.
Other particularities and advantages of the invention will become apparent on reading the description given below of particular embodiments of the invention, given by way of indication but not limitation, with reference to the appended drawings in which:
is a partial schematic perspective view of a part made of composite material treated according to the process in accordance with the invention in a first phase;
is a schematic partial perspective view of the part shown in the at the end of the first phase;
is a schematic partial cross-sectional view of the part shown in the engaged inside a device making it possible to implement the method according to the invention through a second phase;
is a partial schematic view of the product obtained at the end of the second phase; And,
is a view of a flowchart of the method according to the invention.

La montre partiellement une extrémité 10 d’une pièce méplate en matériau composite 12. La pièce méplate 12 présente une surface supérieure 11 opposée à une surface inférieure 13.There partially shows one end 10 of a flat part made of composite material 12. The flat part 12 has an upper surface 11 opposite a lower surface 13.

Ainsi, selon une première étape 15, conforme au procédé selon l’invention, on fournit ladite pièce méplate 12.Thus, according to a first step 15, in accordance with the method according to the invention, said flat part 12 is provided.

Le matériau composite est ici fait d’une matrice en polyester thermodurcissable à l’intérieur de laquelle est noyé un textile en trois dimensions fait de fibres d’aramide. Le polyester ici mis en œuvre est ainsi un polyester insaturé. D’autres types de composites peuvent être mis en œuvre, avec une matrice polymère en époxyde ou en vinylester, tandis que les fibres sont des fibres de verre ou de carbone.The composite material here is made of a thermosetting polyester matrix inside which is embedded a three-dimensional textile made of aramid fibers. The polyester used here is thus an unsaturated polyester. Other types of composites can be implemented, with an epoxy or vinyl ester polymer matrix, while the fibers are glass or carbon fibers.

Le composite est usuellement formé à chaud, puis refroidit pour devenir rigide tandis que le polymère de la matrice réticule.The composite is usually hot formed, then cools to stiffness as the matrix polymer crosslinks.

Aussi, la illustre, au-dessus de l’extrémité 10 de la pièce méplate 12, un faisceau laser 14 focalisé par une lentille 16 à l’intérieur d’une zone rectangulaire 18 de l’extrémité 10 de la pièce 12.Also, the illustrates, above the end 10 of the flat part 12, a laser beam 14 focused by a lens 16 inside a rectangular zone 18 of the end 10 of the part 12.

Le faisceau laser 14 est obtenu par une source laser associant un amplificateur optique avec une cavité optique. Le laser est ici un laser utilisant un milieu solide, un grenat d’aluminium et d’yttrium : YAG. Ce laser émet un rayonnement électromagnétique dans l’ultraviolet.The laser beam 14 is obtained by a laser source associating an optical amplifier with an optical cavity. The laser here is a laser using a solid medium, an aluminum and yttrium garnet: YAG. This laser emits electromagnetic radiation in the ultraviolet.

D’autres types de laser, à gaz, les lasers excimère émettent dans l’ultraviolet et peuvent être mis en œuvre.Other types of laser, gas, excimer lasers emit in the ultraviolet and can be implemented.

Ainsi, le faisceau laser 14 est orienté selon une direction sensiblement normale à la surface supérieure 11 de la pièce méplate 12 et, conformément à une deuxième étape 17 de mise en œuvre du procédé selon invention, il est entraîné en translation pas à pas, selon les composantes perpendiculaires entre elles X, Y, de manière à couvrir l’entière surface supérieure 11 définie par la zone rectangulaire 18.Thus, the laser beam 14 is oriented in a direction substantially normal to the upper surface 11 of the flat part 12 and, in accordance with a second step 17 of implementing the method according to the invention, it is driven in translation step by step, according to the mutually perpendicular components X, Y, so as to cover the entire upper surface 11 defined by the rectangular area 18.

L’interaction entre le faisceau laser 14 et le matériau polymère du composite 12 conduit à une décomposition photochimique du matériau et à son ablation. Autrement dit, le faisceau laser 14 vient briser les liaisons moléculaires du matériau polymère.The interaction between the laser beam 14 and the polymer material of the composite 12 leads to photochemical decomposition of the material and its ablation. In other words, the laser beam 14 breaks the molecular bonds of the polymer material.

Le matériau est alors dénaturé et éjecté sous forme de gaz et de fragments moléculaires. Cette ablation du polymère s’opère sur une épaisseur variable en fonction du temps d’exposition du matériau au faisceau 14.The material is then denatured and ejected in the form of gas and molecular fragments. This ablation of the polymer takes place over a variable thickness depending on the exposure time of the material to the beam 14.

