CA2004599A1 - Procede et installation d'un objet estampe en un materiau composite thermoplastique - Google Patents

Abstract

32 L'invention est relative à un procédé de fabrication d'un objet estampé en un matériau composite thermoplastique selon lequel le matériau est chauffé à la température d'estampage, et placé dans l'une des parties d'un moule froid d'une presse d'estampage, Selon ce procédé, on utilise en tant que matériau un composite filiforme à fibres longues ; on préchauffe ce composite filiforme à la température d'estampage ; on introduit ensuite en continu le composite filiforme dans la première partie de moule froide ; on découpe le composite filiforme lorsque la première partie de moule est emplie et on immobilise alors le tronçon compris entre l'extrémité coupée et la sortie d'une enceinte de régulation de température, en continuant à alimenter cette enceinte ; on stocke dans cette enceinte le composite contenu et y arrivant, jusqu'à la reprise de l'alimentation d'une première partie de moule ; et on choisit les vitesses de défilement du composite filiforme en amont et en aval de l'enceinte de régulation de telle sorte que la longueur débitée dans la première partie de moule soit égale à la somme des longueurs introduites dans l'enceinte pendant à période d'alimentation du moule et pendant l'interruption de cette alimentation.

Description

Z~04~99 Procédé et inetallation d'un obllet estamp~ en_ un materiau composite thermoplastique.
La présente invention concerne un proc~dé et une installation de ~abrication d'un objet estampé en un matériau composite 05 thermoplastique. Selon un procédé connu le matériau composite thermoplastique est chauffé à la température d'estampage avan~
d'8tre placé en une quantité suffisante dana l'une des deux parties d'un moule froid de compression faisant partie d'une ~r~sse d'estampage et comportant une partie de mouls fixe e~ une 1~ partie de moule mobile de manière à pouvoir venir fermer rapidement contre la partie de moule fixe et compresser fortement le matériau composite pour lui donner la for~e définitive du - . ~
produit et pour refroidir brusquement le matériau contenu dans led t moule avant la réouverture de celui-ci et l~evacuation dudi~
produit estamp~ et refroidi.
Le procédé de formage d'un objet par compression d'un materiau ccmpositu thermoplestique, encore appelé "estampage~, consiste à
dacouper des plaques de composites thermoplastiques a caractéristiques isotropes, en flans de dimensinns plus petites, à
2n chauffer un nombre suffisant de flans a une température telle que ]~ matière thermoplastique devienne plastique, ~ remplir un d~mi moule froio svec lesdits flans, à couvrir ce premier demi-moule par un deuxieme demi-moule de forme correspondanta, puis O fermer rapidement le moule, 60Us une pression détermin~e ~d'une dizaine à
2r quelqaes centaines de bars) pour obtenir, par co~press on et déformation du materiau composite chaud, la pièce de forme recherchée correspondant à celle des deux demi-moules froids après re~roidissement la forme de la pièce est conservée e~ la pièce est démoulée.
11 existe de nombreuses méthodes de production d~s plaques en mat_~re~ thermoplastiques renforcées de fibres qui sont appelées "TR~" (Thermoplastiques Renforcés Estampables,.
quels que soient les modes de fabrication des plaque~ "T~E", l'inconvénient msjeur du proc~db connu de fabrication d'un ohjet thermoplastique renforc~ par estampage est caract~ris~ par 'a discontinuitk des opérations de fabrication des plaques d'une part, ., :. : : . . . : :
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. :....................... . -

2(~0~599 ~
~ ' ,-,'-;', ~
et d'estampage, sous une presse en compression, d'autre part.
Entre ces deux opérstions distinctes, de fabrication des plaques ~'TRE", d'une part, et l'estampage, d~autre part, se situen+ les opéretions de découpe des flans, de pesee, de chauffage des f~ans OS et de positionnement des flans dans le moule. ~ - D'autres inconvénients résident dans la difficulté d'optimise~ ;
l'utilisstion du matéri~u composite, la perte d'~nergie et les nombreuses manipulations du matériau composite thermoplastiquE.
~ e6 plaques cn matériau composite dans lesquelles les flans sont découpés sont isotropes. Ceci est un avantage qvand la pièce a estamper doit 69alement avoir des caractéristiques isotropes.
p~r eontre la pièce nécessite des caractéristiques par exemple de .~sistance plus elevées dans certaines directions, ~1 faut aJouter aux flans remplissant le demi-moule, des rubans de fibres ~', uninirectionne]~ positionnes en fonction des renforts a obten~
Il existe enfin de nombreux produits qui doivent présenter aes caract~ristiques essentiellement anisotropes, tels que aes -~ontants de fenêtres, des renforts de portes de voitures, des raquettes de tennis, produits representés schématiquement pa, les --~
2û figures la, 2a et 3a du dessin annexe. Dans tous les cas, l'utilisstion de flans isotropes pour fabriquer des prùduits :~
p~rticuli~rement anisotropes conduit à un gaspillage de matière ett ou à des propri6tés faibles. -~
Le processus complet; de fabrication du produit en matériau composite thermoplastique comprend une phase de chauffage ~es matibres premières pour le formage des plaques, suivie G ' un refroidissement dss p]aques thermoformées à la température ambiante, puis une nouvelle phase de chauffsge des flans avant ~-~
l'introduction de ceux-ci dans le mouls froid de 1~ presse d'estampage.
Pous ~limenter la presse, il est nécesssire de déco~per les flans, de les chauffer, pUi6 de les msnipuler pendant qu'ils sont -chauds et donc trè9 mall~ables, ce qui entraIne de nombreu~ ~efauts ponctuels de surface, et la n~cessité dlune main C'oeuvre ~-importante.
Les proc6d~s connus pour fabriquer des rubans en matériaux ' z~o~99 composites à fibres longues unldirectionn~lles comportent généralement les étspes suivantes : déroulement de mèches de fibres ; préchauffage des mèches de fibres ; imprégnation de~
mèches de fibrcs par des résines thermoplastiques ; le cas échéar~-û5 chauffage des fibres imprégnées ; calandrage des mèches pour obtenir un ruban de fibres imprégné ; refroidissement du rubar et erroulement de celui-ci sur une bobine de stockage. --~
L'irnprégnation des mèches de fibres est généralement falte, so~t a~Jec des polymères thermoplastiques fondus, soit avec des poudres ~0 thermoplastiques sous forme d'un lit fluidisé de poudres, ces poudres fondant sous l'action de la chaleur.
Les fibres utilisées sont de toutes natures. Ainsi, o peut utiliser ~es fibres naturelles ou synthétiques, minéralec o~ -o~ganiques telles que des fibres de verre, en alliages métalliques, n lS de carbone, des fibres textiles en coton, en chanvre, des f,bre~ en r~sines polyacryliques, en polyéthylène, polypropyiène, en pol~amides etc.. On peut aussi utiliser des fibres thermoplastit;ues ~ cond-tion que leur temperature de ramolissement aoit suffisamment ~ ~;
supérit3ure aux températures de traitement pour conserver 'eu~
20 structure de fibre6.
S~ l'impr~gnation des mèches de fibres est faite a partlr de poly~res fondus, it est necessaire de faire fondre le polymere thermoplastique avsnt l'imprégnation desdites mèchea.
Si l'imprégnation est faite 3 partir de polymères a !'etat ae 25 poudre, cette imprégnation des mèches doit ~3tre irmediatemen~
suivie d'un chauffage pour fsire fondre 18 poudre polymera.
Dans tous les css, les procédés de fabrication de ruDans un directiDnnels nécessitent une phase;de chauffagc pour Ionare ~a mat~ere thermoplastique d'impregnation et conformer le ruban, su~ivl 30 d'un refroidissement. -Ap~ès rafroidis6emer-t, las composites thermoplastiques sont rslativement rigides ; ld nécessité d'snrouler '~ rubar.
unidirectionnel sur des bobines d'un diamètre compatible avec le s~ockage et le transptrt, ~blige 3 calandrer le ruban en épals~eur 35 relativernent faible.
