FR3130661A1

FR3130661A1 - Procede de fabrication d’un element moulant avec enlevement de matiere dans une zone poreuse et moule ainsi obtenu

Info

Publication number: FR3130661A1
Application number: FR2113865A
Authority: FR
Inventors: Romain CALVEL; Patrick ANDANSON; Pierre Chigros; Lionel LABEAU
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2041-12-17
Also published as: WO2023111220A1; FR3130661B1; EP4448202A1; CN118302266A

Abstract

L’invention concerne un procédé de fabrication d’un élément moulant (10) d’un moule de cuisson, ledit élément moulant étant fabriqué par un procédé de fabrication additif par dépôt de couches de poudre et fusion sélective des couches de poudre, l’élément moulant comprenant une surface intérieure moulante (12) et une surface extérieure (14) opposée à la surface intérieure moulante, et l’élément moulant comprenant au moins un évent (20) permettant un passage d’air entre la surface intérieure moulante et la surface extérieure de l’élément moulant, le procédé de fabrication étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :a) fabrication additive de l’élément moulant et d’au moins une zone poreuse dans cet élément moulant, la zone poreuse étant fabriquée de manière à présenter une densité de matière inférieure à la densité de matière de l’élément moulant en-dehors de cette zone poreuse, etb) réalisation par un procédé d’enlèvement de matière d’au moins un évent (20) dans la zone poreuse. Figure de l’abrégé : 4

Description

PROCEDE DE FABRICATION D’UN ELEMENT MOULANT AVEC ENLEVEMENT DE MATIERE DANS UNE ZONE POREUSE ET MOULE AINSI OBTENU

La présente invention est relative à la fabrication d’évents dans un moule de cuisson, et plus particulièrement dans un élément moulant d’un moule de cuisson d’un pneumatique.

Par pneumatique, il est désigné un bandage, notamment composé de différents mélanges caoutchouteux et d’éléments de renfort, qui est monté sur une jante et rempli d’air ou d’un gaz particulier afin de former une roue avec cette jante. Par pneumatique, il est aussi désigné un bandage, notamment composé de différents mélanges caoutchouteux et d’éléments de renfort, qui est monté sur une jante sans être rempli d’air ou d’un gaz particulier afin de former une roue avec cette jante.

La présence d’évents dans un moule de cuisson est nécessaire pour évacuer l’air qui peut se retrouver enfermé entre l’objet à mouler et le moule de cuisson lors de la fermeture du moule et qui peut empêcher le matériau de l’objet à mouler d’épouser au mieux les surfaces moulantes du moule de cuisson. Notamment, les évents sont nécessaires dans des zones cloisonnées du moule qui ne permettent pas une évacuation naturelle de l’air comme cela peut être le cas à l’interface entre deux éléments moulants du moule mobiles l’un par rapport à l’autre.

Le brevet FR 2 996 800 propose de fabriquer un élément moulant d’un moule de cuisson d’un pneumatique avec un procédé de fabrication additive par dépôt de couches de poudre et fusion sélective. De plus, ce brevet FR 2 996 800 prévoit que les évents de l’élément moulant prennent la forme de zones poreuses comportant une pluralité de pores permettant un passage d’air entre la surface intérieure moulante de l’élément moulant et sa surface extérieure. Plus en détail, les zones poreuses sont obtenues en modifiant certains paramètres du procédé de fabrication additive, et notamment en modifiant certains paramètres de fusion sélective des couches de poudre.

Selon un premier inconvénient, il s’est avéré que les zones poreuses décrites dans le brevet FR 2 996 800 ne fournissaient pas une éventation suffisante, c’est-à-dire qu’elles n’offraient pas un débit d’air suffisant.

Selon un autre inconvénient, après plusieurs utilisations d’un moule de cuisson comprenant des éléments moulants aves des zones poreuses pour fabriquer un pneumatique, les pores des zones poreuses étaient obstrués petit à petit par le matériau caoutchouteux utilisé pour fabriquer le pneumatique et les pores ainsi obstrués s’avéraient très difficiles à nettoyer étant donné leurs très faibles sections.

Le document DE102014216865 propose de réaliser des évents dans un élément moulant d’un moule de cuisson d’un pneumatique par enlèvement de matière à l’aide d’un faisceau laser contenu dans un jet d’eau. Plus précisément, ce document DE102014216865 propose de réaliser par ce procédé d’enlèvement de matière des fentes d’éventation ayant une largeur comprise entre 30 et 100 µm, une longueur comprise entre 10 et 40 mm, et une profondeur comprise entre 2 et 5 mm.

