WO2022223888A1 - Procédé et dispositif de fabrication d'un objet décoratif à partir d'au moins une couche de cordon extrudé - Google Patents

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WO2022223888A1
WO2022223888A1 PCT/FR2022/000039 FR2022000039W WO2022223888A1 WO 2022223888 A1 WO2022223888 A1 WO 2022223888A1 FR 2022000039 W FR2022000039 W FR 2022000039W WO 2022223888 A1 WO2022223888 A1 WO 2022223888A1
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WO
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extruded
extrusion
layer
receiving support
polymer
Prior art date
Application number
PCT/FR2022/000039
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English (en)
Inventor
Allain Launay ROMAIN
Johan Hugues
Benjamin DEBAT
Dorian FABRE
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Blachere Illumination
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Publication date
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing

Definitions

  • the subject of the invention is a process for manufacturing a decorative object from at least one layer of extruded cord and the device for implementing said process.
  • the term decorative object refers to an object whose sole function is ornamental, both indoors and outdoors.
  • the invention relates in particular, but not exclusively, to the technical field of temporary or permanent light decorations, and more specifically to light decorations located outdoors, such as those traditionally installed for parties or other events.
  • the invention can also find many other applications, for example in the field of advertising decorations or for the animation of commercial windows.
  • Decorative objects such as luminous decorations in particular, are usually made from an aluminum frame on which are attached one or more luminous garlands, generally formed by a succession of LEDs.
  • paragraph 83 cites aluminum only as an example - in this case the last example - possible of making a reception support, in the same way as the wood or Ureol, i.e. a material laminated with polyurethane glue. No embodiment of this document mentions aluminum as a necessary choice for the receiving medium.
  • An objective of the present invention aims to remedy the drawbacks of existing processes by defining a process capable of producing a decorative object from extruded cords - from a wide range of polymers, including those with the best properties/ qualities - of a small thickness or a reduced diameter, much lower than the thickness or the diameter of the current extruded cords, while presenting a stable structure and sufficiently mechanically resistant taking into account the uses of the decorative object.
  • this decorative object is intended to be installed preferably outdoors, whatever the environmental conditions.
  • Another objective of the invention consists in proposing an economical and reliable manufacturing process, that is to say allowing perfect reproducibility of the decorative object as many times as desired.
  • - a height of between two and six millimeters, advantageously between three and five millimeters, and very advantageously a layer of extruded cord with a height of four millimeters.
  • the solution proposed by the invention is a process for manufacturing a decorative object from at least one layer of an extruded bead of a polymer-based composition, comprising a step of passing a composition based polymer in an extrusion die from a supply inlet of said composition to an extrusion head, from which emerges an extruded bead of said composition, the temperature of the extruded cord, at the outlet of the extrusion head, being between 180°C and 260°C.
  • the method according to the invention is characterized in that the extruded bead is deposited on a support for receiving the layer of extruded bead by the effect of gravitation and in that the receiving support is heated to a temperature heating between 85°C and 170°C.
  • the expression “decorative object” means an object whose purpose is the aesthetic decoration of a place, interior or exterior.
  • this decorative object can be associated with one or more other visual elements such as for example garlands or lights and in this case the decorative object serves, or has the function, of support for these elements associated with the object. decorative.
  • the manufacturing process of a decorative object is automated in such a way as to eliminate, or at least to limit, the workforce.
  • heating temperature in relation to the receiving medium means that the latter has this temperature range at its upper surface, i.e. the surface in contact (or likely to be in contact) with the extruded cord.
  • effect of gravitation refers to the fact that the movement of the extruded bead, from its exit from the extrusion head to the receiving support, is constrained or directed solely by the weight of said cord.
  • This effect is made possible in particular by the fact that the extrusion die is arranged or oriented vertically, in other words in the direction of application of the gravitational force.
  • the thrust exerted by the extrusion die on the extruded bead in other words the kinetic energy of the latter leaving the extrusion head, but this force or this kinetic energy is also oriented in the direction, and sense, of the gravitational force.
  • the receiving support is made of aluminum or an aluminum-based alloy, preferably aluminum.
  • the applicant presents some test results and comparative tests which have made it possible to highlight the very particular interest of aluminium.
  • the receiving support then has an appropriate mechanical adhesion function for the extruded cord.
  • the receiving support also has a coating intended to allow chemical adhesion of the extruded bead.
  • This coating consists of a polymer coating, from a few microns (pm) up to one or more millimeters (at most two millimeters).
  • this coating consists of a polyetherimide (PEI).
  • the heating temperature is between 95°C and 125°C.
  • a temperature excludes at least one polymer included in the scope of the present invention - namely in this case the Polycarbonate presented below as an example of a possible polymer - but most of the polymers that can be used in the context of the process and the device according to the invention are used with such a heating temperature range of 95°C to 125°C.
  • the extrusion head is located at a distance H of between two and eight millimeters from the aforesaid receiving support.
  • the extruded cord has, at the outlet of the extrusion head, a viscosity of between four hundred (400) and four hundred and fifty (450) Pascal per second (Pa.s 1 ) defined according to the ISO 11443 standard .
  • the temperature of the extruded bead is between 200°C and 240°C.
  • the decorative object comprises a plurality of layers of extruded cords, each successive layer, after the first layer of extruded cord, then forming the support for receiving the next layer of extruded cord.
  • the polymer-based composition consists of a polymer matrix comprising at least 70% by weight, advantageously at least 95% by weight, of acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polylactic acid (polyester PLA) or of polycarbonate (PC).
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • PLA polylactic acid
  • PC polycarbonate
  • the invention can be implemented with a method for manufacturing a decorative object from at least one layer of an extruded bead of a polymer-based composition, comprising a step of passing of a polymer-based composition in an extrusion die from a feed inlet of said composition to an extrusion head, having an opening diameter D, from which an extruded bead of said composition emerges, the temperature of the extruded bead, at the outlet of the extrusion head, being between 180° C.
  • the method according to the invention being characterized in that the extrusion head is located at a distance H between two and eight millimeters of a support for receiving the layer of the extruded cord, the extruded cord being deposited on the receiving support by the effect of gravity, and in that the opening diameter D of the head of extrusion is equal to H +/- 1 millimeter.
  • the distance H is between four and six millimeters, advantageously the distance H is equal to four millimeters.
  • the extrusion head moves at a speed of between forty and one hundred and fifty millimeters per second, advantageously between sixty and one hundred millimeters per second.
  • the extruded bead leaves the extrusion head at a rate of between five and fifteen kilos per hour, advantageously between six and ten kilos per hour.
  • the decorative object it can be obtained by a process for manufacturing a decorative object formed by the hot extrusion of at least one bead of a polymer-based composition, comprising the following steps:
  • the decorative object has layers of at least one extruded bead stacked one above the other, said layers being parallel to the receiving support and defining extrusion levels, characterized in that the extrusion is carried out so that the decorative object comprises at least a first zone having a first number of layers and a second zone having a second number of layers different from said first number.
  • the manufacturing method comprises a step consisting in equipping the extrusion head with a movable shutter between an open position allowing the exit of the cord from said head and a closed position preventing the exit of the cord from said head .
  • the manufacturing method comprises a step consisting in securing the extrusion head to a robotic handling arm so that said head can be inclined at an angle a of between 0° and 90° with respect to a normal of the receiving medium.
