FR3137603A1

FR3137603A1 - Ensemble de moule d’injection, en particulier pour procédés type RTM

Info

Publication number: FR3137603A1
Application number: FR2207059A
Authority: FR
Inventors: Maxime KOWALSKI; Boris Valldecabres; Adrien TOUZE; Benoit Bazin; Jérôme OLHAGARAY
Original assignee: Institut de Recherche Technologique Materiaux Metallurgie et Procedes IRT M2P
Current assignee: Institut de Recherche Technologique Materiaux Metallurgie et Procedes IRT M2P
Priority date: 2022-07-08
Filing date: 2022-07-08
Publication date: 2024-01-12

Abstract

L’invention concerne un ensemble de moule pour l’injection de préforme fibreuse selon le procédé C-RTM. Un ensemble de moule (10) comprend une matrice (12) ayant un fond (12.1) définissant une première surface de moulage (12.3) entourée par des parois de moule (12.2) s’étendant depuis la partie de fond, un poinçon (14) comprenant une deuxième surface de moulage (14.1) opposée à la première surface (12.3), venant s’engager entre les parois de moule, fermer le moule et définir une cavité de moulage. Une paroi de moule (12.2) est séparable du fond et des moyens de couplage (20) sont prévus pour effectuer sélectivement un couplage de la paroi (12.2) séparable avec le fond de la matrice pour les solidariser(phase opérationnelle)et avec le poinçon pour les solidariser et pouvoir séparer la paroi de moule séparable du fond (phase de nettoyage). (Fig. 2)

Description

Ensemble de moule d’injection, en particulier pour procédés type RTM

La présente invention concerne le domaine des matériaux composites, et en particulier un ensemble de moule d’injection pour des procédés du type moulage par transfert de résine.

Etat de la technique

Le procédé de moulage par transfert de résine, ou RTM (de l’anglais « Resin Tranfer Molding ») et ses dérivés (dont le C-RTM, pour « Compression Resin Transfer Molding ») permettent la production de matériaux composites hautes performances en grande série tout en garantissant une bonne répétabilité.

Les matériaux composites se distinguent des autres produits plastiques de synthèse par des caractéristiques qui leur permettent, avec des propriétés d’inaltérabilité et de faible masse, de se substituer aux métaux. Depuis quelques années, le marché des matériaux composites ne cesse de croître en particulier dans l’aéronautique.

Jusque dans les années 2000 la part des matériaux composites était de l’ordre de 15% en masse par avion commercial. C’est le développement de l’A380 qui a démocratisé l’utilisation de matériaux composites pour des pièces structurales autorisant une proportion de matériaux composites dépassant les 30% de la masse de l’avion. Cette tendance s’est poursuivie avec le développement de nouvelles générations d’avions (A350 et B787) : la part des matériaux composites est passée au-delà de 50% en masse.

Outres les pièces structurales de l’avion, les matériaux composites s’intègrent également dans les composants aéronautiques. Le moteur de nouvelle génération LEAP, développé par le groupe SAFRAN, emploie par exemple des aubes et des carters de soufflante en matériaux composites renforcés par des renforts tissés 3D. L’utilisation de ces matériaux contribue aux excellentes performances du moteur et lui permet de répondre à des enjeux incontournables tels qu’une réduction de 15% de la consommation de carburant et des émissions de CO₂et jusqu'à 50% de diminution des émissions de NOx.

Habituellement, le procédé RTM est décomposé en deux étapes :

la fabrication d’une préforme fibreuse ;
l’injection de résine dans la préforme fibreuse.

La réalisation de la préforme fibreuse, ou préformage, consiste à mettre en forme des renforts fibreux pour former un squelette fibreux appelé « préforme » constituant un semi-produit textile. Une particularité du procédé RTM est qu’il utilise des fibres sèches, l’apport de résine se faisant une fois la structure de renfort –la préforme– entièrement construite. L’injection de résine (ou imprégnation) dans la préforme est réalisée dans un moule rigide et fermé, afin de transformer la préforme en une pièce composite, par injection de résine puis polymérisation de celle-ci.

L’étape d’injection C-RTM de résine dans la préforme comporte typiquement les étapes suivantes :

la préforme sèche est déposée dans un outillage de moulage ;
l’outillage est ensuite fermé en laissant un volume dit cavité de moule ;
le vide est tiré à l’intérieur de cette cavité ;
la résine liquide est injectée dans la cavité à la surface de la préforme ;
l’outillage est fermé à la côte de la pièce finale, c’est l’étape de compression ;
la pièce est cuite afin de polymériser la résine – c’est la cuisson.

L’outillage comprend typiquement une partie de moule définissant un espace de réception pour la préforme fibreuse et une partie supérieure de moule (contre-moule), qui est descendue pour fermer le moule. Le contre moule intègre un canal d’injection avec une tête d’injection de résine. La tête d’injection sert de vanne et débouche au niveau de la surface moulante du contre moule.