Un inconvénient de la solution présentée dans ce document DE102014216865 réside dans le temps relativement important qui est nécessaire pour réaliser les nombreux évents qui peuvent être prévus dans un élément moulant.

La présente invention a pour objectif de parer aux inconvénients de l’art antérieur.

A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson, ledit élément moulant étant fabriqué par un procédé de fabrication additif par dépôt de couches de poudre et fusion sélective des couches de poudre, l’élément moulant comprenant une surface intérieure moulante et une surface extérieure opposée à la surface intérieure moulante, et l’élément moulant comprenant au moins un évent permettant un passage d’air entre la surface intérieure moulante et la surface extérieure de l’élément moulant.

Selon l’invention, le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes :
a) fabrication additive de l’élément moulant et d’au moins une zone poreuse dans cet élément moulant, la zone poreuse étant fabriquée de manière à présenter une densité de matière inférieure à la densité de matière de l’élément moulant en-dehors de cette zone poreuse, et
b) réalisation par un procédé d’enlèvement de matière d’au moins un évent dans la zone poreuse.

L’enlèvement de matière étant plus facile à réaliser dans une zone poreuse de densité matière inférieure, l’étape b) de réalisation d’un évent peut être effectuée plus rapidement, ce qui diminue les temps et les coûts de réalisation des évents dans un élément moulant d’un moule de cuisson, et donc le coût de fabrication d’un moule de cuisson.

Avantageusement mais non obligatoirement, l’invention peut aussi prévoir que :
- l’évent est réalisé dans la zone poreuse lors de l’étape b) à l’aide d’une attaque chimique obtenue dans un bain chimique,
- le contour défini par la zone poreuse dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape a) contient le contour défini par l’évent dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b) ou correspond au contour défini par l’évent dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b),
- l’évent réalisé lors de l’étape b) prenant la forme d’une fente, la zone poreuse présente une largeur au moins égale à la largeur de la fente,
- la zone poreuse fabriquée lors de l’étape a) présente une largeur comprise entre 0,01 mm et 0,07 mm, et de préférence comprise entre 0,03 mm et 0,05 mm, et la fente réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente une largeur comprise entre 0,02 mm et 0,06mm,
- la zone poreuse fabriquée lors de l’étape a) présente une profondeur comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm, et la fente réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente une profondeur comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm,
- l’évent est réalisé dans la zone poreuse lors de l’étape b) à l’aide d’un faisceau laser ou d’un faisceau laser contenu dans un jet d’eau,
- le contour défini par la zone poreuse dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape a) contient le contour défini par l’évent dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b) ou correspond au contour défini par l’évent dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b),
- l’évent réalisé lors de l’étape b) prenant la forme d’une fente, la zone poreuse présente une largeur au moins égale à la largeur de la fente,
- la zone poreuse fabriquée lors de l’étape a) présente une largeur comprise entre 0,02 mm et 1 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 1 mm, et la fente réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente une largeur comprise entre 0,03 mm et 0,07 mm,
- la zone poreuse fabriquée lors de l’étape a) présente une profondeur comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm, et dans lequel la fente réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente une profondeur comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm,
- l’élément moulant présente une densité de matière supérieure à 98% en-dehors de la zone poreuse, et dans lequel la zone poreuse présente une densité de matière inférieure à 98 %,
- la porosité de la zone poreuse fabriquée lors de l’étape a) est obtenue en modifiant les paramètres de la fusion sélective dans les zones des couches de poudre correspondant à des sections de la zone poreuse,
- la fusion sélective étant obtenue avec un faisceau laser de fusion sélective, les paramètres de la fusion sélective qui sont modifiés pour la fabrication de la zone poreuse sont pris parmi : la distance entre les trajectoires du spot du faisceau laser de fusion sélective sur les couches de poudre, la puissance du faisceau laser de fusion sélective, la vitesse du spot du faisceau laser de fusion sélective sur les couches de poudre et/ou le diamètre du spot du faisceau laser de fusion sélective sur les couches de poudre,
- l’évent débouche dans un dégagement prévu dans la surface extérieure de l’élément moulant, le dégagement offrant un passage d’air plus important que l’évent,
- le moule de cuisson est un moule de cuisson d’un pneumatique.