  • the layers are extruded so as to present adjacent borders and in which to extrude a layer of level N in the second zone from a layer of level M in said second zone, such that M greater than or equal to N+2, the following steps are carried out:
  • Another aspect of the invention relates to a manufacturing device for manufacturing a decorative object from at least one extruded bead of a polymer-based composition, for implementing the method according to one any of the preceding claims, including:
  • an extrusion die having at one end a feed inlet and at the other end an extrusion head, said die being fed with at least one polymer-based composition exiting in the form of a bead extruded by the extrusion head,
  • the device according to the invention is characterized in that the extrusion die is arranged vertically relative to the receiving support and the device comprises a receiving support on which the bead layer is deposited by the effect of the gravitation and in that the receiving medium is heated to a heating temperature of between 85°C and 170°C.
  • the extrusion die is also - like the extrusion head - mounted on an arm, controlled by said control and displacement means; this arm forming a section of the robotic arm presented above.
  • the present invention is illustrated with this embodiment, but it can be provided that the extrusion die is not mounted on the robotic arm and remote from the latter, the extrusion head remaining for its part present on the end - distal portion - of the robotic arm, oriented vertically.
  • control and displacement means comprise a robotic arm
  • control and displacement means comprise a robotic arm and an electronic management unit allowing the management automatic, or manual, of the robotic arm and of the extrusion die, in particular its supply of polymer-based composition, its extrusion rate, the direction and the speed of movement of the robotic arm.
  • the aforesaid arm forms the distal portion of the robotic arm.
  • FIG. 1 is a schematic view of a decorative object capable of being manufactured with the method and the device according to the invention.
  • FIG. 2 is a side view of the device for manufacturing a decorative object from at least one extruded bead of a polymer-based composition according to the present invention.
  • FIG. 3 is an enlargement of part A present in figure 2, showing in particular the end of the extrusion head and the receiving support.
  • FIG. 4 is a top view of the device visible in Figure 2.
  • FIG. 5 is another side view of the device visible in Figure 2.
  • FIG. 6 is a perspective view of the device visible in Figure 2.
  • FIG. 7 is an alternative embodiment of a manufacturing system or device according to the present invention.
  • the decorative object 1 consists of a stylized snowflake 2 installed on a volute 3.
  • its length is between 50 centimeters (cm) and two meters while its width is between twenty centimeters and a meter.
  • a particularity of the present invention lies in the fact that such a decorative object 1 or 2, 3 is formed of at least one layer of extruded cord, possibly a plurality of layers of extruded cords and these extruded cords have all have a substantially identical thickness, between three and ten millimeters, preferably of the order - i.e. plus or minus one - of seven millimeters, and a height of four millimeters, preferably plus or minus one millimeter.
  • This decorative object 1 can be attached to a cable or fixed to a pole or a wall for outdoor installation, for example in a street or on the facade of a monument, or even inside a dwelling.
  • Decorative object 1 can incorporate one or more light garlands, not visible in this attached figure.
  • Figures 2 to 6 attempt to show the elements of the device for manufacturing a decorative object from at least one extruded bead of a polymer-based composition. These elements allow the implementation of the method according to the invention so that a characteristic linked to the device finds application to the method, and vice versa.
  • This device 10 comprises a receiving support 20 of the extruded cord.
  • this receiving support 20 is in the form of an L, with two rectangular portions 21, 22 of shape and dimensions substantially identical extending perpendicular to each other. These two rectangular portions 21, 22 each form the end portions of the receiving support 20 while a square portion is arranged at the junction angle formed between these two end portions 21, 22.
  • the end portions 21, 22, rectangular have a length of between fifty centimeters and two meters and a width of between fifty centimeters and one hundred and fifty centimeters.
  • the junction portion 23 is a square with a length of between fifty centimeters and one hundred and fifty centimeters, it being considered that the width of the end portions 21, 22 is advantageously equal to the length of the side of the junction portion 23 so that the end edges of the receiving support 20 are indeed continuous and essentially linear or rectilinear.
  • the first criterion sought in the context of the present invention is the shrinkage criterion which must be at most equal to 2% to satisfy the invention. Consequently, the specimens tested not satisfying this criterion of 2% shrinkage were not subjected to the mechanical tests. Test results are shown in Table 1 below.
  • the shrinkage criterion is considered, possibly with a slight structural adjustment, according to the ISO 294 standard.
  • the ISO 527-1 standard is considered for the determination of the Young's Modulus and the elongation at break.
  • ABS Acrylonitrile butadiene styrene
  • PC Polycarbonate
  • PLA polylactic acid polymer.
  • This receiving support 20 has a thickness of between five millimeters and thirty millimeters. Secondary functions of this receiving support 20 consist in receiving the extruded cord without the latter adhering to the receiving support 20, nor of course being deformed or degraded by the latter.
  • the receiving support 20 has a general L-shape, the robotic arm 30 being located close to the junction portion 23 substantially at equal distance from the end portions 21, 22. It is also possible to provide that the receiving support 20 is in the general shape of a square or circular frame surrounding the robotic arm 30, the latter 30 being completely surrounded or surrounded by the receiving support 20. Finally, the receiving support 20 may have a general I-shape or even a general U-shape with three sides surrounding the robotic arm 30 .
  • the receiving support 20 is mounted on an elevation base 40, for example made of metal such as steel or wood, which makes it possible to place the support of reception 20 at a height from the ground of between twenty centimeters and one meter, so as to adapt to the dimensions of the robotic arm 30 and to facilitate the gripping and handling of the decorative object 1 produced on the reception support 20.
  • an elevation base 40 for example made of metal such as steel or wood, which makes it possible to place the support of reception 20 at a height from the ground of between twenty centimeters and one meter, so as to adapt to the dimensions of the robotic arm 30 and to facilitate the gripping and handling of the decorative object 1 produced on the reception support 20.
  • the means for controlling and moving the extrusion die consist partly of the robotic arm 30.
  • This robotic arm 30 comprises two sections, a first section 31 extending from the base 32 of the robotic arm 30 and a second section 33 extending in the continuity of the first section 31, this second section 33 carrying or fixing at its free end the distal portion 34, forming an arm, on which the extrusion die 50 is mounted and fixed.
  • first section 31 of the robotic arm 30 is mounted free in rotation on the part forming a base 32 of the robotic arm 30 and can also be oriented transversely to be placed facing a portion 21, 22 or 23 of the reception support 20.
  • this first section 31 of the robotic arm 30 is capable, in the example chosen to illustrate the invention, of being oriented transversely at an angle of at least 180°, given that the receiving support 20 forms an L.
  • the robotic arm 30 is fixed to a base structure 35 intended to hold and stabilize it.
  • the second section 33 of the robotic arm 30 is also mounted free to rotate, at its end close to the first section 31, while it 33 carries at its other end the distal portion 34 on which the die is mounted and fixed. extrusion 50. Unlike the first section 31, this second section 33 has no possibility of transverse orientation and of course follows a possible transverse displacement of the first section 31.
  • the dimensions of the first and second sections 31, 33 are adapted to the use of the robotic arm 30, that is to say to the manufacture of the decorative object 1 on the receiving support 20.
  • the extrusion die 50 is a conventional extrusion die which is not modified in any way in the context of the present invention, except at the level of the opening diameter D of its extrusion head. 51 which is related to the distance or the height H at which this extrusion head 51 is located or is located from the surface of the receiving support 20. It should be noted here that FIG. 3 does not present any limiting or binding character at the level of the dimensioning of the values D and H so that no dimensional value, or ratio of values, can be deduced from this figure.