A l’issue de la cuisson, la pièce est retirée du moule, qui doit être reconditionné avant d’être réutilisé pour la fabrication d’une seconde pièce. Le reconditionnement du moule comprend généralement les étapes suivantes :

- Nettoyage des surfaces de moulage, à la main ou par des systèmes automatisés, par exemple par brossage, par cryogénie, …

- Application d’agent bouche-pores (optionnel)

- Application d’agent démoulant

Ces étapes de reconditionnement peuvent être réalisées manuellement ou de façon robotisée. Cependant, la forme généralement complexe d’un moule conventionnel, pouvant présenter des surfaces de moulage en 3D avec une multitude de régions tour à tour convexes et concaves, limite son accessibilité, pouvant rendre impossible l’automatisation (par robot) de certaines tâches du reconditionnement, notamment à cause de l’encombrement de la tête du robot ou de la limitation de ses degrés de liberté et de sa portée.

L’objet de la présente invention est de proposer un moule d’injection C-RTM amélioré, dont la conception facilite les étapes de reconditionnement, notamment pour permettre leur automatisation.

Description Générale de l’invention

La présente invention concerne un ensemble de moule fermable de manière étanche comprenant :

une matrice ayant une partie fond définissant une première surface de moulage destinée à recevoir une préforme fibreuse, ladite première surface de moulage étant entourée par des parois de moule s’étendant depuis la partie de fond ;

un poinçon comprenant une deuxième surface de moulage opposée à la première surface de moulage et le poinçon étant configuré pour coopérer avec la matrice de sorte à s’engager entre les parois de moule de la matrice et ainsi fermer le moule et définir une cavité de moulage ;

un premier joint d’étanchéité prévu pour assurer l’étanchéité entre la matrice et le poinçon ;

caractérisé en ce queau moins une des parois de moule est séparable du fond ; et en ce que des moyens de couplage sont prévus pour effectuer sélectivement :

un couplage de ladite au moins une paroi de moule séparable avec le fond de la matrice, de sorte à les solidariser, notamment en vue d’une phase opérationnelle ;
un couplage de ladite au moins une paroi de moule séparable avec le poinçon, de sorte à les solidariser et ainsi pouvoir séparer ladite au moins une paroi de moule séparable, du fond, notamment en vue d’une phase de nettoyage.

Le présent ensemble de moule comprend ainsi (au moins) une paroi de moule qui est séparable et donc déplaçable entre une position (position opérationnelle) dans laquelle elle est couplée avec la partie de fond de la matrice, de sorte que le poinçon et en particulier la deuxième surface de moulage est facilement accessible ; et une position (position de nettoyage) dans laquelle elle est couplée avec le poinçon, de sorte que la partie de fond et en particulier la première surface de moulage est facilement accessible. En d’autres termes, l’ensemble de moule est conçu de sorte que les surfaces de moulage sont facilement accessibles, par exemple en vue d’une d’opération de nettoyage.

Les bénéfices de l’invention sont obtenus avec une paroi de moule séparable au moins, car en libérant un côté de la matrice on permet un accès latéral à la première surface de moulage, ce qui facilite le nettoyage/reconditionnement.

Le présent moule a été particulièrement développé pour les procédés de type RTM et C-RTM, dans lequel on injecte un polymère/résine dans le moule, en vue de l’imprégnation d’un objet, en particulier un objet à base de fibres. Un tel objet peut notamment être une préforme fibreuse obtenue par les procédés conventionnels.

Un ensemble de moule selon l’invention peut comprendre plusieurs parois de moule séparables. Il est particulièrement avantageux que la pluralité des parois de moule qui entourent la première surface de moulage sur toute sa périphérie soient séparables. On libère ainsi tout le pourtour de la matrice.

La position opérationnelle qui unit les parois de moule séparables au fond de matrice est celle qui est utilisée pour mettre en œuvre le process, donc pour des phases d’injection, compression et/ou cure (en particulier cuisson) intervenant dans les process RTM et C-RTM.

Dans la position de nettoyage, la première surface de moulage est plus facilement accessible. Cette position est utile pour un nettoyage en particulier un reconditionnement de la surface de moulage. Le reconditionnement comprend en général une ou plusieurs des opérations suivantes : nettoyage des surfaces de moulage, à la main ou par des systèmes automatisés, par exemple par brossage, par cryogénie ; application d’agent bouche-pores ; application d’agent démoulant.

Dans le cas d’une pluralité de parois de moule séparables, elles sont préférablement solidaires entre elles. C’est-à-dire qu’elles sont soit intégrales (fabriquées en une pièce) et/ou fixées les unes aux autres, se laissant manipuler comme une seule pièce.

Un des mérites de l’invention est donc de proposer un moule d’injection dont une paroi de moule (ou plusieurs/toutes) est escamotable, permettant d’accroître l’accessibilité, de façon séquencée, de chacune des surfaces de moulage.