Ces rubans peuvent etre ~ecoupés en tron~ons et etre incorpores 2~0~599 danc loe produltc ~n ton~ quo ronfort~ d~n~ cor~uinoc diro~tionc desdits produits. La mise en oeuvre de ces tronrtons de ruban, qui doit etre associée a celle des flans isotropes, est cependant ~; ff; ~;1 r~ ~t. ~no~n~rr. ~c m~nl r~ t.innc ~pp~m~nt.~;r~
05 Pour attenuer ces inconvénients dan~ une certaine mesure, i~, a déJà été proposé (voir brevet GB 2 150 ~7û) de fabriquer en contin des mech~s de fibres imprégnées d'une résine thermoplastique, de disposer ce composite thermoplastiq w filiforme chaud sur ur mandrin dans un moule de forme appropriée et de laisser ensuite 0 refroidir progressivement l'ensemble des fibres déposé sur le mandrin pour que s'établisss une liaison rigidc entre lesdites fibres grâce à la matière thermoplastiqùe refroidie. Une ~ois refroidi, l'ensemble formé de composite thermoplastique filifnrme ~onstitue le produit fini et peut être enlevé du mendrin. En Ca!~ dc 1~ ~esoin, cet ensemble formé de composite thermoplastique filiforme peut ~tre soumis a une opération d'estampa~e dan~ Ull deuxième m~ulo cp-ès chauffage pr~lable dudit ensembl~
Gn comprend ais~ment que ce mode opératoire conduit égalemen~ a des depsnses énergetiques importantes, a des manipulations supplémentaires et surtout ne se prete pas a une mise en oeuvre ccntinue du procédé de fabrication d'un produit en composite thermoplastique filifûrme comportant des zones isotropes et/ou des zones anisotropOR.
L'~nvention a pour but de proposer un procédé de fa~ricalion 2~' d'un objet estamp~ en un matérisu composite thermoplastique, procédé du type initialement ~entionne et qui evit~ les incorvénients énumhrés préalablement.
Sal3n l'invention, ce but est atteint du fait quP.
- l'on utilise en tant qur~ matériau composite thermopla~tique au moins partiellement un composite fiiiforre a fihres longues, paralleles entre-elles et imprégnées d'une matlèrs ther~oplastique, -~ - l'on prschsuffe ce composite filiforme et on le fait passer en continu dsns une enceinte de ré~ulation de terpérature pou~ iUl ~!- conférer la te~pérature d'estamp*ge, -2~0'~599 ~j - l'on introduit ensuite en continu ledit composite filiforme aans la première partie de moule froide de la presse d'estampag~
j usqu ~ ~ ce qu'y soit déposée une quantité prédéterminée de compo6ite filiforme, 05 - l'on découpe ledit composite filiforme lorsque ladite quantité
~st atteinte dans la première partie de moule ot l'on immobilise momentanément le troncon du composite filiforme compris entre l'extrémité coup~e et la sortie de l'enceinte de régulation de température, tandis que l'on continue à alimenter en composite filiforme ladite enceinte de régulation, - I'on stocke dans cette enceinte la quantité de composite fi.liforme contenue et arrivant dans ladite enceinte pendant l'arrêt de l'slimentation en composite filiforme de la première partie de moule jusqu'à la reprise de l'alimentatior~ de la ~me ou d'une autre première partie de moule, et - l'on choisit les vitesses de défilement du coTpOsite filiforme en amont et en aval de l'enceinte de régulation de telle sorte que la longueur du composite filiforme débitée dans la premièr(~ partic de moule pendant une période d'alimentation du moule soit egal~ à
la somme résultant des longueurs de composite filiforme introdulte dans l'enceinte de régulation pendant d'une part, la periode d'alimentotion du moule et, d'autre part, la période d'interrup-tion de l'alimentation du moule et d'immobilisation du tronçon de composite flliforme compris entre le moule et la sortie de ladite enceinte.
Le but de l'invention peut ~galement etre atteint du fsit que :
- l'on utilise en tant que matériau composite thermoplsstique au moins partiellement un composite filiforme à fibres longues, parallèles entre-elles et imprégnées d'une matière thermoplastlque, - l'on préchsuffe ce composite filiforme et on 1~ fait passer en continu dans une enceinte de regulation de température pour .Lu~
conférer la température d'estampage, - l'on introduit ensuite en continu ledit composite liliforme dans la première partie de moule d'un pre-moule chauffé qui, le ..: .. .. -:.-:
' ~ ~; ..
2(~0~;99 cas éc~éant fait partie d~une presse de pré-estampage, jusqu'à ce qu'y soit déposée une quantité prédétermin~e de compo6ite filiforme, - l'on découpe ledit composite filiforme lorsque ladite quantité
05 est atteinte dans la premiere partie de pr~-moulc et l'or.
~mmobilise momentané~ment le tronçon du composite filiforme comprls entre l'extrbmité coupiée et la sortie de l'enceinte de régulation de température, tandis que l'on continue 3 alimenter en co~posite filiforme ladite enceinte de régulation, - l'on stocke dans cette enceinte la quantité de composite filiforme contenue et arrivant dans laditc enceinte pendant l'arrêt de l'alimentation en composite filiforme de la premiere partie de pr~-moule jusqu'à la reprise de l'alimentation de la m~me ou d'une autre première partie de pré-moule, - l'on choisit les vitesses de défilement du composite filiforme ~n amont et en aval de l'enceinte de régulation de telle sorte que la longueur du composite filiforme débitée dans la premiere part.e de pré-moule pendant une période d'alimentation du pré-moule solt ~gole ~ la somme résultant des longueurs ae 2~ composite filiforme introduite dans l'enceinte de régulation pendant d'une part, 18 période d'alimentation du pre-moule et, d'autre part, la période d'interruption de l'alimentation du pr~-moule et d'immobilisation du tronc,on de composite filiforme compris entre le pré-moule et la sortie de ladite enceinte, - l'on comprime le cas éch~ant le composite filiforme contenu dans le pré-moule chaud et l'on forme une ébauche ou pré-forme que l'on maintient chaude, et, - l'on transfère rapidement l'ébauche ou pré-forme chaude, le cas échéant avec le pré-moule chaud jusque la première partie de moule froide de la presse d'estampage, et - ~'on di6pose l'abauche chaude ou la pré-forme dan~ ladite premibr~ partie de moule froide et on estampe ladite ~baucne ou pré-forme à l'aide du moule d'estampage froid.
Gr3ce à cette conception, on réalise un procéd~ de fabricatiùn ~5 ~conomique en énergie et manipulation, qui malgré les arrêts 2(~0~99 ~ , , , impératifs de l'alimentation du moule d'estampage peut être mis en oeuvre d'une facon quasi-continue et aboutir à des produits a caractéristiques soit isotropes, soit anisotropes, soit isotropes à
certains endroits et anisotropes à d'autres endroits.
05 !a présente invention concerne aussi une installation de fabrication d'un objet estampé en un mat~riau composite thermoplastique du type comprenant d'amont en aval dans le sens au déplacement dudit matériau composite ~ rV', - un magasin de bobines de fibres longues, le cas echéanL
~0 imprégnées d'une matière thermoplastique ;
- le cas ~chéant un dispositif de chauffage et d'imprégnatlor des fibres longues avec une matière thermoplastique liquide ou pulvérulente pùur former un composite filiforme ; -~
- un dispositif d'entrainement des fibres imprégnées et chsuf-15 fées ; ~.
- un dispositif de régulation de la température des fibres im-prégnées ; ~-- une tête mobile de distribution des fibres imprégnées et chauff8es ; st, - une presse d'estampage comportant au moins une première par-t e de moule froide destinée a recevoir le composite filiforme et une deuxibme pcrtie de moule froide verticalement mobile, disposée à l'aplomb de la première partie et destinée à venir coopérer avec celle-ci pour produire un objet estampé er composi~e thermoplastique filiforme.