  • the manufacturing method according to the invention is envisaged to produce a multilayer decorative object 1, that is to say by superimposing a plurality of extruded cords placed on top of each other, it is the surface of the last layer of extruded cords which forms the receiving support 20. Consequently, in the latter case, the distance H is no longer that between the receiving support 20 and the extrusion head 51, but the distance or the height, always designated H, between the upper surface of the extruded bead and the extrusion head 51.
  • the opening diameter D of the extrusion head can be fixed or variable, according to possibilities well known in the technical field, but of course, this opening diameter D being generally constant during the duration of extrusion of the bead to form the decorative object 1.
  • this opening diameter D is variable or different during the manufacture of the decorative object 1, the ratio defined in the framework of the present invention between the lengths H and D still remains valid.
  • H is modified accordingly.
  • the means for controlling and moving the extrusion die further comprise an electronic management unit, not shown in the appended figures.
  • the movements of the robotic arm 30 are controlled by this electronic management unit.
  • the electronic management unit is in particular in the form of a portable or fixed computer, provided in particular with a processor, microprocessor or CPU (for "Central Processing Unit") and a memory, in which software is stored whose instructions, when they are executed by the processor, microprocessor or CPU, make it possible to control the movement of the die extrusion in space.
  • This electronic management unit also manages the extrusion die, that is to say in particular the supply of polymer-based composition and the extrusion rate.
  • the movement of the extrusion die 50 along a predefined trajectory makes it possible to manufacture a decorative object 1 by depositing material, for a single-layer decorative object, or by adding material (additive manufacturing) by stacking in layers of extruded cords .
  • These layers of extruded cords can be stacked one above the other and/or optionally one beside the other.
  • the stacking of the layers of extruded cords creates the volume of the decorative object 1 even if such an object 1 having monolayer cord already has a thickness of at least several millimeters.
  • the trajectory of the extrusion die 50 along the longitudinal, axial and possibly vertical axes, i.e. along three mutually perpendicular directions, makes it possible to produce all types of contours and curves of the desired decorative object 1.
  • a designer draws the desired decorative object 1 using a computer-aided design (CAD) tool.
  • the file obtained is processed by the software stored in the memory of the electronic management unit which organizes the cutting into slices of the different layers necessary for the production of the decorative object 1.
  • the robotic arm 30 is controlled according to this cutting into slices , so that the extrusion die 50 deposits the bead layer by layer, if necessary, until the final decorative object 1 is obtained.
  • the decorative object 1 is thus obtained quickly, precisely and with optimum repeatability.
  • Figure 7 illustrates an alternative embodiment where the extrusion head 51 is secured to a carriage 8 which is movable along the axes X, Y and Z of a reference Cartesian.
  • the carriage 8 is for example movably mounted on a first slider - or rail - 80 of axis X.
  • This first slider is itself movably mounted on a second slider 81 of axis Y.
  • a drive mechanism for example rack or jack type, controlled by the aforementioned management unit, makes it possible to translate the carriage 8 on the first slide 80, and to translate said first slide on the second slide 81. It is thus possible to move longitudinally and transversely the head of extrusion 51 with respect to the surface of the support 20.
  • the vertical movement of the extrusion head 51 (along the Z axis) is made possible by mounting the second slide 81 movable in translation on vertical guides 83.
  • a mechanism of drive for example of the rack or jack type, controlled by the aforementioned management unit, makes it possible to translate the second slide 81 along the vertical guides 83.
  • a similar result is obtained by securing the extrusion head 51 to a overhead crane.
  • the extrusion head 51 is fixed and it is the support 20 which is moved. It is in this case the support 20 which is secured to a means of movement of the robotic arm 30 or carriage 8 type mentioned above, the movement of said plate being controlled by the management unit.
  • the shape and dimensions of the support 20 for receiving the extruded cord are variable, depending on the decorative object 1 to be produced, but above all depending on the layout and dimensions of the robotic arm 30, the larger the latter, the greater the dimensions of the receiving support 20 can be varied and large, - the robotic arm 30 can have as many sections 21, 22, 23 as necessary or useful for the manufacture of the decorative object 1.
  • the shape and the degree of freedom of the robotic arm 30 are variable provided that they offer the possibility of bringing the extrusion head 51 to the desired height of the receiving support 20, given the opening diameter D of the extrusion head 51. It is also possible to provide that there is a plurality of robotic arms 30, for example at least two robotic arms 30 working together to manufacture a decorative object 1 according to the invention.

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Abstract

Un procédé de fabrication d'un objet décoratif à partir d'au moins une couche d'un cordon extrudé comportant une étape de passage d'une composition à base polymère dans une filière d'extrusion (50), la température du cordon extrudé étant comprise entre 180°C et 260°C, le cordon extrudé étant déposé sur un support de réception (21, 22, 23) de la couche de cordon extrudé par l'effet de la gravitation et en ce que le support de réception est chauffé à une température de chauffe comprise entre 85°C et 140°C, le support de réception (20) étant en aluminium ou en un alliage à base d'aluminium, de préférence en aluminium.

Description

Description
Titre : Procédé et dispositif de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins une couche de cordon extrudé.
Domaine technique.
[1] L’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins une couche de cordon extrudé et le dispositif pour la mise en œuvre dudit procédé. Le terme d’objet décoratif renvoie à un objet dont la seule fonction est ornementale, en intérieur comme en extérieur.
[2] L'invention se rapporte en particulier, mais non exclusivement, au domaine technique des décorations lumineuses temporaires ou permanentes, et de façon plus précise aux décorations lumineuses situées en extérieur, telles que celles installées traditionnellement pour les fêtes ou autres manifestations. L’invention peut également trouver de nombreuses autres applications, par exemple dans le domaine des décorations publicitaires ou pour l’animation de vitrines commerciales.
État de la technique.
[3] Les objets décoratifs, tels qu’en particulier les décors lumineux, sont habituellement réalisés à partir d’un cadre en aluminium sur lequel sont solidarisées une ou plusieurs guirlandes lumineuses, généralement formées par une succession de LEDs.
[4] Dans les documents brevet FR 2796446 et FR 3069800, au nom de la demanderesse, ce cadre support des guirlandes est en partie réalisé par injection- extrusion de matière plastique.
[5] Ainsi, de tels objets décoratifs, du fait qu’ils doivent fixer ou maintenir des éclairages sous forme de guirlandes ou d’autres éléments de décoration, nécessitent un cadre partiel ou total en un matériau mécaniquement résistant. En général, ce matériau formant cadre pour le support des éclairages ou analogues consiste en de l’aluminium, car ce matériau est léger tout en étant mécaniquement résistant. [6] Néanmoins, de tels objets décoratifs sont complexes à produire, car ils nécessitent deux étapes distinctes, une première étape de réalisation du cadre métallique et une deuxième étape de moulage d’un plastique sur tout ou partie du cadre métallique, pour loger les éclairages et/ou pour former une forme originale.
[7] On connaît à l’heure actuelle des objets décoratifs entièrement fait en matière plastique, mais alors ces objets sont faits de cordons extrudés présentant une épaisseur ou un diamètre très élevé, de l’ordre d’au moins trois centimètres d’épaisseur ou de diamètre.
[8] On connaît les documents WO 2020/132688 et US 2018/104922.