L’invention concerne aussi un élément moulant d’un moule de cuisson comprenant au moins un évent permettant un passage d’air entre la surface intérieure moulante et la surface extérieure de l’élément moulant, et au moins une zone poreuse accolée à cet évent.

L’invention concerne aussi un moule de cuisson, notamment d’un pneumatique, comprenant au moins un élément moulant comprenant au moins un évent et au moins une zone poreuse accolée à cet évent.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui va suivre. Cette description, donnée à titre d’exemple et non limitative, se réfère aux dessins joints en annexe sur lesquels :

- la représente schématiquement une vue en perspective d’un élément moulant d’un moule de cuisson avec une zone poreuse fabriquée simultanément avec cet élément moulant,

- la représente schématiquement une vue en coupe selon un plan médian transversal d’un élément moulant d’un moule de cuisson une zone poreuse fabriquée simultanément avec cet élément moulant,

- la représente schématiquement une vue en perspective d’un élément moulant d’un moule de cuisson avec un évent réalisé dans une zone poreuse de cet élément moulant conformément à l’invention,

- la représente schématiquement une vue en coupe selon un plan médian transversal d’un élément moulant d’un moule de cuisson avec un évent réalisé dans une zone poreuse de cet élément moulant conformément à l’invention.

L’invention est relative à la fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson tel un moule de cuisson d’un pneumatique.

En vue de la fabrication d’un pneumatique, une ébauche de pneumatique est dans un premier temps assemblée à partir de produits semi-finis prenant la forme de bandes de mélanges caoutchouteux, renforcées ou non, et de composants non caoutchouteux, comme par exemple des tringles métalliques. Puis, cette ébauche de pneumatique est placée dans un moule de cuisson afin de subir un cycle de cuisson et de moulage sous pression qui confèrera au pneumatique sa forme finale. Notamment, c’est lors de cette étape de cuisson et de moulage sous pression que les sculptures présentes sur la bande roulement du pneumatique sont créées. La cuisson a aussi pour objectif d’assurer la cohésion entre les différents composants du pneumatique, notamment via la vulcanisation des mélanges caoutchouteux.

Les figures 1 à 4 représentent un élément moulant 10 qui pourrait être utilisé dans un moule de cuisson d’un pneumatique pour mettre en forme la bande de roulement de ce pneumatique. Dans le cas où ce moule de cuisson est un moule à secteurs, un élément moulant 10 vient se monter sur un support appartenant à un secteur de ce moule de cuisson. Dans un moule à secteurs, les secteurs sont mobiles les uns par rapport aux autres. De plus, chaque secteur est mobile entre une position ouverte utilisée pour introduire l’ébauche de pneumatique ou l’objet à mouler dans le moule de cuisson et pour extraire le pneumatique après cuisson ou l’objet qui vient d’être moulé, et une position fermée utilisée pour la cuisson et le moulage sous pression de l’ébauche de pneumatique ou pour le moulage de l’objet à mouler.

Comme l’illustrent les figures 1 et 2, l’élément moulant 10 comprend une surface intérieure moulante 12 et une surface extérieure 14 opposée à la surface intérieure moulante. La surface extérieure 14 de l’élément moulant 10 est par exemple destinée à être en contact avec une autre partie du moule de cuisson, comme par exemple avec un support appartenant à un secteur du moule de cuisson.

Par exemple, la surface intérieure moulante 12 comprend des parois longitudinales 16 destinées à créer des rainures longitudinales dans la bande de roulement du pneumatique ou dans l’objet à mouler, et des lamelles transversales 18 croisant les parois longitudinales 16 et destinées à créer des incisions transversales dans la bande de roulement du pneumatique ou dans l’objet à mouler.

Afin de permettre une évacuation de l’air qui pourrait être emprisonné entre la surface intérieure moulante 12 et l’ébauche de pneumatique ou l’objet à mouler, et particulièrement dans une zone cloisonnée comme celle située entre deux parois longitudinales 16 et deux lamelles transversales 18, l’élément moulant 10 comprend au moins un évent 20 permettant un passage d’air entre la surface intérieure moulante 12 et la surface extérieure 14 de l’élément moulant.