Cette installation est caractérisée selon l'invention cu fait -~
~,:: .
que la tête de distrlbution comprend, d'une pert, des moyens d'entrainement et de distribution ainsi que, d'autre part, des -~
n~oyens de d~coupe pour le composant filiforme et que le dispositif ~ ~
30 de régulation de la temp~rsture comprend une enceinte dans ~-laquell~ est prévue une unit8 tampon pour stocker temporairement la quantité de composite filiforme entrant dans ladite enceinte ~ -pendant l'orr8t des moyens d'entra~nement du composant filiforme dans la tete de d$stribution.
Les objets de 18 présente invention seront encore mieu~ compris 2(~ S99

3 l'aidt3 de la description suivante de plusieurs modes de réalisation du procédé et de l'installation seloll l'invention, description faite en référence au dessin annexé SUI' lequel :
- les figures la, 2a, 3a montrent une vue en plan de quelques 05 objets estamp~s en mat~riau composite thermoplastique susceptibles de constituer des applications de l'invention, objets tels que aadre de fenêtre, renfort d~u porte de voiture, raque?tte de ~ennis ;
- les figures lb, 2b, 3b représentent ].es troia mêmes objets, avec la repr~sentation des trajets des composites filiformes dans .n les moules correspondant aux objets selon les fi~ures la à 3a ;
- la fiyure 4 est le sch~ma d'une instsllation pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme a l'invention ;
- les figures 5a et 5b représentent sch~matiquement un dispo~
sitif de ré~ulation de la température muni d'une unité tampon Flou~
l'; le stockage provisDire des fibres, mèches, fai.st:eaux ~I~, ruhans imprégnés ;
~ les figures 6a et 6b représentent schématiquement, respecti-~ement, une presse d'estampage utili~ant deux premibres parties de Inoule inf~rieures permettant la mise en oeuvr~ d'un procédé
2~ cDnformt3 a l~invention et compurtant deux postes de charge~en~
- les figures 7a et 7b repr~sentent une installation comportant deux presses d'estampa~e comprenant chacune deux postes de chargement, et un robot d'alimentatlon pour deux postes, l'ur. des deux postes faisant partie d'une première presse et l'autre poste de la seconde presse ;
- les figures 8a, 8b, 8c représentent trois variantes conform~s à l'inventiDn de dépot du matériau à estamper ;
- la figure g représente une quatrième variantc: de trajectoires possibles de dépot du matériau à estamper ;
3() - les figures lOa à 10 f représentent schématiq~lement ~a succes~
sion des opérations da preparation d'une ~b~uche chaude non compressée de composite thermoplastique filiforr~
- les figures lla à llc repr~sentent sch~matiquement la succes-sion des opérations de préparatiùn d'une ébauche chaude compre!sée 3C! à partir d'un composite thermoplastique filiforme froid Z~)4599 - la figurP ~ t un~ vne en élévation d~une cou~e vertica].e à
travers une tête de distribution selûn l'invention ; et, - la figure 13 est une vue en plan d'une coupe transversale travers la tête de distribution suivant la ligne. brisée XJ~I-X~T~
05 de la figure 12.
Les figur0s lb, 2b et 3b montrent les sens cles trajet~ ~u composite thermoplastique filiforme à fibres unidirectionnellR~ 1 lors du dépôt de ce dernier dans une première partie ~e molJle appropriée pour permettre de réaliser les objets des figures 13, lG 2a et 3a, respectivement, ceci conform~ment ~ l'invention entre un point de départ 2 du dépôt et un point de fin :. de ct ~ép~t, afin oe réaliser les armatures 4, 5 et 6 desdits objets, respectivemsnt. On ne sortirait cependant pa; d~ cPdre -c l'invention en déposant le composite filiforme b fibre~ lcnaues ~5 unidirectionnelles suivant d'sutres trajectoires.
Par cûmposites filiformes on entendra des composites ayan~ I.Jne dimension quasiment infinie dans une directioo ~ar rapport aux dimensions dans les daux autres directions, leurs ~ibres ~tant impréqnées ou noyées dans une mati~re thermoplastique. Le ~ectinn des composites filiformes peut etre circulaire, carrée, rectangulaire, ou correspondre à des formes plus complexes. C.. ~ui _ caracterise un composite filiforme est l'existence d'une dimensi.ondans une direction très nettement superieure aux ~imensjons dans les autres directions. A titre d'exemple, un fil, une ~arre cor.tinue, un ruban, une bande, sont des produits filiformes malgré
~a diversité des sections, la longueur pouvant fitre ~onsiderée comme infinie par rapport 3 la largeur.
~ 'ne fois la quantité de composite thermoplastique filiforme à
fi~res longues unidirectionnelles deposée ~ chaud nsns une 3G première partie de moule froide, le composit~ est coupé et l'alimentation c'est-~-dire le defilement du compositE ~illforms est Ino~.entanément interrompue au niveau de ]adite premie'.re partie de ,~oule froide.
Ia premiare partie de moule ayant éte emplie de a quantité
n~cessaire de composite thermoplestique filiforme . fibreF7 longutes ~ . ' . ~' .
Z(~0~599 ~
' ~- ' unidirectionnelles, ~ la température d'estampage, c'est-a-dire chaud, et suivant la traiectoire retenue, est fermée rapidement a l'aide de la deuxième partie de moule froide et mobi'e verticalement. Psr suite de la fermeture du moule de 1., preCi 05 d'estampage, la quantité de composite thermoplastique dépostt- tlan la première partie de moule est comprimée et sous l'effet de 'a compression remplit rapidement toute la chambre délimitée par lies deux parties de demi-moules et se refroidit et se figc qu~
instantanément au contact des parois internes du mou]t- frond e' ~û compression. La piece estsmpée refroidie est démoulée Bien entendu, par le t8rme moule froid ou partie de moulo _ froide, il faut comprendre que ce moule se trouve 3 une te~Dératu.e de l'urdre de 50 à 70~C psr opposition aux moules chauds employés pour ia cuisson des produits en matière thermodurcissable.
1~ 5ans une réalisation préférée, les fibres longues, imDregnée~ en continu d'une matière thermoplastique et portées b la tempéra~ure alestampage, sont rassemblées pour constituer un f~isceau, ~equel est déposé dans une première partie de moule ~ sui vant 3a t,ajectoire choisie, par la tête de distributinn pré~ue cior un 2~ Dras, ou sur un chariot dont le déplacement dans ]'espace est programmable. Ainsi, la t~3te de distribution se déplaca avantageusement sur un gabarit représentant le tre~et de dépfit du composite thermoplastique ~iliform.3.
La ,igure 4 représente le schems d'une installation permettant la mise en oeuvre du procéd~ objet de l'invention, dans laquelle 3e dép~t du composite filiforme dans le moule est effectué pa~ une t3te de distribution montéo sur un bras articul~ dans ''espace.
Cet~e installation comprend e'amont en a~al, dans le sens ds déplacement ou de défilement tdu matériau compositn rilifol~9 ~
- un magasin A comprenant un certain nombre de bnbines 7 desquelles sont soutirées des fibres longues 1 t~ui dans ~e cas r~e l'exemFile ne sont pas encore imprégnées d'une résine thermoF3as~
tique ;
- un dispositif de chauffage et d'imprégnation B des ~ibres 3S longues 1 8vec une mstière ou resine thermoplastique, , ~: . .. "~
:.:. :-.. :.