[9] Le document WO’688 ne divulgue pas le fait que le support de réception est chauffé à une température de chauffe comprise entre 85°C et 170°C. Seul un domaine 25°C à 150°C est divulgué dans ce document et tant la borne inférieure que la borne supérieure sont bien différente de celles de la présente demande, étant entendu que ce document ne divulgue nullement un rapport entre le domaine de température du cordon polymère et celui du support.
[10] Dans le document US’922, le paragraphe 83 ne cite l’aluminium qu’à titre d’un exemple - en l’espèce le dernier exemple - possible de réalisation d’un support de réception, au même titre que le bois ou l’Uréol, c’est-à-dire un matériau laminé avec de la colle polyuréthane. Aucun mode de réalisation de ce document ne mentionne l’aluminium comme un choix nécessaire pour le support de réception.
[11] Or, la présente demande a montré (cf. Tableau 1 ci-dessous) que le choix d’une gamme spécifique de température de chauffe et une nature spécifique du support de réception permettait d’obtenir un moindre retrait du cordon extrudé et de meilleures qualités mécaniques de ce dernier (Module d’Young et élongation à la rupture), ce qui est totalement absent de ces deux documents WO 2020/132688 et US 2018/104922.
[12] Jusqu’à présent, les tentatives pour produire des objets décoratifs avec des cordons extrudés moins épais ont conduit à réserver l’emploi d’un très petit nombre de polymère, ne présentant pas forcément des propriétés intéressantes pour le présent usage, au risque de problèmes de processabilité dans la filière d’extrusion et/ou de propriétés mécaniques dégradées. [13] Un objectif de la présente invention vise à remédier aux inconvénients des procédés existants en définissant un procédé apte à réaliser un objet décoratif à partir de cordons extrudés - à partir d’une large gamme de polymère, dont ceux présentant les meilleures propriétés/qualités - d’une faible épaisseur ou d’un diamètre réduit, bien inférieur à l’épaisseur ou au diamètre des cordons extrudés actuels, tout en présentant une structure stable et suffisamment mécaniquement résistante compte tenu des usages de l’objet décoratif.
[14] En effet, cet objet décoratif est destiné à être installé préférentiellement à l’extérieur, quelles que soient les conditions d’environnement.
[15] Un autre objectif de l’invention consiste à proposer un procédé de fabrication économique et fiable, c’est-à-dire permettant une reproductibilité parfaite de l’objet décoratif autant de fois qu’il est souhaité.
Présentation de l’invention.
[16] Après de multiples essais et tentatives, la demanderesse a mis au point un procédé lui permettant de réaliser un objet décoratif, fabriqué de manière économique, comportant au moins une couche de cordon extrudé présentant :
- une épaisseur ou un diamètre compris entre cinq et neuf millimètres, avantageusement entre six et huit millimètres, et très avantageusement une couche de cordon extrudé d’une épaisseur ou diamètre de sept millimètres ;
- une hauteur comprise entre deux et six millimètres, avantageusement comprise entre trois et cinq millimètres, et très avantageusement une couche de cordon extrudé d’une hauteur de quatre millimètres.
[17] Ainsi, lorsque le cordon sort de la tête d’extrusion, il présente une section circulaire, mais par suite de sa dépose sur le support de réception, le cordon extrudé s’aplatit pour présenter in fine une épaisseur (ou diamètre) plus importante que sa hauteur, selon les données présentées ci-dessus.
[18] La solution proposée par l’invention est un procédé de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins une couche d’un cordon extrudé d’une composition à base polymère, comportant une étape de passage d’une composition à base polymère dans une filière d’extrusion depuis une entrée d’alimentation en ladite composition jusqu’à une tête d’extrusion, de laquelle sort un cordon extrudé de ladite composition, la température du cordon extrudé, à la sortie de la tête d’extrusion, étant comprise entre 180°C et 260°C.
[19] Le procédé selon l’invention se caractérise en ce que le cordon extrudé est déposé sur un support de réception de la couche de cordon extrudé par l’effet de la gravitation et en ce que le support de réception est chauffé à une température de chauffe comprise entre 85°C et 170°C.
[20] On entend par l’expression « objet décoratif » un objet qui présente comme finalité la décoration esthétique d’un endroit, intérieur ou extérieur. Bien entendu, cet objet décoratif peut être associé à un ou plusieurs autres éléments visuels tels que par exemple des guirlandes ou des lumières et dans ce cas l’objet décoratif sert, ou a pour fonction, de support pour ces éléments associés à l’objet décoratif.
[21] Grâce à ce paramétrage précis de la température du support de réception, quelle que soit la nature chimique de la composition de polymère, ou quasiment quelle que soit cette nature chimique de ladite composition, le cordon extrudé ne descend pas trop vite en température de sorte que les dernières réactions de polymérisation et/ou de réticulation se produisent à l’extérieur de la filière d’extrusion. Ainsi, on obtient des cordons extrudés, et finalement un objet décoratif, présentant des qualités mécaniques et des propriétés physico-chimiques optimums pour les usages variés, dans un environnement souvent très rigoureux, envisagés pour l’objet décoratif.
[22] Également grâce au procédé selon l’invention, on automatise le processus de fabrication d’un objet décoratif de manière à supprimer, ou tout au moins à limiter, la main-d’œuvre.
[23] On entend par l’expression « température de chauffe » relativement au support de réception le fait que ce dernier présente ce domaine de température à sa surface supérieure, soit la surface en contact (ou susceptible d’être en contact) avec le cordon extrudé.
[24] On doit noter ici que l’expression « effet de la gravitation » concernant le cordon extrudé renvoie au fait que le déplacement du cordon extrudé, depuis sa sortie de la tête d’extrusion jusqu’au support de réception, est contraint ou dirigé uniquement par le poids dudit cordon. Cet effet est rendu possible en particulier par le fait que la filière d’extrusion est disposée ou orientée verticalement, autrement dit dans la direction d’application de la force gravitationnelle. Bien entendu, il faut considérer la poussée exercée par la filière d’extrusion sur le cordon extrudé, autrement dit l’énergie cinétique de ce dernier en sortie de la tête d’extrusion, mais cette force ou cette énergie cinétique est également orientée dans la direction, et le sens, de la force gravitationnelle.
[25] D’autres caractéristiques avantageuses de l’invention sont listées ci-dessous. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Chacune de ces caractéristiques contribue, le cas échéant, à la résolution de problèmes techniques spécifiques définis plus avant dans la description et auxquels ne participent pas nécessairement les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Ces dernières peuvent faire l’objet, le cas échéant, d’une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires :
[26] Très avantageusement, le support de réception est en aluminium ou en un alliage à base d’aluminium, de préférence en aluminium. Dans la suite, la demanderesse présente quelques résultats de test et essais comparatifs ayant permis de mettre en évidence l’intérêt très particulier de l’aluminium. Le support de réception présente alors une fonction d’adhésion mécanique appropriée pour le cordon extrudé.
[27] Avantageusement, le support de réception présente en outre un revêtement destiné à autoriser une adhésion chimique du cordon extrudé. Ce revêtement consiste en un revêtement polymère, de quelques microns (pm) jusqu’à un ou plusieurs millimètres (au plus deux millimètres). De préférence, ce revêtement consiste en un polyétherimide (PEI).