Comme cela est visible sur les figures 3 et 4, un évent 20 est un orifice traversant un élément moulant 10 de part en part. De préférence, un évent s’étend dans une direction normale DN à la surface intérieure moulante 12. Un évent peut prendre différentes formes. Dans un mode de réalisation préféré, un évent 20 prend la forme d’une fente 22. De préférence, l’ouverture créée par la fente 22 dans la surface intérieure moulante 12 a une forme, notamment rectangulaire ou oblongue, plus longue que large. L’ouverture créée par la fente 22 dans la surface intérieure moulante 12 peut s’étendre le long d’une ligne rectiligne dans la surface intérieure moulante 12, ou selon une ligne courbe dans la surface intérieure moulante 12, par exemple pour suivre la courbure d’une lamelle transversale 18 courbée.

Dans un mode de réalisation préféré d’un élément moulant 10, un évent 20 a une profondeur P20 comprise entre 0,5 et 3 millimètres, et de préférence comprise entre 1 et 2 millimètres. La profondeur P20 d’un évent 20 est mesurée dans la direction normale DN dans laquelle s’étend cet évent 20 depuis la surface intérieure moulante 12. La profondeur P20 d’un évent est limitée pour réduire le temps de fabrication de cet évent et pour faciliter le nettoyage de cet évent après un ou plusieurs cycles d’utilisation du moule.

Afin de limiter la profondeur P20 d’un évent, l’évent 20 débouche de préférence dans un dégagement 24 prévu dans la surface extérieure 14 de l’élément moulant. Un dégagement 24 offre un passage d’air plus important que l’évent 20. Un dégagement 24 ne débouche pas dans la surface intérieure moulante 12. Un dégagement 24 s’étend seulement dans une partie de l’épaisseur E d’un élément moulant 10, l’épaisseur E étant la distance séparant la surface intérieure moulante 12 de la surface extérieure 14. La profondeur P20 d’un évent doit être suffisante pour éviter que la matière moulée flue au-delà de l’évent et vienne s’accumuler dans le dégagement 24.

Un évent 20, et notamment une fente 22, a une longueur L de quelques millimètres à plusieurs centimètres.

Selon l’invention, le procédé de fabrication d’un élément moulant 10 comprend les étapes suivantes :
a) fabrication additive de l’élément moulant 10 et d’au moins une zone poreuse 30 dans cet élément moulant, la zone poreuse étant fabriquée de manière à présenter une densité de matière inférieure à la densité de matière de l’élément moulant en-dehors de cette zone poreuse, et
b) réalisation par un procédé d’enlèvement de matière d’au moins un évent 20 dans la zone poreuse.

Lors de l’étape a), l’élément moulant 10 et la zone poreuse 30 sont fabriqués par un procédé de fabrication additif par dépôt de couches de poudre et fusion sélective des couches de poudre.

La fabrication additive par dépôt de lit de poudre et fusion sélective est un procédé de fabrication additif dans lequel un ou plusieurs objets sont fabriquées par la fusion sélective de différentes couches de poudre de fabrication additive superposées les unes sur les autres. La première couche de poudre est déposée sur un support tel un plateau, puis fusionnée sélectivement à l’aide d’une ou plusieurs sources d’énergie ou de chaleur selon une première section horizontale du ou des objets à fabriquer. Puis, une deuxième couche de poudre est déposée sur la première couche de poudre qui vient d’être fusionnée, et cette deuxième couche de poudre est fusionnée sélectivement à son tour, et ainsi de suite jusqu’à la dernière couche de poudre utile à la fabrication de la dernière section horizontale du ou des objets à fabriquer.

Dans la présente invention, la fusion sélective d’une couche de poudre est par exemple obtenue par le déplacement, dit balayage, du spot d’au moins un faisceau laser sur ladite couche de poudre.

Par exemple, l’élément moulant 10 et la zone poreuse 30 sont fabriqués additivement sur un plateau de fabrication additive appartenant à une machine de fabrication additive par dépôt de lit de poudre et fusion sélective par faisceau laser. A l’issue de la fabrication additive, l’élément moulant 10 est solidaire du plateau de fabrication additive, notamment via des supports qui sont aussi fabriqués additivement sur ce plateau. Ces supports sont destinés à faciliter la séparation de l’élément moulant du plateau de fabrication additive et permettent aussi de supporter des parties de l’élément moulant qui seraient sinon en suspension sans supportage au-dessus du plateau ou d’autres parties de l’élément moulant.

De préférence, l’élément moulant 10 et la zone poreuse 30 sont fabriqués dans un alliage métallique. Par exemple, l’élément moulant 10 et la zone poreuse 30 sont fabriqués dans un acier de type maraging.