Ainsi, comme illustré sur la , après que le faisceau laser 14 a balayé toute la surface supérieure 11 correspondant à la zone rectangulaire 18 de l’extrémité 10 de la pièce méplate 12, le polyester thermodurcissable a été ablaté et des fibres entrecroisées 20 sont mises à nu.Thus, as illustrated in the , after the laser beam 14 has scanned the entire upper surface 11 corresponding to the rectangular zone 18 of the end 10 of the flat part 12, the thermosetting polyester has been ablated and the intersecting fibers 20 are exposed.

Grâce au laser ici utilisé, le matériau polymère a été dénaturé et éjecté localement sans affecter les fibres de la zone rectangulaire 18, sur une faible épaisseur. Partant, la pièce méplate 12 présente un creusement 23 dans la zone rectangulaire 18, à l’intérieur duquel viennent s’étendre les fibres entrecroisées 20.Thanks to the laser used here, the polymer material has been denatured and ejected locally without affecting the fibers of the rectangular zone 18, over a small thickness. Therefore, the flat part 12 has a hollow 23 in the rectangular zone 18, inside which the intersecting fibers 20 extend.

On se rapportera à présent sur la montrant en coupe droite, un moule d'injection 22 comprenant une partie inférieure 25 présentant un logement 24, et au-dessus une partie supérieure 26.We will now refer to the showing in cross section, an injection mold 22 comprising a lower part 25 having a housing 24, and above an upper part 26.

Le logement 24 est de forme parallélépipédique rectangle et il présente un fond 27 et des dimensions identiques à celles de la pièce méplate 12, et ce, au jeu fonctionnel près, de manière à pouvoir l’accueillir à l'intérieur.The housing 24 is of rectangular parallelepipedic shape and it has a bottom 27 and dimensions identical to those of the flat part 12, and this, except for the functional clearance, so as to be able to accommodate it inside.

Aussi, la pièce méplate 12 est ajustée à l’intérieur du logement 24, la surface inférieure 13 en appui contre le fond 27 de manière à ce que la zone rectangulaire 18 de la surface supérieure 11, apparaisse en regard de la partie supérieure 26 du moule d’injection 22. La partie supérieure 26 est mobile en translation verticale suivant une suffisamment grande amplitude pour pouvoir porter la pièce méplate 12 à l’intérieur du logement 24.Also, the flat piece 12 is fitted inside the housing 24, the lower surface 13 bearing against the bottom 27 so that the rectangular zone 18 of the upper surface 11 appears opposite the upper part 26 of the injection mold 22. The upper part 26 is movable in vertical translation along a sufficiently large amplitude to be able to carry the flat part 12 inside the housing 24.

Selon une variante de réalisation, la partie inférieure 25 est équipée d’organes de chauffage étendus autour du logement 24 de manière à pouvoir fournir de l’énergie thermique à la pièce méplate 12.According to a variant embodiment, the lower part 25 is equipped with heating elements extended around the housing 24 so as to be able to supply thermal energy to the flat part 12.

Aussi, on observera que la surface supérieure 11 de la pièce méplate 12 vient à l’affleurement du logement 24 et dans le plan de joint 28 défini par la face supérieure 30 de la partie inférieure 25 du moule 22.Also, it will be observed that the upper surface 11 of the flat part 12 is flush with the housing 24 and in the joint plane 28 defined by the upper face 30 of the lower part 25 of the mold 22.

A l’opposé, la partie supérieure 26 du moule injection 22 présente une face inférieure 32 dans laquelle est ménagée une empreinte de moulage 34. Aussi, un canal d’injection 36 débouche dans cette empreinte de moulage 34.Conversely, the upper part 26 of the injection mold 22 has a lower face 32 in which is made a molding cavity 34. Also, an injection channel 36 opens into this molding cavity 34.

Ici, sur la , l’empreinte de moulage 34 présente une forme parallélépipédique rectangle et elle est centrée sur le logement 24. Plus précisément, elle vient ici en regard de la zone rectangulaire 18 de la pièce méplate 12.Here on the , the molding cavity 34 has a rectangular parallelepipedal shape and it is centered on the housing 24. More precisely, it comes here opposite the rectangular zone 18 of the flat part 12.

Selon une troisième étape 38 conforme à l’invention, on fournit un polymère thermoplastique, et en l’espèce un polyester thermoplastique. De la sorte, ce polyester thermoplastique aura une plus grande affinité avec le polyester thermodurcissable de la pièce méplate 12. Et par conséquent, il y adhèrera beaucoup mieux.According to a third step 38 in accordance with the invention, a thermoplastic polymer is provided, and in this case a thermoplastic polyester. In this way, this thermoplastic polyester will have a greater affinity with the thermosetting polyester of the flat piece 12. And consequently, it will adhere to it much better.