[28] De préférence, la température de chauffe est comprise entre 95°C et 125°C. Une telle température exclut au moins un polymère compris dans le cadre de la présente invention - à savoir en l’espèce le Polycarbonate présenté dans la suite comme un exemple de polymère possible - mais l’essentiel des polymères utilisables dans le cadre du procédé et du dispositif selon l’invention s’utilisent avec un tel domaine de température de chauffe 95°C à 125°C. [29] Selon une particularité avantageuse de l’invention, la tête d’extrusion est située à une distance H comprise entre deux et huit millimètres du susdit support de réception.
[30] Avantageusement, le cordon extrudé présente, en sortie de la tête d’extrusion, une viscosité comprise entre quatre cents (400) et quatre cent cinquante (450) Pascal par seconde (Pa.s 1) définie selon la norme ISO 11443.
[31] Selon une particularité de l’invention, avantageusement, la température du cordon extrudé est comprise entre 200°C et 240°C.
[32] Avantageusement, l’objet décoratif comprend une pluralité de couches de cordons extrudé, chaque couche successive, après la première couche de cordon extrudé, formant alors le support de réception de la couche de cordon extrudé suivante.
[33] De préférence, la composition à base polymère consiste en une matrice polymère comportant au moins 70% en poids, avantageusement au moins 95% en poids, d’acrylonitrile butadiène styrène (ABS), d’acide polylactique (polyester PLA) ou de polycarbonate (PC).
Selon un aspect de l’invention, on peut mettre l’invention avec un procédé de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins une couche d’un cordon extrudé d’une composition à base polymère, comportant une étape de passage d’une composition à base polymère dans une filière d’extrusion depuis une entrée d’alimentation en ladite composition jusqu’à une tête d’extrusion, présentant un diamètre d’ouverture D, de laquelle sort un cordon extrudé de ladite composition, la température du cordon extrudé, à la sortie de la tête d’extrusion, étant comprise entre 180°C et 260°C, le procédé selon l’invention se caractérisant en ce que la tête d’extrusion est située à une distance H comprise entre deux et huit millimètres d’un support de réception de la couche du cordon extrudé, le cordon extrudé étant déposé sur le support de réception par l’effet de la gravitation, et en ce que le diamètre d’ouverture D de la tête d’extrusion est égal à H +/- 1 millimètre.
[34] Le signe « +/- » signifie « plus ou moins ». Ainsi, à titre d’exemple, si l’on considère une distance H égale à cinq millimètres, le diamètre D de la tête d’extrusion est compris entre quatre et six millimètres, bornes supérieure et inférieure incluses.
[35] Grâce à ce paramétrage précis de la distance, ou de la hauteur, de la tête d’extrusion au support de réception, en fonction du diamètre d’ouverture D de cette même tête d’extrusion, on obtient un cordon extrudé présentant une épaisseur ou un diamètre uniforme sur toute sa longueur, ladite épaisseur ou ledit diamètre ou épaisseur D étant sensiblement égal à sept millimètres, plus ou moins deux millimètres, et une hauteur de quatre millimètres, plus ou moins deux millimètres. On entend, ici et dans la suite, avec l’expression « la distance de la tête d’extrusion au support de réception » le fait que cette distance est considérée depuis l’extrémité inférieure de la tête d’extrusion jusqu’à la surface supérieure, ou la surface en vis-à-vis de la tête d’extrusion, du support de réception.
[36] De préférence, la distance H est comprise entre quatre et six millimètres, avantageusement la distance H est égale à quatre millimètres.
[37] Avantageusement, la tête d’extrusion se déplace à une vitesse comprise entre quarante et cent cinquante millimètres par seconde, avantageusement comprise entre soixante et cent millimètres par seconde.
[38] De préférence, le cordon extrudé sort de la tête d’extrusion avec un débit compris entre cinq et quinze kilos par heure, avantageusement compris entre six et dix kilos par heure.
[39] Selon un aspect relatif à l’objet décoratif, celui-ci peut être obtenu par un procédé de fabrication d’un objet décoratif formé par l’extrusion à chaud d’au moins un cordon d’une composition à base polymère, comportant les étapes suivantes :
- passage d’une composition à base polymère dans une filière d’extrusion depuis une entrée d’alimentation en ladite composition jusqu’à une tête d’extrusion déplaçable de laquelle sort le cordon extrudé, une première couche de cordon extrudé étant déposée sur un support de réception,
- déplacement de la tête d’extrusion selon une trajectoire d’extrusion prédéfinie, de sorte que l’objet décoratif présente des couches d’au moins un cordon extrudé empilées les unes au-dessus des autres, lesdites couches étant parallèles au support de réception et définissant des niveaux d’extrusion, caractérisé en ce que l’extrusion est réalisée de sorte que l’objet décoratif comprend au moins une première zone présentant un premier nombre de couches et une deuxième zone présentant un deuxième nombre de couches différent dudit premier nombre.
[40] Avantageusement :
- le premier nombre de couches dans la première zone est supérieur ou égal à 1, et
- le deuxième nombre de couches dans la deuxième zone est supérieur ou égal à 3,
[41] De préférence, le procédé de fabrication comprend une étape consistant à équiper la tête d’extrusion d’un obturateur mobile entre une position ouverte autorisant la sortie du cordon de ladite tête et une position fermée empêchant la sortie du cordon de ladite tête.
[42] De préférence, pour extruder une couche de niveau N dans la première zone depuis une couche de niveau M dans la deuxième zone, tel que M supérieur ou égal à N+1, les étapes suivantes sont réalisées :
- placer l’obturateur en position fermée après la fin de l’extrusion de la couche de niveau M dans la deuxième zone,
- déplacer la tête d’extrusion depuis la deuxième zone vers une position d’extrusion située en vis-à-vis d’une couche de niveau N-1 de la première zone, l’obturateur étant maintenu dans la position fermée,
- lorsque la tête d’extrusion est positionnée dans la position d’extrusion de la première zone, placer l’obturateur en position ouverte et extruder la couche de niveau N en la déposant sur la couche de niveau N-1 de ladite première zone.
[43] Selon un mode de réalisation avantageux, pour extruder une couche de niveau N dans la deuxième zone depuis une couche de niveau M dans ladite deuxième zone, tel que M supérieur ou égal à N+2, les étapes suivantes sont réalisées :
- placer l’obturateur en position fermée après la fin de l’extrusion de la couche de niveau M, - déplacer la tête d’extrusion vers une position d’extrusion située en vis-à-vis d’une couche de niveau N-1 de ladite deuxième zone, l’obturateur étant maintenu dans la position fermée,
- lorsque la tête d’extrusion est positionnée dans la position d’extrusion de la deuxième zone, placer l’obturateur en position ouverte et extruder la couche de niveau N en la déposant sur la couche de niveau N-1 de ladite deuxième zone.
[44] Avantageusement, pour extruder une couche de niveau M dans la deuxième zone depuis une couche de niveau N dans ladite deuxième zone, tel que M supérieur ou égal à N+2, les étapes suivantes sont réalisées :
- placer l’obturateur en position fermée après la fin de l’extrusion de la couche de niveau N,
- déplacer la tête d’extrusion vers une position d’extrusion située en vis-à-vis d’une couche de niveau M-1 de la deuxième zone, l’obturateur étant maintenu dans la position fermée,
- lorsque la tête d’extrusion est positionnée dans la position d’extrusion de la deuxième zone, placer l’obturateur en position ouverte et extruder la couche de niveau M en la déposant sur la couche de niveau M-1 de ladite deuxième zone.
[45] De préférence, le procédé de fabrication comprend une étape consistant à solidariser la tête d’extrusion à un bras de manipulation robotisé de sorte que ladite tête puisse être inclinée d’un angle a compris entre 0° et 90° par rapport à une normale du support de réception.