En vue de la mise en œuvre de l’étape b), l’élément moulant 10 est par exemple désolidarisé du plateau de fabrication additive, et éventuellement aussi de ces supports.

Lors de l’étape a), le procédé de fabrication selon l’invention prévoit de fabriquer une zone poreuse 30 qui présente une densité de matière inférieure à la densité de matière de l’élément moulant en-dehors de cette zone poreuse.

Par exemple, l’élément moulant présente une densité de matière supérieure à 98% en-dehors de la zone poreuse, et la zone poreuse présente une densité de matière inférieure à 98 %.

Dans le cadre de la fabrication additive, la densité de matière d’un objet fabriqué est directement liée à la qualité du bain de fusion et aux porosités créées dans l’objet par l’utilisation de la fusion sélective. Par exemple, un objet ayant une densité de matière égale à 100% ne contient aucune porosité, et un objet ayant une densité de matière égale à 90% contient 10% en volume de porosités, c’est-à-dire d’interstices remplis de gaz et non de matière solide. La densité de matière d’un objet fabriqué est mesurée par coupe destructive de l’objet puis polissage et analyse d’image (mesure du ratio : trous/matériau plein), par tomographie, avec le principe d’Archimède ou avec un pycnomètre. On cherche généralement à éviter les porosités car elles réduisent les caractéristiques mécaniques de l’objet fabriqué. Dans la présente invention, la porosité de la zone poreuse est un avantage car elle facilite la mise en œuvre de l’étape b) du procédé de fabrication, c’est-à-dire l’enlèvement de matière dans cette zone poreuse, en réduisant les caractéristiques mécaniques du matériau constituant cette zone poreuse et notamment en réduisant sa résistance à un procédé d’enlèvement de matière.

Selon l’invention, la porosité de la zone poreuse fabriquée lors de l’étape a) est par exemple obtenue en modifiant les paramètres de la fusion sélective dans les zones des couches de poudre correspondant à des sections de la zone poreuse. Dans le cas où la fusion sélective est obtenue avec un faisceau laser de fusion sélective, les paramètres de la fusion sélective qui sont modifiés pour la fabrication de la zone poreuse 30 sont par exemple pris parmi : la distance entre les trajectoires du spot du faisceau laser de fusion sélective sur les couches de poudre, la puissance du faisceau laser de fusion sélective, la vitesse du spot du faisceau laser de fusion sélective sur les couches de poudre et/ou le diamètre du spot du faisceau laser de fusion sélective sur les couches de poudre.

Par exemple, lorsque les trajectoires du spot du faisceau laser de fusion sélective sont principalement composées de vecteurs parallèles les uns aux autres et espacés régulièrement d’une distance appelée espace inter-vecteurs, cette distance inter-vecteurs est plus importante pour la réalisation de la zone poreuse que la distance inter-vecteurs utilisée pour la réalisation de l’élément moulant en dehors de la zone poreuse.

Alternativement ou en complément à la modification de la distance entre les trajectoires du spot du faisceau laser de fusion sélective, la puissance du faisceau laser de fusion sélective est plus faible pour la réalisation de la zone poreuse que pour la réalisation de l’élément moulant en dehors de la zone poreuse.

Alternativement ou en complément à la modification de la distance entre les trajectoires du spot du faisceau laser de fusion sélective et à la modification de la puissance du faisceau laser de fusion sélective, le diamètre du spot du faisceau laser de fusion sélective sur les couches de poudre est plus important lors de la réalisation de la zone poreuse que lors de la réalisation de l’élément moulant en dehors de la zone poreuse.

Alternativement ou en complément des modifications précitées, la vitesse du spot du faisceau laser de fusion sélective sur les couches de poudre est plus importante pour la réalisation de la zone poreuse que pour la réalisation de l’élément moulant en dehors de la zone poreuse.

Par exemple, un faisceau laser utilisé pour la fabrication additive de l’élément moulant et d’au moins une zone poreuse dans cet élément moulant est un laser fibre Ytterbium dont la longueur d’onde est comprise entre 400 et 1100 nm, et de préférence comprise entre 1030 et 1100nm.

Etape b) par bain chimique

Dans un premier mode de réalisation de l’étape b), l’évent 20 est réalisé dans la zone poreuse 30 lors de l’étape b) à l’aide d’une attaque chimique obtenue dans un bain chimique. Pour la mise en œuvre de cette attaque chimique, l’élément moulant 10 est extrait de la machine de fabrication additive dans laquelle il a été fabriqué, et de préférence, l’élément moulant 10 est séparé du plateau de fabrication sur lequel il a été fabriqué dans la machine de fabrication additive.