XC~ 599 l'imprégnation pouvant être fsite avec une matière thermoplastique liquide prévue dans une cuve ou bien avec une matière thermoplastique pulvérulente pour former le composite filiforme - un dispositif de chauffage ~, dans le cas où l'impr~gnation 05 est r0alisée avec une matière thermoplastique à ]'6tat de ~oudre ;
- un dispositif d'entrafnement des fibres imprégnées, qui p~t, simultanément compacter ces fibres en faisceau (~) rn contl n~
- un dispositif de régulation de la t~mpérature 1, pour regu~e~
la température du faisceau de fibres à la temperature o~tim.~le lG d'estampage, cette r~gulation pouvant consister soit en ~" cha.lf-îage, soit en un refroidissement desdites fibre~
- une tete mobile de distribution T montée sur url charir)t. mohi ~ e ou sur un bras articulé F et servant à déposer le composit~ cha.,~, thermoplastique, ~iliforme, 3 fibres longue~ unidiroctlonne~les lr: dans une première partie de moul~ froide ;
- un moule froid G comprenant une première D~lrtie ~o mou~e froide inférieure et une deuxième partie de moule froi~e, verticalement mooile, dispos0e au-dessus de la première p~rtie de moule et destinée à ~lenir coopérer avec cette derniere pO;Jr 2t' proauire par estampage un objet en ComDOsite thermo~la~tiqve filiforme, et - !~ne presse d'estampage H, qui re~oit les deux Isrties de moule frcide et assure la fermeture du moule et la cnmpres~ion du cumpos~te y contenu sous la pression nécessair~
Bien que dans la présents d0scription il soit question de fihres ou de ~aisceaux de fibres, il convient de noter que ces tPrme- ne dés gnent jamais un él~ment filiforme unique. Il s'agit toujaurs d'un 3roupe de plusieurs dizainss ou centaines, voire mi~iers ~e filaments qui dans le cas des filaments de verre ont u~ n~ametre d'une quinzaine de microns. Ces fibres peuvent etre regroupée~ en un faisceau ou en plusieurs faisceaux de fibres r~t. btre d~posées dans la premi~re partie de moule en cet état group~
Les fibres non imprégnées sont soutirées des bobines , du magasin A et sont imprégnées dans le dispositif 8 ; la résine thermoplastique, si e~le n'a pas été déposée sur les ~'ibres a 2~0~59~ -....~ .,' :.-', -: .,~ :.
l'étst liquide, est fondue dans le dispositif C ; c'est le cas DU .:
l'imprégnation dans le dispositif B a été réalisée l)ar un produit, a l'etat de poudre ; les fibres formant alors le composite . ~:.
, ,~ --:
tnermoplastique à fibres longues unidirectionnelles iont ti.rées 05 antraInées par le dispositif d'entrainement D et éventuel] imen~
simultanément compactées en un ou plusieurs faisceaux ~ ; la température du cDmposite thermoplastique et plus particul:ièremen~
de la résine est éventuellement réglée dans le dispositif ~ (PD'.' chauffage ou par refroidissement) 3 la température rl'estampagc.
1~ ~e faigceau 8 ou les ~ibres 1 passent alors sur li bras articl)lé
F, ou un chariot portant la tête de distribution T rinnt l dzplacement dans l'espace est programmable ; cette ',ête de distribution T comprend des moyens d'entrainement tels qu'alJ mc; iS
on rouleau moteur 21, une planche d'~ppui 22 disposee vert.ica~emen~
1', dans une cavité de pasgage 23 de la tête T suivant. ~n plan axi~' ~e la~ite t~te r à cOté d'une ouverture ou embouchure d'é~ection ainsi que des ressorts 25 destines a solliciter ledit rou1eau motevr 21 élastiquement contre une face d'appui di ladite pi anche 22. Cette tate de distribution T comprend également des moyeni de découpe rapide 26 qui sont dlspos~s dans la csviti de pilss~ge 23 au-dessus de et pr~s de l'embouchure d'ejection ~4 it en ~essou~: du rouleau moteur 21, à c~te de la planche d'appui. 2~ qui dans c CS6 sert de contre-appui aux tranchants des moyens de dicoupe ~ les fibres ou faisceaux de fibres B defilant la long de la p'anche d'appui Z2 et étant pinc~as entre celle-ci et lfl périphér~.e du rouleau moteur 21. Le falsceau 8 est coupé et son avancement 3 travers la tete T est arreté quand la quantité de compositP déposee dans la preriire partie de moule correspond à la quantité
necessalre au remplissage de la chambre du moul~, cett~ chambre ~0 étant délimitée par les parois intérieures des deux parties de moule froide6. L~ dépot du.composite filiforme dflns la preml ~re partii de moule doit s'effectuer en un temDs trè~i court nui t~S;, de l'ordre d'une dizaine de secondes pour éviter le refroi~issement prématuré du matériau composite filiforme. Le mnule es., ensuite ferm~ sous pre8sion par la descente de 18 ~flrti.e ~e moule 2~ ~599 supérieure de la presse H ; yrâce à la compression du matériau composite filiforme chaud dans le moule G, ce matf~riau est refoulé
contre les parois froidss de la chambre de moule où il se fige rapidement suite au refroidissement qu~il ~ubit ; :l a plèrr? ai nc~ :
05 estampée est démùulée après refroidissement d~ ce]lr?-~i at ouverture du moule G.
Lorsque le faisceau 8 ou les fibres 1 sont coupés à l'embouchlJr~
--- d'éjection 24 de la tête de distribution T et le rouleau moteur est arrête pour interrompre momentanément l'alimentation de la ~0 première partie de moule puisqu'elle comporte déj~ une nuan~ité
suffisante en matériau composite pour la fabrication de la piace estampée, le défilement ou l'avancement des fihres ~ o, des faisceaux de fibres 8 est également arreté sur le trajet. comoris entre la tete de dlstribution T et la sortie d~, disposi.ti4 ds 15 régulation E. . .'~
Par contre, le soutirage des fibres 1, l'imprégnHtion des fibres 1 et leur transport cu avancement jusque dans le .:: -dispositif de r~gulation E continuent normalement. et n~ sont pas interrompus.
2U Cac_ est rendu possible du fait ~ue le dispositir de .~ulat.ion de température E comprend une enceinte 27 dans laquelle est prf~ue ..
une un té tampon 2B pour stocker temporairement, par exempl~ par une augmentation du trajet des fibres 1 ou faisceal)x 8, lr~ quarltit~
de composite thermoplastique fi.li.forme entrant duns le r1ispositi .
2~ de régulation E, c'est-à-dire dans l'enceinte pendant ~'flrr8t ~es moyens d'entra~nement 2~ dudit composite filiformr? dans l,- t8te de distribution T. ~ .: ::m .
ûn choisit la vitesse de défilement du troncor dr. 'L i brss ou composite filiforme en amont de l'enceinte 27 du disp~itif ds ~ ... -. .. -~
régulation et celle du tronçon de flbres ou composite fi~forrr~
ou 8 en a~al de ladite enceinte 27 de telle sortr.? que la longueur du composite filiforme débit~e dans la premi~re p~rtie de ~.ou~e par .
la t~te de distribution T pendant une perlodP d'ali~entation .
continue du mDule G soit ~gale à la somme des lon~ueurs r~sultant 3~ ards longueurs de composite filiforme introduite dans l'enn~intr~
2(:~0~599 : :

au disposit;if de réqulation E pendant, d'une part, la période d'alimentati.on du moule G par la tete de distributinn T et, d'autrc part, la p&riods d'interruption de l'alimentatiùn du moule G ~a ladite tete T et d'immobilisation du troncon de composite ~ilifn~
05 compris entre le moule, ou plus précis~3ment clit la t8te ~c distribution T, et la sortie de l'enceinte 27 du dispositi' ~e régulation E. Autrement dit, la vitesse-de défilement du tronc,nn rle composite flliform~3 en aval de l'enceinte 27 est supérieure a cel'~
du trOnQOn en amont de ladite enceinte 27, le tronçnn de eomDosite 1C' en aval de l'enceinte 27 défile de façon intermittente tandis r,ve le tronçon de composite en amont de l'r.3nceinte 27 d~3fi~e de fas.on ccntlnue et la quantité de composite filiforme entrant dans l'enceinte 27 pendant une période d'arrêt du tron~on de composite riliforme en aval de l'enceinte 27 y est stockeo tem w rairemen.
;~ jusqu'3 18 reprise de l'alimentation du moule ('est-~-dire ]e aéfilement du tron~on aval de composite filiforme à t.r~ ers l tête de distribution T.
Le procédé selon l'invention est donc remarguab]e na- un chargement du moule G de façon quasi continue avec une prfinE3ratinn 29 continue des composites filiformes chauds thermoplastiques à
fibres longues unidirectionnel]es débités directement dans ' e ~noJle d'estampage froid.