[46] Dans ce cadre, avantageusement, au moins dans la deuxième zone, les couches sont extrudées de manière à présenter des bordures adjacentes et dans lequel pour extruder une couche de niveau N dans la deuxième zone depuis une couche de niveau M dans ladite deuxième zone, tel que M supérieur ou égal à N+2, les étapes suivantes sont réalisées :
- après la fin de l’extrusion de la couche de niveau M, orienter la tête d’extrusion perpendiculairement aux bordures,
- déplacer la tête d’extrusion de manière à extruder un cordon le long des bordures, depuis la couche de niveau M, jusqu’à atteindre une position d’extrusion de la couche de niveau N, laquelle position est située en vis-à-vis d’une couche de niveau N-1 de la deuxième zone,
- orienter la tête d’extrusion perpendiculairement à la couche de niveau N-1 et extruder la couche de niveau N en la déposant sur ladite couche de niveau N- 1.
[47] Un autre aspect de l’invention concerne un dispositif de fabrication de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins un cordon extrudé d’une composition à base polymère, pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant :
- une filière d’extrusion disposant à une extrémité d’une entrée d’alimentation et à l’autre extrémité d’une tête d’extrusion, ladite filière étant alimentée avec au moins une composition à base de polymère sortant sous la forme d’un cordon extrudé par la tête d’extrusion,
- un support de réception du cordon extrudé,
- des moyens de commande et de déplacement de la filière d’extrusion.
[48] Le dispositif selon l’invention se caractérise en ce que la filière d’extrusion est disposée verticalement par rapport au support de réception et le dispositif comprend un support de réception sur laquelle la couche de cordon est déposée par l’effet de la gravitation et en ce que le support de réception est chauffé à une température de chauffe comprise entre 85°C et 170°C.
[49] Avantageusement, selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la filière d’extrusion est également - à l’instar de la tête d’extrusion - montée sur un bras, commandé par lesdits moyens de commande et de déplacement ; ce bras formant une section du bras robotisé présenté ci-dessus. Dans la suite, la présente invention est illustrée avec ce mode d’exécution, mais on peut prévoir que la filière d’extrusion n’est pas montée sur le bras robotisé et distante de ce dernier, la tête d’extrusion restant quant à elle présente sur l’extrémité - portion distale - du bras robotisé, orientée verticalement.
[50] Avantageusement, les moyens de commande et de déplacement comprennent un bras robotisé, les moyens de commande et de déplacement comprennent un bras robotisé et une unité de gestion électronique permettant la gestion automatique, ou manuelle, du bras robotisé et de la filière d’extrusion, en particulier son alimentation en composition à base polymère, son débit d’extrusion, la direction et la vitesse de déplacement du bras robotisé.
[51] Avantageusement, le susdit bras forme la portion distale du bras robotisé.
Brève description des figures.
[52] D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d’un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels :
[Fig. 1] est une vue schématique d’un objet décoratif susceptible d’être fabriqué avec le procédé et le dispositif selon l’invention.
[Fig. 2] est une vue de côté du dispositif de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins un cordon extrudé d’une composition à base polymère selon la présente invention.
[Fig. 3] est un agrandissement de la partie A présente sur la figure 2, montrant en particulier l’extrémité de la tête d’extrusion et le support de réception.
[Fig. 4] est une vue de dessus du dispositif visible sur la figure 2.
[Fig. 5] est une autre vue de côté du dispositif visible sur la figure 2.
[Fig. 6] est une vue en perspective du dispositif visible sur la figure 2.
[Fig. 7] est une variante de réalisation d’un système ou dispositif de fabrication conforme à la présente invention.
Description des modes de réalisation.
[53] Le procédé et le dispositif objet de l’invention permettent de réaliser des objets décoratifs. Ces objets décoratifs comportent une structure rigide servant le plus souvent de cadre support pour une installation lumineuse, telle qu’une ou plusieurs guirlandes.
[54] Sur la figure 1 , l’objet décoratif 1 consiste en un flocon de neige stylisé 2 installé sur une volute 3. À titre d’exemple, sa longueur est comprise entre 50 centimètres (cm) et deux mètres tandis que sa largeur est comprise entre vingt centimètres et un mètre. Concernant son épaisseur, une particularité de la présente invention réside dans le fait qu’un tel objet décoratif 1 ou 2, 3 est formé d’au moins une couche de cordon extrudé, éventuellement une pluralité de couches de cordons extrudés et ces cordons extrudés présentent tous une épaisseur sensiblement identique, comprise entre trois et dix millimètres, préférentiellement de l’ordre - soit plus ou moins un - de sept millimètres, et une hauteur de quatre millimètres, préférentiellement plus ou moins un millimètre..
[55] En fonction de sa nature monocouche ou multicouche, on parle respectivement d’un objet décoratif à deux dimensions (2D) ou à trois dimensions (3D). Cet objet décoratif 1 peut être attaché à un câble ou fixé à un poteau ou un mur pour une installation extérieure, par exemple dans une rue ou sur la façade d’un monument, ou encore à l’intérieur d’une habitation.
[56] L’objet décoratif 1 peut intégrer une ou plusieurs guirlandes lumineuses, non visibles sur cette figure annexée.
[57] Les figures 2 à 6 s’attachent à montrer les éléments du dispositif de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins un cordon extrudé d’une composition à base polymère. Ces éléments permettent la mise en œuvre du procédé selon l’invention de sorte qu’une caractéristique liée au dispositif trouve à s’appliquer au procédé, et inversement.
[58] Ce dispositif 10 comporte un support de réception 20 du cordon extrudé. Comme on peut le voir notamment sur la figure 4, dans l’exemple choisi pour illustrer l’invention, ce support de réception 20 se présente sous la forme d’un L, avec deux portions rectangulaires 21 , 22 de forme et de dimensions sensiblement identiques s’étendant perpendiculairement l’une par rapport à l’autre. Ces deux portions rectangulaires 21, 22 forment chacune les portions d’extrémités du support de réception 20 tandis qu’une portion carrée est disposée à l’angle de jonction formé entre ces deux portions d’extrémités 21, 22. À titre d’exemple, les portions d’extrémités 21, 22, rectangulaires, présentent une longueur comprise entre cinquante centimètres et deux mètres et une largeur comprise entre cinquante centimètres et cent cinquante centimètres. La portion de jonction 23 est un carré d’une longueur comprise entre cinquante centimètres et cent cinquante centimètres, étant considéré que la largeur des portions d’extrémités 21, 22 est avantageusement égale à la longueur du côté de la portion de jonction 23 de manière à ce que les bords d’extrémités du support de réception 20 soient bien continus et essentiellement linéaires ou rectilignes.
[59] Le choix de la température de chauffe du support de réception du cordon extrudé ainsi que sa nature ou sa matière ont été déterminées après de multiples essais et tests comparatifs. Certains des résultats de ces essais et tests sont présentés dans le tableau ci-dessous.
[60] Le premier critère recherché dans le cadre de la présente invention est le critère de retrait qui doit être au plus égal à 2% pour satisfaire l’invention. En conséquence, les éprouvettes testées ne satisfaisant pas ce critère de 2% en retrait n’ont pas été subies les essais mécaniques. Des résultats de tests sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous.