Dans ce premier mode de réalisation de l’étape b), le procédé de retrait de matière par attaque chimique est un procédé de traitement de surface. Ce procédé permet de retirer ion par ion le métal des surfaces de l’élément moulant.

Lors de la mise en œuvre de l’attaque chimique, l’élément moulant 10 est de préférence totalement immergé dans le bain chimique.

Avantageusement, la zone poreuse 30 est une zone qui est davantage érodée que les autres zones de l’élément moulant par l’attaque chimique. Autrement dit, le matériau poreux formant la zone poreuse 30 subit davantage l’attaque chimique que le matériau non poreux constituant l’élément moulant en-dehors de la zone poreuse.

Idéalement, l’élément moulant 10 est nettoyé et rincé avant la mise en œuvre de l’étape b). Eventuellement, l’élément moulant 10 peut aussi être décapé avant la mise en en œuvre de l’étape b). Après la mise en œuvre de l’étape b), l’élément moulant est au moins rincé, et un post-traitement peut aussi être effectué pour retirer les résidus de l’attaque chimique.

Dans une première variante de mise en œuvre de l’attaque chimique sur une zone poreuse, le retrait de matière par attaque chimique est obtenu en plongeant l’élément moulant dans un bain uniquement chimique. Ce bain uniquement chimique comprend par exemple au moins un acide, et éventuellement au moins un additif tel un agent tensio-actif, un régulateur de viscosité ou un agent de brillantage. Eventuellement, pour une attaque chimique optimale, le bain chimique peut être chauffé et régulé en température.

Pour améliorer l’effet du traitement de surface, l’attaque chimique peut aussi être associée à une action électrolytique.

Dans une deuxième variante de mise en œuvre de l’attaque chimique sur une zone poreuse, le retrait de matière par attaque chimique de l’étape b) est obtenu en plongeant l’élément moulant dans un bain chimique et électrolytique. Ce procédé de traitement de surface par action chimique et électrolytique est aussi appelé électropolissage. Pour obtenir l’action électrolytique, un courant électrique de préférence continu circule à travers l’élément moulant. Plus en détail, l’élément moulant est relié à une anode, tandis qu’une ou plusieurs cathodes sont aussi plongées dans le bain chimique et électrolytique. Par exemple, le bain chimique et électrolytique est un mélange d’acide phosphorique et d’acide sulfurique.

Dans une troisième variante de mise en œuvre de l’attaque chimique sur une zone poreuse, le retrait de matière par attaque chimique de l’étape b) est obtenu en plongeant l’élément moulant dans un bain chimique et électrolytique avec génération d’un plasma autour de l’élément moulant. Pour générer le plasma, une tension et un courant électrique plus importants que ceux nécessaires à une simple action électrolytique circulent à travers l’élément moulant.

Dans ce premier mode de réalisation de l’étape b), la totalité de la matière de la zone poreuse 30 est par exemple enlevée par l’attaque chimique obtenue dans le bain chimique et éventuellement électrolytique. Dans ce cas, le contour défini par la zone poreuse 30 dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape a) correspond au contour défini par l’évent 20 dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b).

Eventuellement, en réduisant la durée ou l’effet de l’attaque chimique dans le bain chimique, le contour défini par la zone poreuse 30 dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape a) contient le contour défini par l’évent 20 dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b). Dans ce cas, il reste de la matière poreuse autour de l’évent après la mise en œuvre de l’étape b).

Par exemple, dans ce premier mode de réalisation de l’étape b), si l’évent réalisé lors de l’étape b) prend la forme d’une fente 22, alors la zone poreuse 30 présente une largeur l30 au moins égale à la largeur l22 de la fente. La largeur l22 d’une fente 22 est la plus petite dimension de l’ouverture créée par cette fente 22 dans la surface intérieure moulante 12.

Plus en détail, et toujours dans ce premier mode de réalisation de l’étape b), la zone poreuse 30 fabriquée lors de l’étape a) présente une largeur l30 comprise entre 0,01 mm et 0,07 mm, et de préférence comprise entre 0,03 mm et 0,05 mm, et la fente 22 réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente une largeur l22 comprise entre 0,02 mm et 0,06 mm. De plus, la zone poreuse 30 fabriquée lors de l’étape a) présente une profondeur P30 comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm, et la fente 22 réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente aussi une profondeur P22 comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm.