Cette accessibilité accrue permet une meilleure ergonomie de poste pour les opérations manuelles et rend possible l’automatisation de nombreuses tâches (comme par exemple, et sans s’y limiter, le nettoyage du moule, le traitement des surfaces de moulage, le démoulage, l’ébavurage et l’usinage de pièces composites formées à l’aide d’un tel moule, la sur-injection de matière…) via un robot et une tête-outil dédiée.

Les parois de moules sont des parois latérales, en ce sens qu’elles sont disposées latéralement, à la périphérie de la première surface de moulage. La configuration des parois de moule dépend de la conformation de la première surface de moulage. Les longueurs sont adaptées aux dimensions périphériques, et les hauteurs des parois de moule dépendent des hauteurs des reliefs de la première surface de moulage. En général, les parois de moule sont conçues pour entourer et englober la surface de moulage et former une cavité qui reçoit le poinçon. Les bords supérieurs des parois de moule ont donc des hauteurs supérieures aux reliefs de la première surface de moulage, au moins du côté latéral considéré. Dans des variantes, les parois de moule ont la même hauteur, s’étendant au-delà du relief le plus élevé de la première surface de moule. Alternativement les hauteurs des parois peuvent varier, entre deux parois contiguës ou dans une même paroi.

Tous types de moyens de couplage appropriés peuvent être employés. Selon certains modes de réalisation, les moyens de couplage comprennent des éléments coopérant par complémentarité de forme, agencés sur la partie de fond, le poinçon et la ou les parois de moule séparables.

Les moyens de couplage comprennent avantageusement au moins un dispositif de couplage agencé sur une paroi de moule séparable, qui est configuré pour engager alternativement des ergots positionnés sur le poinçon et la partie de fond.

Préférablement, le dispositif de couplage comprend des pièces de retenue pivotantes présentant des encoches configurées pour, dans une première position de pièce de retenue, s’engager sur les ergots de la partie de fond, et dans une deuxième position, s’engager sur les ergots du poinçon tout en étant désengagées des ergots de la partie de fond. Un tel dispositif de couplage permet d’assurer l’étanchéité de l’ensemble de moule, lorsque celui-ci est en utilisation, tout en minimisant l’encombrement spatial. Avantageusement, les pièces de retenue pivotantes sont agencées de manière symétrique sur la paroi de moule afin d’assurer une bonne répartition des efforts sur la périphérie de l’ensemble de moule.

L’ensemble de moule peut comprendre un mécanisme d’actionnement comportant une tige d’actionnement liée aux pièces de retenue par des biellettes, qui permet l’actionnement simultané des pièces de retenue. Avantageusement, une seule action mécanique est requise pour actionner simultanément l’ensemble des pièces de retenue, et le même effort est appliqué sur les différentes pièces de retenue, évitant ainsi l’usure précoce de certaines pièces soumises à des efforts d’intensité variable.

Selon certains modes de réalisation, le premier joint est porté par le poinçon. Selon les mêmes ou d’autres modes de réalisation, la matrice peut comprendre un deuxième joint agencé entre la partie de fond et la/les paroi(s) de moule séparable(s), le deuxième joint étant de préférence porté par la partie de fond. Le premier, et le cas échéant deuxième joint, assurent avantageusement l’étanchéité de l’ensemble de moule, le premier joint étanchéifiant une jonction entre le poinçon et les parois de moule, et le deuxième joint étanchéifiant une jonction entre la ou les parois de moule séparables et la partie de fond de la matrice.

Avantageusement, les parois de moule de la matrice sont réalisées dans le même matériau que la partie de fond et/ou le poinçon, en particulier en acier, plus particulièrement en inox.

L’ensemble de moule peut comprendre en outre au moins un canal d’injection avec une tête d’injection agencée de manière étanche dans celui-ci. Par exemple, le canal d’injection peut être agencé dans un support latéral de la partie de fond, qui s’adapte dans un évidement dans une partie inférieure d’une paroi de moule séparable. L’intégration de la tête d’injection dans la matrice, par exemple dans une paroi latérale, permet de réduire l’encombrement extérieur du moule. La tête est plus facile d’accès ce qui permet de mettre en place un système de connexion rapide. L’injection se faisant en dehors de la zone utile de la pièce, il n’y aura pas de discontinuité (marquage) de la surface de la pièce à l’emplacement de la tête d’injection.

Alternativement, le canal d’injection peut être agencé dans le poinçon.

Conventionnellement, le moule comprend ou est associé à des moyens de chauffage, notamment pour mettre en œuvre la phase de cure.

Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un composite au moyen du présent ensemble de moule, comprenant les étapes ou phases suivantes :

le couplage de la paroi de moule au fond de la matrice par le biais des moyens de couplage ;

l’introduction d’une préforme fibreuse dans l’ensemble de moule, la matrice étant ouverte ;

la fermeture de la matrice en amenant le poinçon dans une position opérationnelle à une première distance du fond de la matrice, pour former une cavité de moule ;

l’injection de matière de moulage, par la tête d’injection, dans la cavité de moule, le vide ayant préférablement été tiré auparavant ;

le déplacement du poinçon dans une position de compression à une seconde distance du fond de la matrice, pour imprégner la préforme fibreuse ; et

la cuisson en position de compression.