~ u lieu de préparer le composite filiforme thermoplastique par impregnation des fibres avec une matière thermoplsstique, or ?eut 2~ aussi utiliser des composites filiformes thermoplastiques ~ fihres Icngucs unidirectionnelles préalablement fabriquér. et enrr-~lés 9ur une bobine~. Dans ce cas on supprime le dispositi~ de chauff~e ~t d'imprégnation B de la figure 4, le reste de ]'lnr;tallatio~ ét~nt conserve.
3~ Telle que représentée sur les figures Sa et 5b, l' un t~ tamwn 2S comprerld plusieurs rouleaux de renvoi fixe~ ~ et ~lusi~urs rouleaux de ren~oi mobiles en trsnslation 9b entre d~u~ po~ nt~
~x~rêmes dont l'un est proche du rouleau fixe 9a e1 I'alltre éloigné ce ce dernier. Les rouleau~ de ren~oi ~a,~b sont disposés 3 axe horizontal et sont parall~l~s les uns par raprort au~ autres.
-.
, . ,. , , ~ ...... . .
. ~ .
..
~ , . . . . .
2~04~99 Les rouleaux mobiles 9b, dits rouleaux danseur;, son~ guidés . --suivant des trajets parallèles verticaux dans des ~uides verticaux 9c recevant les embouts latéraux 9d desdits rouleaux 9b. De, -essorts de rsppel non représentés sollicitenl les rouleaux 05 danseurs 9b dans une position dans laquelle ils sont le plu~s -~
~loigné d'un rouleau fixe 9a et dans laquelle les fibres ou .. -:~
faisceaux de fibres 1,8 contenus dans l'enceinte 27 du di.spnsiti............. -~ .
de régulation E sont légèrement tendus. ::.-Une paire dc rouleaux d'entrainement 29 peut être prévue r~ la - - :~
sortie de l'enceinte 27, cette paire de rouleaux d'entraInement 2 .... -. . : .
étant à l'arret ou en marche en même temps que le rollleau moteur de la tête de distribution T.
On remarquera que les fibres ou faisceaux de fibres passenl a l'entrée de l'enceinte 27 d'abord sur un rouleau fix~ 9~ et lS s'enroulent ensuite, de l'amont vers l'aval de leur tra-et, .-. - .-.. -::
alternativement autour d'un rouleau danseur mobile 9b ~.~ d un ~- ..
rouleHu fixe 9a avant de passer le cas écheant, ~ la sortie de l'enceinte 27, entre les rouleaux d'une paire de rouleau~
d'entrainement 29. .. ..
2~ ~n remarquera que l'unité tampon 28 pourra aussi etre . . .
COrlstitUée par tout aùtre dispositif analogu~ permet~ant le ;-. ~
s~oc~age temporaire du composite, tel qu'un tapis roulant, sur ~ 7 a le~uel le ccmposite filiforms est déposé en continu a la sortif! ~e .~
sa iigne de fabrication, puis repris en continu a l'extrémité aval .: .-.- .
2r du tapis pour alimenter le moule par l'intermédiairl~ de la t.ête ~e distribution ~ solidaire du bras articulé ou du chariot. -~
aue'le que soit la structure de l'unité tampon 2~, pour ie .; .~
~stoo~2~e provisoire du composite filiforme thermoplastiqu~ ,i fi~res ~.~. . .:.-.
'cngues unidir~ctionnelles ~rouleaux de renvoi danseurs, t:apis 3d .oulant, tables de travail sur glissière ou autre), il est possibl.e .-~
de conserver la temp~rature du eomposite se trouvant Jar-s c dispositif de régulation E et son unité tampor 2~ pendan~; .'.a periode d'attente et/ou de régler la temp~rature par une rampe de rhauffage, a infrarcuge ou autre prévue dans ledit disposit.f E~
11 est également possible, en variante, d'utili~sr deux ~ ~ ~ .' ' ' ' , ' , ' ' ' ", ' ", , , ' ' .
~ , , -Z(~0~599 ~:

premières parties de demi-moule~ en tandem et d'alimenteI l'une d'elle quand l'autre est fermée et e?n position d'estar.?page e.
vice versa. Dans ce cas, la pre?sse d'estampsge H est équipée pa exemple d'une deuxième partie de moule ou poincon monté sur ,.e ~5 plateau mobile supérieur et de deux tables de trava?il i.nférieures montées sur glissi~res, sur lesquelles sont disposérs les deux :~ ~
premières parties de mou].e froides ou matrices. I ~lJrle dcs nlatrices ~ -permet l'enlèvement de la pièce estampée finie et son rerr?plissa~?e . .:
avec une nouvelle quantité dra matériau composi1;r-~, tandis qu_ lC l'autre matrice se trouve dans la presse sous la lieuxir'?mr part1r.: - -de moule en phase de "travail" de compression. A la fin du rnou~ar?r;~
l.a presse s'ùuvre, l'ensemble des deux tables roulisse latéralement cle telle sorte que la première p~?rtir..? rir moulr.?
contenant la pièce r~ui vient d'8tre estampée se trnuve rell dr.?bors ??5 et à cGté du bâti de la presse H et que l'autre première ~ rti-. or.
,moule ou matrice qui vient d'8tre remplie d'une quant.lt~
~Jeterrninée de composite se trouve à nouveau 5ollfi lfl rlr.?lJxilime ~ -partie de? moule superireure. La deuxième partie de molJle su~lérieure est referm6e de nouveau sur la matrice remplie, 3 'autre rnr?t~rl~r~ ns 2~' déchargée pendant ce temps de la pièce finie et remn1ir? .l~a. ,no .~
nouvelle quantité de compositu. . -- .-Ce mode de procéder nécessite de travailler avec une presse comprenant deux matrices montées en tandem sur 1e~ ta~.'.es dr3 .~;~.' ~ " 1,' ,'' tr3vail et par un poinçon monté sur le plateau rnobilP, ou rnccre, 25 suivant le dessin de la pièce, par deux pOinQons mont~s en tanbem .- .- .. -~.-mo~iles en translation horizontale sur la table de travail et. par -. - ... -; .. -.
une matrice montée sur le plateau mobile verticalemr~nt au-des~u~ du :~
poinçor- se trouvant dans la pressr~
Les fisures 6a et 6b représentent schématiqucment une pressa dans différentes positions lors d'un cycle d'estampage, cette presse utilisant un moule comprenant deux premières p~rti~s de moule inférieures 10a,10b mobiles en translation horizontale sur des rails 10c entre l'un des deux postes dits de rharaerllen~v (déchar9ement de la piece estam~ée et alimentation de la nrem3~re ~5 partie de moule avec une nouvel'.e quantité de composite) ~ gauche .
:
: ~: : ::: :
2(~0~S99 ~ ~
(figure 6a) ou a droite (figure n~b) du bâti de la presse H, et un poste d'estampage dans lequel l'Jne des deux premières parties d~
moule montées en tandem se trouv~ dans le bâtl de la presse H sous la deuxibme partie unique de moul3 11.
05 Les figures 7a et 7b représentent une installation comprena m deux presses H~ et H2 comportant shacune deux postoa de chargement 12,13 ou 14,15 situés de part et d'autre du bâti de la Dresse currespondante H1 ou H2.
Las deux presses d'estampage Hl,H2 sont de préf~rence disposees l~une on face de l'autre de sorte que l'un ou l'a~ ~e des posres latéraux de chargement 12,13 (ou 14,15) d'une presse, par exemple Hi, se trouve en face ~e l'un ou l'autre des postes de chargene~t 11,15 ~ou 12,13) de l'autre prssse, par exemple H2. Comme d~ns i'exe~ple pré~cédent, chaque presse est associée avl~o une paire dc 1' premieres parties de moule froides l~a,16b et ~7~" ~7b moh~es er.