Ainsi, selon une quatrième étape 40, ce polyester thermoplastique est acheminé à l’état chaud et visqueux à travers le canal d’injection 36 de la partie supérieure 26 du moule d’injection 22, après que le moule d’injection 22 a été abaissé selon la flèche F, sa face inférieure 32 en applique contre la face supérieure 30 de la partie inférieure 25.Thus, according to a fourth step 40, this thermoplastic polyester is conveyed in the hot and viscous state through the injection channel 36 of the upper part 26 of the injection mold 22, after the injection mold 22 has been lowered according to the arrow F, its lower face 32 bears against the upper face 30 of the lower part 25.

Ainsi, la face inférieure 32 vient s’appliquer également contre la surface supérieure 11, partiellement, autour de la zone rectangulaire 18 de la pièce méplate 12. De la sorte, l’empreinte de moulage 34 forme une chambre étanche en regard du creusement 23.Thus, the lower face 32 also comes to rest against the upper surface 11, partially, around the rectangular zone 18 of the flat part 12. In this way, the molding cavity 34 forms a sealed chamber facing the digging 23 .

Le polyester thermoplastique est alors injecté à l’intérieur de l’empreinte de moulage 34 et il se répand ainsi dans la chambre étanche pour venir s’étendre dans le creusement 23 et imprégner les fibres mises à nu 20.The thermoplastic polyester is then injected inside the molding cavity 34 and it thus spreads in the sealed chamber to extend into the hollow 23 and impregnate the exposed fibers 20.

Selon la variante de réalisation précitée visant à fournir de l’énergie thermique à la pièce méplate 12, le polyester thermoplastique visqueux et chaud présente alors une meilleure adhésion au polymère de la pièce 12. On observera que cette adhésion est encore accentuée lorsque le polymère de la pièce composite est un polymère thermoplastique. Dans ce cas en effet, les deux polymères peuvent diffuser l’un dans l’autre à leur interface.According to the aforementioned embodiment aimed at supplying thermal energy to the flat part 12, the viscous and hot thermoplastic polyester then exhibits better adhesion to the polymer of the part 12. It will be observed that this adhesion is further accentuated when the polymer of the composite part is a thermoplastic polymer. In this case, the two polymers can diffuse into each other at their interface.

La partie supérieure 26 du moule d’injection 22 est alors maintenue contre la partie inférieure 25, durant une phase de refroidissement du polyester thermoplastique. À l’issue de cette phase, le polymère est alors rigide.The upper part 26 of the injection mold 22 is then held against the lower part 25, during a cooling phase of the thermoplastic polyester. At the end of this phase, the polymer is then rigid.

Préférentiellement, la partie supérieure 26 du moule d’injection 22 est équipée d’un circuit de refroidissement pour pouvoir accélérer le refroidissement du matériau polymère et ainsi, sa rigidification.Preferably, the upper part 26 of the injection mold 22 is equipped with a cooling circuit in order to be able to accelerate the cooling of the polymer material and thus its stiffening.

Ainsi, dans une ultime étape 42, la partie supérieure 26 du moule d’injection 22 est relevée, tandis que la pièce méplate 12, surmontée d’un élément supplémentaire 44 est retirée de la partie inférieure 25 du moule 22Thus, in a final step 42, the upper part 26 of the injection mold 22 is raised, while the flat part 12, surmounted by an additional element 44 is removed from the lower part 25 of the mold 22

Elle est ainsi représentée sur la .It is thus represented on the .

L’élément supplémentaire 44 est alors parfaitement solidaire de la pièce méplate 12 grâce à l’extension des fibres mises à nu 20 dans l’élément supplémentaire 44. Autrement dit, l’élément supplémentaire 44 et la pièce méplate 12 sont fermement liés ensemble et plus résistants à la séparation que ne le seraient un élément surmoulé sur une pièce composite selon une méthode traditionnelle sans traitement de surface avec un laser.The additional element 44 is then perfectly secured to the flat part 12 thanks to the extension of the exposed fibers 20 in the additional element 44. In other words, the additional element 44 and the flat part 12 are firmly linked together and more resistant to separation than would be an element overmolded on a composite part using a traditional method without surface treatment with a laser.

L’élément supplémentaire 44, surmoulé ici sur la pièce méplate 12, est un exemple de mise en œuvre à titre illustratif.The additional element 44, molded here on the flat part 12, is an example of implementation for illustrative purposes.

Bien évidemment, le procédé selon l’invention peut être adapté pour relier ensemble tout élément en matériau thermoplastique à une pièce en matériau composite quelque soit sa forme.Of course, the method according to the invention can be adapted to connect together any element made of thermoplastic material to a part made of composite material, whatever its shape.