A l’issue de la cuisson (polymérisation de la résine), qui comprend normalement une cuisson à température contrôlée dans le moule, typiquement entre 80 et 250°C, la pièce composite peut être retirée.

Selon encore un autre aspect, l’invention concerne également un procédé de reconditionnement du présent ensemble de moule, comprenant les étapes ou phases suivantes :

le couplage de la au moins une paroi de moule au poinçon et le découplage de la au moins une paroi de moule de la partie de fond de la matrice ;

l’ouverture de l’ensemble de moule, la au moins une paroi de moule de la matrice étant solidaire du poinçon ;

le démoulage du composite formé à partir d’une préforme fibreuse ;

le nettoyage de la partie de fond de la matrice ;

la fermeture de l’ensemble de moule ;

le couplage de la au moins une paroi de moule à la partie de fond de la matrice et le découplage de la paroi de moule du poinçon ; et

le nettoyage du poinçon.

Les étapes de nettoyage de la partie de fond et/ou du poinçon peuvent se faire de toute manière appropriée, par exemple par brossage, par cryogénie,… Elles peuvent en outre être complétées par des étapes de traitement supplémentaires comme par exemple l’application d’un bouche-pore afin de corriger des défauts d’aspérité de surface et/ou l’application d’un agent démoulant.

Description détaillée à l’aide des figures

D’autres particularités et caractéristiques de l’invention ressortiront de la description détaillée d'au moins un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d’illustration, en se référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent :

une vue de principe d’un ensemble de moule selon un mode de réalisation de l’invention, poinçon relevé ;

une vue de l’ensemble de moule de la dans laquelle les trois éléments principaux sont séparés ; et

un diagramme de principe d’un procédé de reconditionnement de l’ensemble de moule de la .

Un mode de réalisation du présent ensemble de moule 10 (ou simplement « moule ») sera décrit ci-dessous en détail en référence aux figures 1 et 2.

Le moule 10 comporte une partie de moule 12 dite matrice et une partie de contre moule 14 dite poinçon. Ces deux parties 12, 14 sont capables de mouvement relatif et sont, en utilisation, étanchéifiées par un joint d’étanchéité 13. La matrice et le poinçon sont conçus pour coopérer de sorte à constituer un moule 10 fermable de manière étanche. Dans la réalisation des figures, la matrice 12 est fixe, sous le poinçon 14, et le poinçon est déplacé verticalement (direction Z dans le repère des figures). Alternativement, le poinçon peut être fixe au-dessus de la matrice, et la matrice peut être déplacée verticalement.

La matrice 12 comprend une partie de fond 12.1 qui définit une première surface de moulage 12.3 dite inférieure. Des parois latérales 12.2, dites également parois de moule, s’étendent, typiquement verticalement (selon l’axe Z), depuis la partie de fond et entourent la surface de moulage inférieure 12.3. Selon le mode de réalisation - non limitatif - présenté aux figures 1 à 3, les parois latérales 12.2 entourent en totalité la périphérie de la surface de moulage inférieure 12.3, et forment ainsi une « ceinture ».

Le poinçon 14 est dimensionné pour venir s’engager par le haut entre les parois latérales 12.2 (la ceinture) de la matrice 12 et ainsi fermer la matrice 12, en coopérant avec les parois latérales 12.2, et définir une cavité de moulage.

Dans la variante illustrée, la matrice 12 comporte un support en forme de plaque 12.5 globalement rectangulaire (dans le plan (X, Y)) et la surface de moulage 12.3 est définie par un bloc en saillie 12.7 par rapport au support 12.5. Les faces périphériques qui s’étendent du support aux bords de la surface de moulage inférieure sont dites faces de bloc 12.4. Elles sont en retrait par rapport aux bords du support, laissant place à des bandes périphériques 12.6. D’autres formes sont possibles pour la matrice, qui peut avoir tout forme appropriée dans le plan (X,Y), même si une base de parallélogramme reste facile d’utilisation.

On notera que d’autres cinétiques de moule sont envisageables, les mouvements relatifs ne sont pas nécessairement selon un axe vertical. Ainsi la matrice peut être orientée de sorte que le fond soit dans une direction globalement verticale (rotation de 90° par rapport à la figure), ou autre, et la direction d’actionnement du poinçon est pivotée du même angle.