~ranslation horizontale sur des rails 16c ou 17c entrP un pnstf: de compression ou d'estampsge dsns lequel l'une des deux pr~mier~s parties de moule 16a, 16b ou 17a, 17b solidaires l'une de ''autre se trouve en alignement vertical avec et en dessou~ de la seconde partie de moule froide 16d ou 17d de la même pressc d'esta~page Hl ou ~2, et l'un des deux postes de chargement 12,13 ou 14,15 situés da part at d'autre d'une presse H1 ou H2 sur le trajet hori.on~a' de la~ite pairo de premieres parties de moule 16a,ifib ou 17a,17b.
Aux postes de chargement des presses H1 et H2 cst associ~e une 2F tete de distribution T1 portée par l'extrémit~ bre d'u~ bras articulé d'un robot 18a dispos~ ~ Ti-distance cntrl les postes de chargement 12 et 14. Une disposition similaire Hst prévue pour ies postes de chargement 13 et 15 des deux presses H1 et. H2, auxquels corrospond ~a pDsition r2 de la tete de cistribution et la 3n position 18b du robot. Dans c~ cas, la tête de rtistribution T1 peut pivoter autour d'un axe vertical du poste de charge~en1 12 au poste de chargement 14 et la tête T2 peut pivoter [~e sa posit:ion au-dessus de l'un des postes de chargement 13,~5 ~ I'autre.
~ ' . - i, "'"~'''~'' '' "'''~
t : ~ q ~ ~
2(~0~99 lR
Il est à noter que les moyens de découpe Z6 de la tête de distribution comprennent au moins une lame de coupe 26a par exem~lf au ~ype oscllla~ u~ t~ric~r dc ln ~vito 23 or o~a' du rouleau moteur 21 et près de l'embouchure d'éjection 24. S~
05 l'on désire débiter le cûmposi,e filiforme 1,8 en tronçons ne composite plus ou moins longs, on peut prévoir une Dluralité de lames de coupe oscillantes 26a soperposées et guidées suivant ~es .
irajets parall~31es et obliques ~e haut en bas en directiDn d~ }a planche d'appui 22. Ainsi, lors;ue les tranchsnts des lames de .
1~ coupe 26a cisaillent le composite filiforme 1,8 contre la p~anehe d'appui 22, ils poussent en m~me temps 1'extremité amont du ..
tronc,on de composite découpé vers l'embouchure d'nlecti.or ~ et ~ ' ua .
ti,ent le composite suivant vers le bas. :. . .. ~
Le procédé, objet de l'invention spporte de nombreux avantages , :; ~'-.
15 notamment ~
- une possibilité d'adaptation optimale ~e 1'nri.enta~,ion ~es fi~res suivant les directions préférentielles : -... p <
- une facilité ds chsrgement tres rapide et une automat.isat.ion possible du chargemen~ des moules en composite fil.iforme ; .~
2~ - une possibilité d'alimentation du moule avec dlts compo~ite~ de ~ .. 7'~
section importante ; ~-.. ~
- un ~ilan éner~.~tique amélioré. . -.. -.:
Si la pièce doit avoir des caracteristiques anisotr~pes, le dépôt dans le moule du composite ~iliforme thermoplastique à fi~rt3s 2~ longues unidirectionnelles est r~ialisb suivant un~ traject.o;re qui renforce les directions souhaitées. . . :
Si la plecs à estamper doit, ~3U contraire, poss~der des cs. ac-téristiques isotropes, le dép~t dans le moul ~ du compo~ite filiforme thermoplastique ~ fibres longues unidirectionnel]es est réali~e suivant une trajectoire qui restaure, dsn~ 1~ pi~ mo~Jlée - - :
en compression, l'isotropie des caractéristiques. :
~eci est obtenu en déposant, par exemple, le composite f lifnrme :
thermoplastique à fibres longues unidirectionne11es dans 1.a :~
première psrtie de moule, sous forme de spira1e6 continues ou :,:
2(~0 ~L~ 9 9 , ~ -;,,.:, ., ~ ~' -. -encore sous forme de huits continus ou de manière a]éatoire .:
(figures 8a, 8b et 8c).
S'il est souhaité d'obtenir une partie de la pièce avtc d~-s .- . .
caractéristiques isotropes, et un renforcement de certai.nes ~~lJtrF''~
05 zones, il est possible de combineI les deux trajectoires de dé~o~
Si le composite filiforme tber~oplastiquc à fibres !ongue~
unidirectionnelles est déposé suivant les contours du rectang'c puis en spirales continues, comme ccci est indiqué schématinu~m-nt par la figure 9, on obtiendra, après estampage, une pièce dont .es ~0 caractéristiques du pannsau central 1~ sont isotropes, sauf t!n cn qui concerne le contour rectangu3.airc 2n, ou ]es cnracteri~tiq~e~
sont renforcées et anisotropes ..
~ Le produit étant constitué de composite filiform~, ] e tlép8t. de ce composite dans le moule peut ê1;re réalisé de manierc préclse 15 facile ~n utilisant pour la t~te de distribution un suppor~ ....... el .
qu'un bras ou un chariot se déplacant sur un gabarit. De mêmt~
est relative~ent ai~,e de mesurer la quantité de composite déposé, par la mesure de la longueur de composite debitée nlJ nivenu dt> ~a tête de distributeur en associant au rouleau mo~eur 21 un Gompt,e - . -~our .e diamètre dudit rouleau 21 et la section du composite ét~nt connus. Enfin, la coupe d'un composite filiforme c~ nives~! de 'a ,'~', ~"',,~,~A'~'', tête de distribution T en fin de chargement d'une ~remierr pflrtie --de moule est une op~ration simple.
Le chauffage ~tant réalise en continu sur des composites ~5 thermoplastiques filifùrmes à fibres longues unidirectionnel~es, et ces composites étant immédiatement deposés aussitôt à chaud d~ns le moule, sans reprises de manutention, les d~fauts superficiels des pièces estampées sont évits~ ; il est notoire ~ue ces défauts -~
superficiels entrainsnt de nombreux rebuts très difficiles a eviter 3C quand, dsns les proc~dés connus, des flans sont ch~uffes et . .--~
manipulés, quand ils sont encore chauds, pour ch~rgHr ~e moule de . . .:~
la presse.
L'absence d'un stockage à froid et de la manutention permet ~ .-d'éviter d'svoir à prép~rer le composite en rubans de. faible ~ - .-:
35 épaisseur pour r~duire le diamètre d'enroulement. gr~ce ~, pror~d~ .. :
2(~04593 ,', ..' ,.',;,, '"'-''~: -présent il est au contraire possible de rassembler plusieurs mbchesen un faisceau de sectivn trsnsversale importante et d'alimenter ainsi le moule en très peu de temps.
Dans le mDde décrit de réalisation préférée, l'imprégnati.on des ;; ~Q5 fibres, d'une part, et le dépôt dans le moule d'estampage des ~.:.~. .- .;.
composites filiformes thermoplastiques à fibres longues unidirsctionnelles d'sutre part, étant réalisés en une opérat:icn .-continue, le bilan énergétique sst nstt0ment amélioré, puisque sont ~vités le chauffage, puis le refroidissement du composite t~anfi 1~ ~ne opération séparée d'impregnfltion, puis le r~chauf~age cL
composite pDur le chargement du moule d'estampage ,''.. '~ f-~, Il reste cependant conforme à l'inventit)n de sepa~er -...l'imprégnation, de l'opération d'estampage, soos réscrve quc .. .: .~ .. - ~
l'estampage 80it réalisé par un chargement du moule en cont;inu avec !~-' ~ ' '' .'~''-','''~.'~:'~'', ~5 des composites filifor~es thermoplastiques a fibres lonpues unidirectionnelles. . -.:.. ..
En séparant les ope~rations d'imprégnation et d'astampage, serait cflrtes perdu l'avanta~e d'un meilleur bilsn t~ermique li.é au jumel&se, mais seraient conservés les avantages 1ia!; au charoement 20 en continu du moule de 18 presse avec des composites filiformes . ~ -thermoplasti~ues a fibres longues unidirectionnelles, et notamnlent la possibilité d'orienter les fibres dans le sens optima! pour obtenir les caract~ristiques optimales de la pibce estampee, et, .
d'automatiser l'estampage.