De surcroît, d’autres matériaux polymères peuvent êtres mis en œuvre, y compris des matériaux thermoplastiques pour le matériau composite.In addition, other polymeric materials can be implemented, including thermoplastic materials for the composite material.

Aussi, lorsque la pièce composite présente une matrice thermoplastique, le moule d’injection peut être équipé d’organes de déformation pour pouvoir déformer au moins partiellement la pièce en matériau composite durant le surmoulage. Cette possibilité est également offerte par les organes de chauffage précités de la partie inférieure 25.Also, when the composite part has a thermoplastic matrix, the injection mold can be equipped with deformation members to be able to at least partially deform the part made of composite material during overmoulding. This possibility is also offered by the aforementioned heating elements of the lower part 25.

Claims (8)

Procédé de surmoulage de matériau composite caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
- on fournit une pièce en matériau composite (12) comportant une matrice faite d’un premier matériau polymère et des fibres de renfort noyées à l’intérieur de ladite matrice ;
- on fournit un second matériau polymère, ledit second matériau polymère étant thermoplastique ;
- on fournit une source laser adaptée à produire un faisceau laser (14) et on oriente ledit faisceau laser (14) contre la surface (11) de ladite pièce en matériau composite (12) de manière à ablater ledit premier matériau polymère de ladite matrice à ladite surface, tandis que des fibres de renfort (20) sont mises à nu à ladite surface ; et,
- on surmoule, dans ledit second matériau polymère, un élément (44) sur ladite surface ablatée de manière à pouvoir relier ensemble ledit élément (44) et ladite pièce en matériau composite (12), tandis que ledit second polymère noie lesdites fibres de renfort mises à nu (20).
Composite material overmolding process characterized in that it comprises the following steps:
- a composite material part (12) comprising a matrix made of a first polymeric material and reinforcing fibers embedded inside said matrix is provided;
- a second polymer material is provided, said second polymer material being thermoplastic;
- a laser source adapted to produce a laser beam (14) is provided and said laser beam (14) is oriented against the surface (11) of said part made of composite material (12) so as to ablate said first polymer material from said matrix at said surface, while reinforcing fibers (20) are exposed at said surface; And,
- an element (44) is overmoulded in said second polymer material on said ablated surface so as to be able to connect together said element (44) and said composite material part (12), while said second polymer embeds said reinforcing fibers exposed (20).
Procédé de surmoulage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’on oriente ledit faisceau laser (14) contre une portion (18) de surface (11) de ladite pièce en matériau composite (12), tandis qu’une portion desdites fibres de renfort est mise à nu, et en ce qu’on surmoule localement ledit élément (44) sur ladite portion de surface, tandis que ledit second polymère noie ladite portion de fibres de renfort mises à nu.Overmolding process according to Claim 1, characterized in that the said laser beam (14) is oriented against a portion (18) of the surface (11) of the said part made of composite material (12), while a portion of the said fibers of reinforcement is exposed, and in that said element (44) is locally overmolded on said surface portion, while said second polymer embeds said portion of exposed reinforcing fibers. Procédé de surmoulage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier matériau polymère est thermoplastique.Overmolding process according to Claim 1 or 2, characterized in that the said first polymeric material is thermoplastic. Procédé de surmoulage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier matériau polymère est thermodurci.Overmolding process according to Claim 1 or 2, characterized in that the said first polymeric material is thermoset. Procédé de surmoulage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite source laser émet un rayonnement électromagnétique dans le domaine de l’ultra-violet.Overmolding process according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the said laser source emits electromagnetic radiation in the ultraviolet range. Procédé de surmoulage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’on fournit un moule d’injection (22) présentant un logement (24) pour insérer ladite pièce en matériau composite (12) et pour surmouler ledit élément (44) sur ladite surface ablatée.Overmolding process according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that an injection mold (22) is provided having a housing (24) for inserting the said part made of composite material (12) and for overmolding the said element (44) on said ablated surface. Procédé de surmoulage selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moule d’injection (22) présente des organes de chauffage pour fournir de l’énergie thermique à ladite pièce en matériau composite (12).Overmolding process according to Claim 6, characterized in that the said injection mold (22) has heating elements for supplying thermal energy to the said part made of composite material (12). Procédé de surmoulage selon les revendications 3 et 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit moule d’injection présente des organes de déformation pour pouvoir déformer au moins partiellement ladite pièce en matériau composite.Overmolding process according to Claims 3 and 6 or 7, characterized in that the said injection mold has deformation members in order to be able to at least partially deform the said part made of composite material.
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