Le poinçon 14 comprend typiquement une structure présentant une face intérieure 14.1, constituant la deuxième surface de moulage, dite supérieure, délimitée par des faces périphériques 14.2, en regard des parois latérales 12.2 de la matrice, et une base 14.3. Le joint 13 est typiquement porté par le poinçon 14 et agencé dans une gorge périphérique (non représentée) dans les faces périphériques 14.2. La gorge, respectivement le joint, peut être à la même hauteur, à partir de la base 14.3, sur tout le pourtour du poinçon 14, ou la hauteur de la gorge, respectivement du joint, peut varier selon les faces périphériques, voire dans une même face. Par exemple, le niveau peut varier de sorte à suivre la forme de la surface de moulage supérieure 14.1 et être à une distance constante de la surface de moulage inférieure ; le niveau variant par rapport à la base 14.3. Le joint 13 est donc configuré comme un joint dynamique, qui ferme de manière étanche le moule lorsque le poinçon est engagé dans la matrice.

Les surfaces de moulage 12.3 et 14.1 peuvent présenter tout type de géométrie, et être planes, convexes ou concaves, ou encore présenter des portions de convexité variable. Elles ont généralement des formes complexes adaptées à la géométrie de la pièce à fabriquer. Ainsi dans le plan (X, Y), toute forme désirée pour le bloc peut être envisagée, par exemple parallélogramme ou autre, et la hauteur de la surface de moulage 12.3 (selon l’axe Z) peut varier. C’est-à-dire que les surfaces de moulage peuvent avoir toute forme 3D désirée.

On appréciera que les parois latérales 12.2 de la matrice 12 du présent moule 10 sont séparables de la partie de fond 12.1. C’est-à-dire que les parois latérales 12.2 ne sont pas formées en une pièce avec le fond, ni fixée à demeure avec le fond, mais ont un caractère amovible. Il est ainsi possible de détacher les parois latérales 12.2, c.-à-d. la ceinture, de la partie de fond.

Un système d’étanchéité, par exemple un joint 17, assure avantageusement une liaison étanche (statique) entre les parois latérales 12.2 et la partie de fond 12.1 de la matrice 12, lorsque les parois latérales sont solidaires de la partie de fond. Le joint 17 peut être porté par la partie de fond, en particulier par un épaulement sur les surfaces de bloc 12.4, ou encore sur les surfaces 12.6. Alternativement, l’étanchéité inférieure peut être obtenue par un joint, illustré par la ligne pointillée 17’, agencé sur les surfaces de bloc 12.4 suivant la forme/contour de la surface de moulage inférieure 12.3.

Comme on le comprendra, les parois latérales 12.2 sont conçues pour entourer le bloc 12.7 et donc la surface de moulage inférieure 12.3, et définir un volume dans lequel s’engage le poinçon 14. Les parois latérales 12.2, dont le nombre dépend de la géométrie du bloc 12.7, sont dimensionnées pour être au plus près du bloc 12.7. Dans l’exemple présenté, on compte quatre parois latérales 12.2 prenant la forme de quatre panneaux 12.21, 12.22, 12.23, 12.24 de même hauteur disposés selon un rectangle qui vient se reposer sur les épaulements 12.8 du bloc 12.7. Les panneaux opposés deux à deux sont identiques, i.e. les panneaux 12.21 et 12.23 sont identiques et de même longueur selon la direction X tandis que les panneaux 12.22 et 12.24 sont identiques et de même longueur selon la direction Y. Dans la variante, les quatre panneaux (donc la ceinture) sont fabriqués en une seule pièce. Alternativement, les parois/panneaux peuvent être fixés ensemble de manière étanche, de sorte à former un seul élément. Dans les deux cas, les parois/panneaux forment une ceinture qui se manipule comme une seule pièce.

Dans la configuration de la , les parois latérales 12.2 reposent ainsi sur la plaque support 12.5 et forment une ceinture qui vient entourer la surface de moulage inférieure 12.3 et accueille le bloc définissant la surface de moulage 14.1 du poinçon.

Le présent ensemble de moule comprend également des moyens de couplage 20 prévus pour effectuer sélectivement un couplage des parois latérales 12.2 avec :

le fond 12.1 de la matrice 12, de sorte à solidariser le fond 12.1 et les parois latérales 12.2. Les moyens de couplage sont alors dans une première configuration, qui unit le fond 12.1 et les parois latérales 12.2, à la manière d’une forme de matrice classique, notamment pour une phase opérationnelle ;
le poinçon 14, de sorte à solidariser les parois latérales 12.2 et le poinçon 14, et ainsi pouvoir séparer les parois latérales 12.2 du fond 12.1, notamment en vue d’une phase de nettoyage. Les moyens de couplage sont dans une deuxième configuration qui unit le poinçon 14 avec les parois latérales 12.2, et permet, lors du levage du poinçon, d’entrainer également les parois latérales 12.2.

Selon la variante représentée aux Figures, les moyens de couplage comprennent un dispositif 31 permettant de coupler sélectivement et alternativement les parois latérales 12.2 à la partie de fond 12.1 de la matrice 12 ou au poinçon 14. Un tel dispositif est agencé sur au moins une des parois latérales (ici 12.21), sur une face extérieure comme représenté. En pratique, il est recommandé de prévoir au moins deux dispositifs de couplage installés sur deux parois latérales 12.2 opposées.