On peut encore améliorer le bilan ~nergétique du procédé de f3brication d'un objet sstampe~ en composite thermoplastique ~i3.iforme en débitant ~.e composite filiforme non pas dans one p~emibre partie de moule de la presse d'estampage. mais dans la premibre psrtie ou partie unique d'un pré-moule chaud (303 (figu~es : :~
3~' 10a,lûb) en associsnt la tête de distribution T à ce pre-mou'e 3~
qai est basculable autour d'un axe horizontal 31 entre, d'(lne pa-t un poste d'alimentation dans lequel il est ouvert vers le ~iaut ~figure lOc) et reçoit le composite filifor~e r,ontinu pOU3 y constituer une pr~forme 32 ~ l'aide de la t~te de distribut.ion ,~
suivant une quantit~ et une dispcsition préd~terminées, et, d'alltre :,..
, , .-2(~ 599 . ~ .. ~-: .. :
part, un poste de chargement (figure lOd) dans lequel il peut etre retourné et est ouvert vers le bas et se trouve au-dessus d une première partie de moule froido 33 de la presse d'estampage. Le pré-moule 30 est évidemment aussi mobile en translation entre le O~ poste d'alimentation en dessous dc la tete de distributioll I et le poste de déchergement de la pré~orme 3Z qui est déchargée en blc1c du pré-moule retourne 3û par gravitb, poussée pneumatiqut3 ou ~out autre moyen approprie. Bien ent~ndu, pendant tout son séjour dans le pré-moule 3û l~t préforme 32 reste maintenue ~ sa température 1(~ d'estampage at en quittant ledit pre-moule 30 (fi~ure lOd~, es~
imrtediatement plac~ee en bloc tlans la premlere partie de mouie froide 33 (figure lOe) qui l'irttroduit aussitôt ~ous la seconde partie de moule froide 34 de la presse (figure lOf) où elle est alors transform~te par estamp~ge en une piece finie en composite filiforme. Le pré-moule chaud ou chauffe 3û où 18 première partie de moule froide de l~t pres~e d'e~tampage peuvent recevo:ir au m()ins une couche ou nappe de composite filiforme coupe nn tronçons discontinus plus ou moins longs et au moins une couche ou nappe ~e composite filiforme continu, l~ couche de compùsite discontinu 2~ atant disposee de preference SUI' la paroi intérieure du pré-mou~e chaud ou de celle de la premi~re partie de moule froide de la presse d'estampage. Oans ce cas, la co w he ou nappe de composit~ à
fibres continues ese dispo~ee sur la couche ou nappe de composite res coupees ou discontinues en contact avec la paroi int~rieure de la première psrtie de moule froide.
~ ien entendu, l'on depose avantageusement le composite ~ fibres longues dans le pre-moule chaud ou dans la premiere partie de moule froide suivant un ~raJet et un dessin dont l'emplacement correspond à celui que lesdites fibres longues occuperont dans le 3n produit final, de façon 3 s'y etendre de maniere orientée s~-vant une ~iraction prefbrentielle d'anisotropie dudit produ~1 apres estempage.
~ ans cartains cas d'appllcation, il peut être avant~(leux de préparer un flan chaud 35 constitué en un mat~riau compo~ite thermoplastique comme ceci est schbmstiqùement indiqué sur les .: -; ,. :, , ': ~ , . ' . : . ~
2n~sg9 figures lla b llc, Un composite filiforme continu froid 37 est découpé en ~ron~ons plus ou moins longs à l'aide d'une paire de rouleaux plus ou molns l~ngs à l'aide d'une paire de rouleaux d'entrainoment 36a,36b dont 05 l'~Jn (36a) comporte sur sa periphérie un certain nombre de lames obliqu~s de coupe 38 et est sollicité élastiquement contre l'autre rouleau d'entra~nement 36b. Ces tronc,ons de composite filiforme froid constitués de fibrns imprégnées d'une matiere thermoplastlque sont débités dans le fond d'un pré-moule 39 dont la paroi ln lnterieure 40 est chauffée et dont le ~ond est constitué pa- u piston d'éjection 41, Ce pré-nloule 39 est articulé sur un axe hor~zontal 42 de façon à pouvoir etre bascùlé de 180~ entr~ une position de chargement ~figure lla) dans laquelle sa chambre de forma~e 43 est ouverte vers le haut et rec,oit les tronçons de composite découpés, et une position de déchargement (figure ilc) dans laquelle ladite chambro 43 est ouverte vers le bas et le 'lsn d'~bauche chaud 35 peut etre déohargé dans la première paI ti~ oe moule froide 44 de ls presse d'estampage sous la pouss~e du piston d'éjection, 2~ Lorsque la quantité prédéterminée de tronc,on de l:orposi~ ~ éte ehargée dans la chambro de forma~e 43, ladite quantité de composite est chauff~e à la temp~rature de fluage de 1E m~tiere thermoplastique du composite et est transférée dans ledit pré-m~ule chauffé 39 sous le poinçon chaud 45 d'une presse de pre-estampage 2', (figure llb) où l'on forme un flan ou une pré-forme 35 de coTposlte à fibres coupées ou discontinues. Ensuite ce flan 3'i est transporté
dans son pré-moule 39 jusqu'au dessus de la première partie ae moule froide 44 où, eprès basculement du pré-moule 39 (figure 1;c3 il est déchargé sn bloc dans la première partie de moule froide 44 de la presse d'estampage.
De manière plus g~néralo, les composites coupés peuvent ~tre déposés dans le moule froi~
- soit en même temps que le composite à fibres longues con~
' ! ' ~ . . ~' ' nues, .
- 50it avant le dépot du composite 3 fibres longues con~inues, .. .. . : : .
: , ~ .
. . . .
2(~0~599 ~ - .
- soit après le dépôt du composite 3 fibres longues cont1nues L'ordre dans lequel les deux types de matériaux sont dépost~ s peut entra~ner des avantages différents, voire conduire z oea caractéristiques différentes.
0', Ainsi, lorsque l'on souhaite obtenir une bonne homogénéité enc~t fibres longues continues et fibres coupées dans toute l'épaisseur de la pièce terminée, on dépose simultanément las composites a fibres coupees et à fibres continues. ~ -Lorsque l'on souhaite eviter un refroidisscmen~ prémut:urc ~u - ; ~lC composite a fibres longues continues au cours du(iépôt, (:n p~Ut: ~ . , j; . "
déposer en une seule opération une masse chaude de composite à
fibres coupées, sur laquelle le composite à libres longues ~ ~; ;d~-continues est deposé, augmentant ainsi l'inert:ie therm3qIJe c!c l'ensemble.
Lorsque l'on souhaite am~llorer l'état de surface de la pièce ter~inée, on fait en sorte que la partie visible ~qui peut, suiv~nt les cas, ~tre constituae par le fond ou la surface au moule chargé), soit essentiellement constituée par du composite ;; fibres coup~es ou encore par ds la matricc non chargée de iibres.
L'aspact de surface est am~lloré en passan~ nu composite fibres longues continues, au composite 3 fibres coupées ct ~ la matrice non chargee de fibres.
La racherche de l'état de surface opti~al peut donc cùndulre à
ajouter sur la partie visible de la pièce ter~inee (fond ou 2~i surface du moule~ de la matrice non chargée. '~
Ces différentes modalites de r~alisation peuvent être combin~es, en ayant, à titre d'exemple, du fond vers la surface du moule ac chargement ~ o~ bien du composite ~ fibres coupées chargé en une seule ~ r 30 op~ration ;
- GU bien du composite ~ fibre3 continues et du composite fiores coup~es deposés simultan~ment ;
- ou bien des fibres coupées ;
OU bien de la matrice non chargee.