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000017_0001
[61] Le critère de retrait est considéré, éventuellement avec un léger aménagement structurel, selon la norme ISO 294. La norme ISO 527-1 est considérée pour la détermination du Module d’Young et l’élongation à la rupture. ABS : Acrylonitrile butadiène styrène ; PC : Polycarbonate et PLA : polymère d’acide polylactique.
[62] En premier lieu, grâce à l’application d’une température de chauffe dans le domaine de 85°C à 140°C, préférentiellement de 95°C à 125°C, on obtient des cordons extrudés présentant un faible retrait et des propriétés mécaniques satisfaisantes, voire très satisfaisantes. Si l’on ajoute à cette première caractéristique essentielle le fait que le support de réception 20 est en aluminium, ou en un alliage d’aluminium, alors on améliore encore les résultats en retrait / mécaniques et on obtient un objet décoratif facilement détachable, sans dégradation, du support de réception 20.
[63] Ce support de réception 20 présente une épaisseur comprise entre cinq millimètres et trente millimètres. Des fonctions secondaires de ce support de réception 20 consistent à réceptionner le cordon extrudé sans que ce dernier n’adhère au support de réception 20, ni bien entendu ne soit déformé ou dégrader par ce dernier.
[64] Considérant ce support de réception 20, un aspect important réside dans sa localisation autour du bras robotisé 30, ou au moins en partie autour de ce bras robotisé 30. Ainsi, ici le support de réception 20 présente une forme générale en L, le bras robotisé 30 étant situé à proximité de la portion de jonction 23 sensiblement à égale distance des portions d’extrémité 21 , 22. On peut également prévoir que le support de réception 20 se présente sous la forme générale d’un cadre carré ou circulaire entourant le bras robotisé 30, ce dernier 30 étant complètement entouré ou ceinturé par le support de réception 20. Enfin, le support de réception 20 peut présenter une forme générale en I ou encore une forme générale en U avec trois côtés entourant le bras robotisé 30.
[65] Le support de réception 20 est monté sur un piétement de surélévation 40, par exemple en métal tel qu’un acier ou en bois, qui permet de placer le support de réception 20 à une hauteur du sol comprise entre vingt centimètres et un mètre, de manière à s’adapter aux dimensions du bras robotisé 30 et à faciliter la prise et la manutention de l’objet décoratif 1 réalisé sur le support de réception 20.
[66] Les moyens de commande et de déplacement de la filière d’extrusion consistent pour une part en le bras robotisé 30. Ce bras robotisé 30 comprend deux sections, une première section 31 s’étendant à partir du socle 32 du bras robotisé 30 et une deuxième section 33 s’étendant dans la continuité de la première section 31 , cette deuxième section 33 portant ou fixant à son extrémité libre la portion distale 34, formant bras, sur laquelle est montée et fixée la filière d’extrusion 50. La première section 31 du bras robotisé 30 est montée libre en rotation sur la partie formant socle 32 du bras robotisé 30 et peut également s’orienter transversalement pour être disposée face à une portion 21 , 22 ou 23 du support de réception 20. Ainsi, cette première section 31 du bras robotisé 30 est susceptible, dans l’exemple choisi pour illustrer l’invention, de s’orienter transversalement suivant un angle d’au moins 180°, compte tenu que le support de réception 20 forme un L.
[67] Le bras robotisé 30 est fixé à une structure de base 35 destinée à le maintenir et à le stabiliser.
[68] La deuxième section 33 du bras robotisé 30 est également montée libre en rotation, à son extrémité proche de la première section 31 , tandis qu’elle 33 porte à son autre extrémité la portion distale 34 sur laquelle est montée et fixée la filière d’extrusion 50. À la différence de la première section 31, cette deuxième section 33 ne présente aucune possibilité d’orientation transversale et suit bien entendu un éventuel déplacement transversal de la première section 31.
[69] Les liaisons entre la première section 31 et le socle 32, entre la première section 31 et la deuxième section 33, entre la deuxième section 33 et la portion distale (ou bras) du bras robotisé 30 forment les articulations de ce dernier.
[70] Des moyens d’actionnement, du type vérins et/ou moteurs rotatifs, disposés au niveau de ces articulations permettent in fine de produire des mouvements de translation et éventuellement de rotation de la filière d’extrusion 50. [71] Les dimensions de la première et de la deuxième sections 31 , 33 sont adaptées à l’usage du bras robotisé 30, c’est-à-dire à la fabrication de l’objet décoratif 1 sur le support de réception 20.
[72] La filière d’extrusion 50 est une filière d’extrusion classique qui n’est modifiée en rien dans le cadre de la présente invention, si ce n’est au niveau du diamètre d’ouverture D de sa tête d’extrusion 51 qui est en lien avec la distance ou la hauteur H à laquelle cette tête d’extrusion 51 se trouve ou se situe de la surface du support de réception 20. Il doit être noté ici que la figure 3 ne présente aucun caractère limitatif ou contraignant au niveau des dimensionnements des valeurs D et H de sorte que l’on ne peut déduire aucune valeur dimensionnelle, ou rapport de valeurs, de cette figure. Bien entendu, lorsque le procédé de fabrication selon l’invention est envisagé pour réaliser un objet décoratif 1 multicouche, c’est-à-dire par superposition d’une pluralité de cordons extrudés placés les uns sur les autres, c’est la surface de la dernière couche de cordons extrudés qui forme le support de réception 20. En conséquence, dans ce dernier cas, la distance H n’est plus celle entre le support de réception 20 et la tête d’extrusion 51 , mais la distance ou la hauteur, toujours désignée H, entre la surface supérieure du cordon extrudé et la tête d’extrusion 51.
[73] Considérant la filière d’extrusion 50, le diamètre d’ouverture D de la tête d’extrusion peut être fixe ou variable, selon des possibilités bien connues dans le domaine technique, mais bien entendu, ce diamètre d’ouverture D étant généralement constant pendant la durée d’extrusion du cordon pour former l’objet décoratif 1. Dans l’hypothèse où ce diamètre d’ouverture D est variable ou différent au cours de la fabrication de l’objet décoratif 1, le rapport défini dans le cadre de la présente invention entre les longueurs H et D reste toujours valable. Ainsi, si on modifiait D au cours de la fabrication d’un objet décoratif 1 selon l’invention, alors H est modifié en conséquence.
[74] Les moyens de commande et de déplacement de la filière d’extrusion comprennent par ailleurs une unité de gestion électronique, non représentée sur les figures annexées. Les mouvements du bras robotisé 30 sont pilotés par cette unité de gestion électronique. L’unité de gestion électronique se présente notamment sous la forme d’un ordinateur portable ou fixe, pourvu notamment d’un processeur, microprocesseur ou CPU (pour « Central Processing Unit ») et d’une mémoire, dans laquelle est enregistré un logiciel dont les instructions, lorsqu’elles sont exécutées par le processeur, microprocesseur ou CPU, permettent de commander le déplacement de la filière d’extrusion dans l’espace. Cette unité de gestion électronique gère aussi la filière d’extrusion, c’est-à-dire en particulier l’alimentation en composition à base polymère et le débit d’extrusion.
[75] Le terme « logiciel » peut être compris comme : application informatique, programmes informatiques ou « software ». Par souci de clarté, il faut comprendre au sens de l’invention que « le bras robotisé fait quelque chose » signifie « le logiciel exécuté par le processeur, microprocesseur ou CPU de l’unité de gestion électronique fait quelque chose ».