Avantageusement, en limitant la profondeur P22 d’une fente, on réduit la durée de l’étape b) et donc on réduit le coût de fabrication de l’élément moulant 10.

Etape b) par faisceau laser

Dans un second mode de réalisation de l’étape b), l’évent 20 est réalisé dans la zone poreuse 30 lors de l’étape b) à l’aide d’un faisceau laser. Dans une variante préférée de ce second mode de réalisation, le faisceau laser utilisé pour réaliser l’enlèvement de matière dans la zone poreuse 30 peut être contenu dans un jet d’eau, le jet d’eau pouvant lui-même être contenu dans un flux de gaz. Le jet d’eau permet de guider le faisceau laser tel une fibre optique et d’obtenir un évent 20 avec des parois parallèles à la direction normale DN à la surface intérieure moulante 12. Pour la mise en œuvre de l’enlèvement de matière dans la zone poreuse 30 par faisceau laser, l’élément moulant 10 est de préférence extrait de la machine de fabrication additive dans laquelle il a été fabriqué et placé dans une machine d’usinage par faisceau laser. Ainsi, le faisceau laser utilisé pour l’enlèvement de matière est distinct du faisceau laser utilisé pour la fabrication additive de l’élément moulant 10. Pour la mise en œuvre de l’étape b), l’élément moulant 10 est par exemple séparé du plateau de fabrication sur lequel il a été fabriqué dans la machine de fabrication additive.

Les types de laser employés pour l’enlèvement de matière par faisceau laser sont des lasers verts, de longueur d’onde égale à 532 nm par exemple, ou des lasers de type infrarouge.

Dans ce second mode de réalisation de l’étape b) par exemple, seulement une partie ou toute la matière de la zone poreuse 30 est enlevée par le faisceau laser. Dans ce cas, le contour défini par la zone poreuse dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape a) contient le contour défini par l’évent dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b) ou correspond au contour défini par l’évent dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b).

Dans ce second mode de réalisation de l’étape b), on cherche à éviter d’enlever de la matière non poreuse de l’élément moulant avec le faisceau laser pour éviter des temps d’usinage trop longs. De plus, une zone poreuse plus large que l’évent offre une tolérance de repositionnement plus large de l’élément moulant entre les étapes a) et b).

Par exemple, dans ce second mode de réalisation de l’étape b), si l’évent réalisé lors de l’étape b) prend la forme d’une fente 22, alors la zone poreuse 30 présente une largeur l30 au moins égale à la largeur l22 de la fente.

Plus en détail, et toujours dans ce second mode de réalisation de l’étape b), la zone poreuse 30 fabriquée lors de l’étape a) présente une largeur l30 comprise entre 0,02 mm et 1 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 1 mm, et la fente 22 réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente une largeur l22 comprise entre 0,03 mm et 0,07 mm. De plus, la zone poreuse 30 fabriquée lors de l’étape a) présente une profondeur P30 comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm, et la fente 22 réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente une profondeur P22 comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm.

L’invention couvre aussi un élément moulant d’un moule de cuisson comprenant au moins un évent permettant un passage d’air entre la surface intérieure moulante et la surface extérieure de l’élément moulant, et au moins une zone poreuse accolée à cet évent. Par exemple, l’invention couvre un élément moulant 10 dans lequel seulement une partie de la matière d’une zone poreuse 30 a été enlevée pour créer un évent 20. Ainsi, l’invention couvre un élément moulant 10 dans lequel, en fin de fabrication et lors de son utilisation, coexistent au moins un évent et au moins une zone poreuse. Cet élément moulant est par exemple fabriqué par un procédé de fabrication additif par dépôt de couches de poudre et fusion sélective des couches de poudre, et la porosité de la zone poreuse étant par exemple obtenue en modifiant les paramètres de la fusion sélective dans les zones des couches de poudre correspondant à des sections de la zone poreuse.

L’invention couvre aussi un moule de cuisson, notamment d’un pneumatique, comprenant au moins un élément moulant comprenant au moins un évent et au moins une zone poreuse accolée à cet évent.