Il n’est cependant pas exclu du cadre de la présente invention que les moyens de couplage comprennent deux dispositifs distincts, l’un permettant le couplage et découplage sélectif des parois latérales 12.2 avec la partie de fond 12.1, l’autre permettant le couplage et découplage sélectif des parois latérales 12.2 avec le poinçon 14.

Le couplage des différentes parties s’effectue de préférence par complémentarité de forme. Selon la variante représentée aux Figures, le dispositif de couplage 31 comprend deux pièces de retenue 22, 22’ pivotantes, agencées sur une paroi latérale de la matrice 12, prévue pour coopérer avec des éléments prévus sur le fond et le poinçon, respectivement. Les pièces de retenue 22, 22’ présentent chacune une forme allongée et sont réalisées sous forme de plaque ou de barre comprenant à chacune de leur extrémité une encoche 24, 24’, 26, 26’ configurée pour s’engager sur un élément saillant, ici en forme d’ergot ou de tenon, désigné 28, 28’, 30, 30’. Les ergots 28, 28’, 30, 30’ sont agencés sur la partie de fond 12.1 de la matrice 12 et le poinçon 14, respectivement.

Les pièces de retenue 22, 22’sont activées par un mécanisme actionneur 32, qui les déplace entre les première et deuxième configurations énoncées plus haut.

Dans la première configuration, qui correspond à la , les pièces de retenue 22, 22’ coopèrent avec les ergots de la matrice : les ergots sont reçus dans les encoches inférieures, en butée. La matrice et les parois latérales sont unies. Cette configuration correspond à une conformation de matrice de moule traditionnel. Elle est notamment appropriée pour les phases d’injection, de compression et de cure/cuisson.

En pivotant les pièces de retenue 22, 22’ autour de l’axe de pivot on peut dégager les ergots 28, 28’ et venir engager les pièces de retenue 22, 22’ sur les ergots 30, 30’ du poinçon. Le dispositif de retenue est alors en deuxième configuration, illustrée b). Les ergots sont reçus dans les encoches supérieures des pièces de retenue : le poinçon 14 et les parois latérales 12.2 sont unis. On va ainsi pouvoir dégager les parois latérales 12.2 du fond 12.1 de matrice, pour accéder plus facilement à la première surface de moulage.

Le mécanisme actionneur 32 permet un déplacement, en particulier un pivotement, simultané des deux pièces de retenue 22, 22’ entre la première et deuxième position, et inversement.

L’actionneur 32 comprend une tige d’actionnement 34, par exemple la tige d’un vérin électrique 40. La tige d’actionnement 34 est orientée verticalement, au centre de la face. Son extrémité est reliée par une biellette 36, 36’ à chacune des pièces pivotantes. Dans la première configuration, , la tige d’actionnement est sortie et les pièces de retenue 22, 22’ sont engagées sur les ergots 28, 28’ de la matrice. Comme on le comprendra, en rétractant/abaissant la tige d’actionnement 34, les pièces de retenue 22, 22’ vont se désengager des ergots 28, 28’ et venir s’engager dans les ergots 30, 30’ du poinçon, pour arriver en deuxième configuration.

L’ensemble de moule 10 peut comprendre en outre des moyens de centrage agencés sur le poinçon 14 et/ou une ou plusieurs parois latérales 12.2 de la matrice 12, pour guider l’introduction du poinçon dans la matrice, en particulier dans la ceinture 12.2 formée par les parois latérales. Les moyens de centrage peuvent par exemple se présenter sous la forme de languettes en métal ou tout autre matériau approprié, et avoir une forme généralement allongée (rectangulaire, ovale, parallélépipédique, en losange, …), venant s’engager dans une forme coopérante, par ex. glissière, encoche, etc. Les moyens de centrage sont fixés à une de leur extrémité sur une portion inférieure des parois latérales 12.2 et s’engagent par le haut, lorsque les parois latérales 12.2 sont solidaires de la partie de fond, autour de la partie de fond 12.1, en particulier autour des parois périphériques 12.4. Alternativement, les moyens de centrage 40 peuvent être fixés à une de leur extrémité sur la partie de fond 12.1 de la matrice 12 et s’engager par le bas, lorsque les parois latérales sont solidaires de la partie de fond, autour des parois latérales 12.2.

Dans la variante illustrée, le boitier du vérin 40 fait office de moyen de centrage, et coopère avec une glissière 39 prévue dans la partie de fond 12.1.

Additionnellement ou alternativement, des moyens de centrage sont fixés à une de leur extrémité sur le poinçon 14 et s’engagent par le haut autour de la matrice, en particulier autour des parois latérales12.2 de la matrice 12.