[76] Le déplacement de la filière d’extrusion 50 selon une trajectoire prédéfinie permet de fabriquer un objet décoratif 1 par dépose de matière, pour un objet décoratif monocouche, ou par ajout de matière (fabrication additive) par empilement en couches de cordons extrudés. Ces couches de cordons extrudés peuvent être empilées les unes au-dessus des autres et/ou éventuellement les unes à côté des autres. L’empilement des couches de cordons extrudés crée le volume de l’objet décoratif 1 même si un tel objet 1 disposant de cordon monocouche présente déjà une épaisseur d’au moins plusieurs millimètres. La trajectoire de la filière d’extrusion 50 selon les axes longitudinal, axial et éventuellement vertical, soit suivant trois directions perpendiculaires entre elles, permet de réaliser tous types de contours et courbes de l’objet décoratif 1 désiré.
[77] En pratique, un concepteur dessine l’objet décoratif 1 souhaité grâce à un outil de conception assistée par ordinateur (CAO). Le fichier obtenu est traité par le logiciel enregistré dans la mémoire de l’unité de gestion électronique qui organise le découpage en tranches des différentes couches nécessaires à la réalisation de l’objet décoratif 1. Le bras robotisé 30 est piloté selon ce découpage en tranche, de sorte que la filière d’extrusion 50 dépose le cordon couche par couche, si besoin, jusqu’à obtenir l’objet décoratif final 1. L’objet décoratif 1 est ainsi obtenu de manière rapide, précise et avec une répétabilité optimale.
[78] La figure 7 illustre une variante de réalisation où la tête d’extrusion 51 est solidarisée à un chariot 8 qui est mobile selon les axes X, Y et Z d’un repère cartésien. Le chariot 8 est par exemple monté mobile sur une première glissière - ou rail - 80 d’axe X. Cette première glissière est elle-même montée mobile sur une seconde glissière 81 d’axe Y. Un mécanisme d’entrainement, par exemple du type à crémaillère ou à vérin, piloté par l’unité de gestion précitée, permet de translater le chariot 8 sur la première glissière 80, et de translater ladite première glissière sur la seconde glissière 81. On peut ainsi déplacer longitudinalement et transversalement la tête d’extrusion 51 par rapport à la surface du support 20. Le déplacement vertical de la tête d’extrusion 51 (selon l’axe Z) est rendu possible en montant la seconde glissière 81 mobile en translation sur des guides verticaux 83. Un mécanisme d’entrainement, par exemple du type à crémaillère ou à vérin, piloté par l’unité de gestion précitée, permet de translater la seconde glissière 81 le long des guides verticaux 83. Un résultat similaire est obtenu en solidarisant la tête d’extrusion 51 à un pont roulant.
[79] Selon une autre variante de réalisation, la tête d’extrusion 51 est fixe et c’est le support 20 qui est déplacé. C’est dans ce cas le support 20 qui est solidarisé à un moyen de déplacement du type bras robotisé 30 ou chariot 8 précité, le déplacement dudit plateau étant piloté par l’unité de gestion.
[80] Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
[81] L’agencement des différents éléments et/ou moyens et/ou étapes de l’invention, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, ne doit pas être compris comme exigeant un tel agencement dans toutes les implémentations. Diverses variantes peuvent être prévues, et notamment :
- la forme et les dimensions du support de réception 20 du cordon extrudé sont variables, en fonction de l’objet décoratif 1 à réaliser, mais surtout en fonction de la disposition et des dimensions du bras robotisé 30, plus ces dernières sont grandes plus les dimensions du support de réception 20 peuvent être variées et grandes, - le bras robotisé 30 peut présenter autant de sections 21, 22, 23 que nécessaires ou utiles pour la fabrication de l’objet décoratif 1. De la même manière, la forme et le degré de liberté du bras robotisé 30 sont variables pour autant qu’ils offrent la possibilité d’amener la tête d’extrusion 51 à la hauteur souhaitée du support de réception 20, compte tenu du diamètre d’ouverture D de la tête d’extrusion 51. On peut également prévoir qu’il y ait une pluralité de bras robotisé 30, par exemple au moins deux bras robotisé 30 travaillant de concert pour fabriquer un objet décoratif 1 selon l’invention.
[82] L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.
[83] Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims

Revendications
[Revendication 1] procédé de fabrication d’un objet décoratif (1 ) à partir d’au moins une couche d’un cordon extrudé d’une composition à base polymère, comportant une étape de passage d’une composition à base polymère dans une filière d’extrusion (50) depuis une entrée d’alimentation en ladite composition jusqu’à une tête d’extrusion (51 ) de laquelle sort un cordon extrudé de ladite composition, la température du cordon extrudé, à la sortie de la tête d’extrusion (51), étant comprise entre 180°C et 260°C, caractérisé en ce que le cordon extrudé est déposé sur un support de réception (20) de la couche de cordon extrudé par l’effet de la gravitation et en ce que le support de réception (20) est chauffé à une température de chauffe comprise entre 85°C et 170°C, dans lequel le support de réception (20) est en aluminium ou en un alliage à base d’aluminium, de préférence en aluminium.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel la température de chauffe est comprise entre 95°C et 125°C.
[Revendication 3] Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la tête d’extrusion (51) est située à une distance H comprise entre deux et huit millimètres du susdit support de réception (20).
[Revendication 4] Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le cordon extrudé présente, en sortie de la tête d’extrusion (51), une viscosité comprise entre quatre cents et quatre cent cinquante Pascal par seconde définie selon la norme ISO 11443.
[Revendication 5] Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la température du cordon extrudé est comprise entre 200°C et 240°C.
[Revendication 6] Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’objet décoratif (1) comprend une pluralité de couches de cordons extrudés, chaque couche successive, après la première couche de cordon extrudé, formant alors le support de réception de la couche de cordon extrudé suivante.
[Revendication 7] Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la composition à base polymère consiste en une matrice polymère comportant au moins 70% en poids, avantageusement au moins 95% en poids, d’acrylonitrile butadiène styrène (ABS), d’acide polylactique (polyester PLA) ou de polycarbonate (PC).
[Revendication 8] Dispositif de fabrication (10) d’un objet décoratif (1 ) à partir d’au moins un cordon extrudé d’une composition à base polymère, pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant :
- une filière d’extrusion (50) disposant à une extrémité d’une entrée d’alimentation et à l’autre extrémité d’une tête d’extrusion (51 ), ladite filière (50) étant alimenté avec au moins une composition à base de polymère sortant sous la forme d’un cordon extrudé par la tête d’extrusion (51 ),
- un support de réception (20) du cordon extrudé,
- des moyens de commande et de déplacement de la filière d’extrusion (50), caractérisé en ce que la filière d’extrusion (50) est disposée verticalement par rapport au support de réception (20) et le dispositif (10) comprend un support de réception (20) sur laquelle la couche de cordon est déposée par l’effet de la gravitation et en ce que le support de réception (20) est chauffé à une température de chauffe comprise entre 85°C et 140°C, le support de réception (20) étant en aluminium ou en un alliage à base d’aluminium, de préférence en aluminium.
[Revendication s] Dispositif (10) selon la revendication 8, dans lequel les moyens de commande et de déplacement comprennent un bras robotisé (30) et une unité de gestion électronique permettant la gestion automatique, ou manuelle, du bras robotisé (30) et de la filière d’extrusion (50), en particulier son alimentation en composition à base polymère, son débit d’extrusion, la direction et la vitesse de déplacement du bras robotisé.
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