Claims

Procédé de fabrication d’un élément moulant (10) d’un moule de cuisson, ledit élément moulant étant fabriqué par un procédé de fabrication additif par dépôt de couches de poudre et fusion sélective des couches de poudre, l’élément moulant comprenant une surface intérieure moulante (12) et une surface extérieure (14) opposée à la surface intérieure moulante, et l’élément moulant comprenant au moins un évent (20) permettant un passage d’air entre la surface intérieure moulante et la surface extérieure de l’élément moulant, le procédé de fabrication étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
a) fabrication additive de l’élément moulant et d’au moins une zone poreuse (30) dans cet élément moulant, la zone poreuse étant fabriquée de manière à présenter une densité de matière inférieure à la densité de matière de l’élément moulant en-dehors de cette zone poreuse, et
b) réalisation par un procédé d’enlèvement de matière d’au moins un évent (20) dans la zone poreuse (30).
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 1, dans lequel l’évent est réalisé dans la zone poreuse lors de l’étape b) à l’aide d’une attaque chimique obtenue dans un bain chimique.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 2, dans lequel le contour défini par la zone poreuse dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape a) contient le contour défini par l’évent dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b) ou correspond au contour défini par l’évent dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b).
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 3, dans lequel, l’évent réalisé lors de l’étape b) prenant la forme d’une fente (22), la zone poreuse présente une largeur (l30) au moins égale à la largeur (l22) de la fente.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 4, dans lequel la zone poreuse fabriquée lors de l’étape a) présente une largeur (l30) comprise entre 0,01 mm et 0,07 mm, et de préférence comprise entre 0,03 mm et 0,05 mm, et dans lequel la fente réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente une largeur (l22) comprise entre 0,02 mm et 0,06mm.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 5, dans lequel la zone poreuse fabriquée lors de l’étape a) présente une profondeur (P30) comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm, et dans lequel la fente réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente une profondeur (P22) comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 1, dans lequel l’évent est réalisé dans la zone poreuse lors de l’étape b) à l’aide d’un faisceau laser ou d’un faisceau laser contenu dans un jet d’eau.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 7, dans lequel le contour défini par la zone poreuse dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape a) contient le contour défini par l’évent dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b) ou correspond au contour défini par l’évent dans la surface intérieure moulante après la mise en œuvre de l’étape b).
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 8, dans lequel, l’évent réalisé lors de l’étape b) prenant la forme d’une fente (22), la zone poreuse présente une largeur (l30) au moins égale à la largeur (l22) de la fente.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 9, dans lequel la zone poreuse fabriquée lors de l’étape a) présente une largeur (l30) comprise entre 0,02 mm et 1 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 1 mm, et dans lequel la fente réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente une largeur (l22) comprise entre 0,03 mm et 0,07 mm.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 10, dans lequel la zone poreuse fabriquée lors de l’étape a) présente une profondeur (P30) comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm, et dans lequel la fente réalisée lors de l’étape b) dans cette zone poreuse présente une profondeur (P22) comprise entre 0,1 mm et 3 mm, et de préférence comprise entre 0,5 mm et 2 mm.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément moulant (10) présente une densité de matière supérieure à 98% en-dehors de la zone poreuse, et dans lequel la zone poreuse (30) présente une densité de matière inférieure à 98 %.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 12, dans lequel la porosité de la zone poreuse fabriquée lors de l’étape a) est obtenue en modifiant les paramètres de la fusion sélective dans les zones des couches de poudre correspondant à des sections de la zone poreuse.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon la revendication 13, dans lequel, la fusion sélective étant obtenue avec un faisceau laser de fusion sélective, les paramètres de la fusion sélective qui sont modifiés pour la fabrication de la zone poreuse sont pris parmi : la distance entre les trajectoires du spot du faisceau laser de fusion sélective sur les couches de poudre, la puissance du faisceau laser de fusion sélective, la vitesse du spot du faisceau laser de fusion sélective sur les couches de poudre et/ou le diamètre du spot du faisceau laser de fusion sélective sur les couches de poudre.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’évent débouche dans un dégagement (24) prévu dans la surface extérieure de l’élément moulant, le dégagement offrant un passage d’air plus important que l’évent.
Procédé de fabrication d’un élément moulant d’un moule de cuisson selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le moule de cuisson est un moule de cuisson d’un pneumatique.
Elément moulant (10) d’un moule de cuisson comprenant au moins un évent (20) permettant un passage d’air entre la surface intérieure moulante et la surface extérieure de l’élément moulant, et au moins une zone poreuse (30) accolée à cet évent.
Moule de cuisson, notamment d’un pneumatique, comprenant au moins un élément moulant (10) comprenant au moins un évent (20) et au moins une zone poreuse (30) accolée à cet évent.