L’ensemble de moule 10 est adapté aux procédés de moulage par transfert de résine, ou RTM (Resin Tranfer Molding), notamment au procédé C-RTM (Compression Resin Transfer Molding). Au cours d’un tel procédé, de la matière (polymère, résine, …) est injectée dans l’ensemble de moule au moyen d’une tête d’injection (non représentée) disposée dans un canal d’injection 50. La tête d’injection est montée étanche dans le canal d’injection 50. La tête d’injection est connectée par une tuyauterie souple et/ou rigide à une source de matière de moulage, qui peut être tout polymère approprié, en particulier une résine. La tête d’injection peut comprendre un moyen de chauffage.

Le canal d’injection 50 peut être prévu dans le poinçon ou dans la matrice 12.

En particulier le canal d’injection 50 peut être agencé dans un support latéral 12.9 de la partie de fond 12.1 de la matrice, le support latéral 12.9 s’engageant dans une encoche/un évidement 15 dans une partie inférieure d’une paroi latérale 12.22.

En particulier, le canal d’injection 50 est agencé dans le support latéral 12.9 de telle manière qu’il est en communication avec la cavité de moule dans une position d’injection ; et, dans une position de compression, le canal d’injection 50 ne communique plus avec la cavité de moule. En pratique, l’extrémité du canal d’injection 50, côté intérieur, ne débouche pas dans la cavité de moule en position de compression. La tête d’injection en elle-même ne sera donc pas en contact avec la surface moulante du moule. En d’autres termes, la tête d’injection est hors de la cavité de moule en position de compression.

Ceci peut par exemple être obtenu par l’obturation du canal d’injection par le contre moule, qui a été déplacé en direction du moule dans la position de compression. Le canal d’injection est ainsi agencé dans le support 12.9 à une hauteur (ou distance par rapport au fond de moule) telle qu’il est en communication avec la cavité de moule en position d’injection, et que ladite extrémité intérieure du canal d’injection est masquée par le contre moule en position de compression.

Selon d’autres variantes, le canal d’injection est prévu dans le poinçon 14, en particulier il peut être agencé de manière traversante de la face supérieure 14.3 vers la face inférieure 14.1 et déboucher dans la cavité de moulage.

Afin de mettre en évidence les caractéristiques techniques et les avantages d’un ensemble de moule selon l’invention, on a représenté à la les étapes d’un procédé de reconditionnement d’un ensemble de moule 10 selon l’invention. A l’étape a) l’ensemble de moule 10 contient une pièce composite (non représentée) obtenue à l’aide d’un procédé RTM, en particulier C-RTM, mis en œuvre dans le moule 10. Les moyens de couplage 20 sont dans la configuration qui unit les parois latérales 12.2 au fond 12.1 : les ergots 28, 28’ sont engagés dans les encoches 24, 24’ des pièces de retenue 22, 22’. C’est la configuration typique à la fin de l’étape de cuisson du process RTM ou C-RTM.

A l’étape b), les moyens de couplage sont déplacés vers la position de nettoyage, dans laquelle les parties saillantes (par ex. les ergots) 30, 30’ viennent en butée dans les encoches 26, 26’ des pièces de retenue 22, 22’. Les parois latérales 12.2 sont alors couplées au poinçon 14 et ne sont plus connectées à la partie de fond de la matrice 12.1. Puis on ouvre le moule, par exemple en soulevant le poinçon 14 ou en abaissant la partie de fond 12.1, et on extrait la pièce composite de sorte à exposer la partie de fond 12.1, notamment sa surface de moulage 12.3 (étape c). Dans ce mouvement de moule, les parois latérales 12.2 sont solidaires du poinçon 14 et sont donc séparées du fond 12.1.

La partie de fond 12.1, notamment sa surface de moulage 12.3, est alors nettoyée/reconditionnée, avant que le moule 10 ne soit de nouveau fermé, par exemple en abaissant le poinçon 14 ou en soulevant la partie de fond de moule 12.1 (étape d).

Outre son nettoyage, d’autres traitements peuvent être appliqués à la surface de moulage 12.3 avant que le moule ne soit refermé ; par exemple un bouche-pore peut être appliqué afin de corriger des défauts d’aspérité de surface.

A l’étape e), les moyens de couplage sont déplacés de la position de nettoyage vers la position opérationnelle. Les parois latérales 12.2 sont alors à nouveau solidaires de la partie de fond 12.1 de la matrice 12, et découplées du poinçon 14. Le moule 10 est ensuite ouvert, par exemple en soulevant le poinçon 14 ou en abaissant la matrice 12 (étape f) et est prêt à recevoir une autre préforme fibreuse pour la fabrication d’une nouvelle pièce composite.

Claims

Ensemble de moule (10) fermable de manière étanche comprenant :
une matrice (12) ayant une partie fond (12.1) définissant une première surface de moulage (12.3) destinée à recevoir une préforme fibreuse, ladite première surface de moulage étant entourée par des parois de moule (12.2) s’étendant depuis la partie de fond ;
un poinçon (14) comprenant une deuxième surface de moulage (14.1) opposée à la première surface de moulage et le poinçon étant configuré pour coopérer avec la matrice de sorte à s’engager entre les parois de moule (12.2) de la matrice et ainsi fermer le moule et définir une cavité de moulage ;
un premier joint d’étanchéité (13) prévu pour assurer l’étanchéité entre la matrice (12) et le poinçon (14) ;
caractérisé en ce queau moins une des parois de moule (12.2) est séparable du fond (12.1) ; et en ce que des moyens de couplage (20) sont prévus pour effectuer sélectivement :
un couplage de ladite au moins une paroi de moule (12.2) séparable avec le fond (12.1) de la matrice, de sorte à les solidariser, notamment en vue d’une phase opérationnelle ;

un couplage de ladite au moins une paroi de moule (12.2) séparable avec le poinçon (14), de sorte à les solidariser et ainsi pouvoir séparer ladite au moins une paroi de moule séparable, du fond, notamment en vue d’une phase de nettoyage.
Ensemble de moule (10) selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de parois de moule (12.2) sont séparables, les parois de moules étant préférablement solidaires entre-elles.
Ensemble de moule (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de couplage (20) comprennent des éléments (22, 22’, 28, 28’, 30, 30’) coopérant par complémentarité de forme, agencés sur la partie de fond (12.1), le poinçon (14) et la ou les parois de moule séparables (12.2).
Ensemble de moule (10) selon la revendication 3, dans lequel les moyens de couplage (20) comprennent au moins un dispositif de couplage (31) agencé sur une paroi de moule séparable (12.2), qui est configuré pour engager alternativement des ergots (28, 28’, 30, 30’) positionnés sur le poinçon (14) et la partie de fond (12.1).
Ensemble de moule (10) selon la revendication 4, dans lequel le dispositif de couplage (31) comprend des pièces de retenue (22, 22’) pivotantes présentant des encoches (24, 24’, 26, 26’) configurées pour, dans une première position de pièce de retenue, s’engager sur les ergots (28, 28’) de la partie de fond (12.1), et dans une deuxième position, s’engager sur les ergots (30, 30’) du poinçon (14) tout en étant désengagées des ergots (28, 28’)de la partie de fond (12.1).
Ensemble de moule (10) selon la revendication 5, comprenant un mécanisme d’actionnement (32) comportant une tige d’actionnement (34) liée aux pièces de retenue (22, 22’) par des biellettes (36, 36’), qui permet l’actionnement simultané des pièces de retenue.
Ensemble de moule (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier joint (13) est porté par le poinçon (14).
Ensemble de moule (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matrice (12) comprend en outre un deuxième joint (17, 17’) agencé entre la partie de fond (12.1) et la ou les parois de moule (12.2), le deuxième joint étant de préférence porté par la partie de fond.
Ensemble de moule (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les parois de moule (12.2) de la matrice sont réalisées dans le même matériau que la partie de fond (12.1) et/ou le poinçon (14), en particulier en acier, plus particulièrement en inox.
Ensemble de moule (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un canal d’injection (50) avec une tête d’injection agencée de manière étanche dans celui-ci, dans lequel le canal d’injection est agencé dans un support latéral (12.9) de la partie de fond (12.1), qui s’adapte dans un évidement (15) dans une partie inférieure d’une des parois de moule (12.2).
Ensemble de moule (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre au moins un canal d’injection (50) avec une tête d’injection agencée de manière étanche dans celui-ci, dans lequel le canal d’injection est agencé dans le poinçon (14).
Procédé de fabrication d’un composite au moyen d’un ensemble de moule (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
le couplage de la paroi de moule (12.2) au fond (12.1) de la matrice par le biais des moyens de couplage (20) ;

l’introduction d’une préforme fibreuse dans l’ensemble de moule (10), la matrice (12) étant ouverte ;

la fermeture de la matrice (12) en amenant le poinçon (14) dans une position opérationnelle à une première distance du fond (12.1) de la matrice, pour former une cavité de moule ;

l’injection de matière de moulage dans la cavité de moule, le vide ayant préférablement été tiré auparavant ;

le déplacement du poinçon (14) dans une position de compression à une seconde distance du fond (12.1) de la matrice, pour imprégner la préforme fibreuse ; et

la cuisson en position de compression.
Procédé de reconditionnement d’un ensemble de moule (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant :
le couplage de la au moins une paroi de moule (12.2) au poinçon (14) et le découplage de la au moins une paroi de moule (12.2) de la partie de fond (12.1) de la matrice ;

l’ouverture de l’ensemble de moule (10), la au moins une paroi de moule (12.2) de la matrice étant solidaire du poinçon (14) ;

le démoulage du composite formé à partir d’une préforme fibreuse ;

le nettoyage de la partie de fond (12.1) de la matrice ;

la fermeture de l’ensemble de moule (10) ;

le couplage de la au moins une paroi de moule (12.2) à la partie de fond (12.1) de la matrice et son découplage du poinçon (14) ;et

le nettoyage du poinçon (14).