, ~ ' '' , ' '~,, 2(~0 ~599 :~
: ' . ', ~ ,' ! ~;
Il est également rappel~ quo 3i~-d~8 18 description préc&der~e, ~ ;
il a été f~it mention de presses b plateau superieur mobile, il ex1ste egelement d'autres presses dont le plsteeu mobile est le plateflu inférieur, ce plateau s'élevant au moment de la fermeture 0~ du moule. Cet autre type de presse est également utilisable dans ia mise en oeuvre de l'invention. ~
L'invention n'est pas limit~e aux réalisations d6crites, mais en - ~ a couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur etre . -~pport~es sens sortir de leur cadre defini par les revendicatlons annex~es.
'. ,~' '''', ~' ' . .' ' ,',~ ' ", ' ': ' ~-'' ''. ~'

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un objet estampé en un matériau composite thermoplastique selon lequel ledit matériau est chauffé à
la température d'estampage avant d'être placé en une quantité
suffisante dans l'une des deux parties d'un moule froid de compression faisant partie d'une presse d'estampage et comportant une partie de moule fixe et une partie de moule mobile de manière à
pouvoir venir fermer rapidement contre la partie de moule fixe et compresser fortement le matériau composite pour lui donner la forme définitive du produit et pour refroidir brusquement le matériau contenu dans ledit moule avant la réouverture de celui-ci et l'évacuation dudit produit estampé et refroidi, caractérisé en ce que :
- l'on utilise en tant que matériau composite thermoplastique au moins partiellement un composite filiforme à fibres longues, parallèles entre-elles et imprégnées d'une matière thermoplastique, - l'on préchauffe ce composite filiforme et on le fait passer en continu dans une enceinte de régulation de température pour lui conférer la température d'estampage, - l'on introduit ensuite en continu ledit composite filiforme dans la première partie de moule froide de la presse d'estampage jusqu'à ce qu'y soit déposée une quantité prédéterminée de composite filiforme, - l'on découpe ledit composite filiforme lorsque ladite quantité
est atteinte dans la première partie de moule et l'on immobilise momentanément le tronçon du composite filiforme compris entre l'extrémité coupée et la sortie de l'enceinte de régulation de température, tandis que l'on continue à alimenter en composite filiforme ladite enceinte de régulation, - l'on stocke dans cette enceinte la quantité de composite filiforme contenue et arrivant dans ladite enceinte pendant l'arrêt de l'alimentation en composite filiforme de la première partie de moule jusqu'à la reprise de l'alimentation de la même ou d'une autre première partie de moule, et - l'on choisit les vitesses de défilement du composite filiforme en amont et en aval de l'enceinte de régulation de telle sorte que la longueur du composite filiforme débitée dans la première partie de moule pendant une période d'alimentation du moule soit égale à la somme résultant des longueurs de composite filiforme introduite dans l'enceinte de régulation pendant, d'une part, la période d'alimentation du moule et, d'autre part, la période d'interruption de l'alimentation du moule et d'immobilisation du tronçon de composite filiforme compris entre le moule et la sortie de ladite enceinte,

2. Procédé de fabrication d'un objet estampé en un matériau composite thermoplastique selon lequel ledit matériau est chauffé à
la température d'estampage avant d'être placé en une quantité
suffisante dans l'une des deux parties d'un moule froid de compression faisant partie d'une presse d'estampage et comportant une partie de moule fixe et une partie de moule mobile de manière à
pouvoir venir fermer rapidement contre la partie de moule fixe et compresser fortement le matériau composite pour lui donner la forme définitive du produit et pour refroidir brusquement le matériau contenu dans ledit moule avant le réouverture de celui-ci et l'évacuation dudit produit estampé et refroidi, caractérisé en ce que :
- l'on utilise en tant que matériau composite thermoplastique au moins partiellement un composite filiforme à fibres longues, parallèles entre-elles et imprégnées d'une matière thermoplastique, - l'on préchauffe ce composite filiforme et on le fait passer en continu dans une enceinte de régulation de température pour lui conférer la température d'estampage, - l'on introduit ensuite en continu ledit composite filiforme dans la première partie de moule d'un pré-moule chauffé qui, le cas échéant fait partie d'une presse de pré-estampage, jusqu'à ce qu'y soit déposée une quantité prédéterminée de composite filiforme, - l'on découpe ledit composite filiforme lorsque ladite quantité
est atteinte dans la première partie de pré-moule et l'on immobilise momentanément le tronçon du composite filiforme compris entre l'extrémité coupée et le sortie de l'enceinte de régulation de température, tandis que l'on continue à alimenter en composite filiforme ladite enceinte de régulation, - l'on stocke dans cette enceinte la quantité de composite filiforme contenue et arrivant dans ladite enceinte pendant l'arrêt de l'alimentation en composite filiforme de la première partie de pré-moule jusqu'à la reprise de l'alimentation de la même ou d'une autre première partie de pré-moule, - l'on choisit les vitesses de défilement du composite filiforme en amont et en aval de l'enceinte de régulation de telle sorte que la longueur du composite filiforme débitée dans la première partie de pré-moule pendant une période d'alimentation du pré-moule soit égale à la somme résultant des longueurs de composite filiforme introduite dans l'enceinte de régulation pendant d'une part, la période d'alimentation dupré-moule et, d'autre part, la période d'interruption de l'alimentation du pré-moule et d'immobilisation du tronçon de composite filiforme compris entre le pré- moule et la sortie de ladite enceinte, - l'on comprime le cas échéant le composite filiforme contenu dans le pré-moule chaud et l'on forme une ébauche ou pré-forme que l'on maintient chaude, - l'on transfère rapidement l'ébauche ou pré-forme chaude, le cas échéant avec le pré-moule chaud jusque la première partie de moule froide de la presse d'estampage, et - l'on dispose l'ébauche ou la pré-forme chaude dans ladite première partie de moule froide et on estampe ladite ébauche ou pré-forme à l'aide du moule d'estampage froid.

3. Précédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que juste avant de déposer le composite filiforme dans la Première partie de moule froide d'estampage ou la première partie de pré-moule chaude, on découpe les fibres continues en des fibres discontinues plus ou moins longues.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on charge la première partie de pré-moule chaude ou la première partie de moule froide avec du moins une couche ou nappe de composite à fibres longues continues et avec au moins une couche nu nappe de composite à fibres coupées discontinuce.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on prépare une couche de composite à fibres coupées discontinues dans le pré-moule chaud isotherme, on transfère ladite couche, le cas échéant pré-comprimée en ébauche, à la première partie de moule froide, et on dépose sur cette couche de composite à fibres coupées une couche de composite à fibres continues.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on dépose le composite à fibres longues dans la première partie de pré-moule chaude ou la première partie de moule froide de façon à placer ledit composite au moins partiellement à des emplacements correspondants à l'emplacement desdites fibres longues dans le produit final de façon à s'y étendre de manière orientée suivant une direction préférentielle d'anisotropie du produit après estampage.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on regroupe les fibres imprégnées continues du composite filiforme en un faisceau de fibres avant de les introduire dans l'enceinte de régulation de température.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on utilise deux premières parties de moule mobiles, accouplées en tandem, et destinées à coopérer successivement et alternativement avec la deuxième partie de moule de la presse d'estampage et que l'on aliments l'une desdites premières parties de moule avec le composite filiforme pendant que celle-ci occupe une position écartée de ladite presse et que l'autre première partie de moule se trouve en place dans ladite presse.

g Installation de fabrication d'un objet estampé en un matériau composite thermoplastique du type comprenant d'amont en avai dans le sens du déplacement dudit matériau composite :
- un magasin de bobines de fibres longues, le cas échéant im-prégnées d'une matière thermoplastique ;
- le cas échéant un dispositif de chauffage et d'imprégnation des fibres longues avec une matière thermoplastique liquide ou pulvérulente pour former un composite filiforme ;
- un dispositif d'entraînement des fibres imprégnées et chauf-fées ;
- un dispositif de régulation de la température des fibres imprégnées ;
- une tête mobile de distribution des fibres imprégnées et chauffées ; et, - une presse d'estampage comportant au moins une première par-tie de moule froide destinée à recevoir le composite filiforme et une deuxième partie de moule froide verticalement mobile, disposée à l'aplomb de la première partie et destinée à venir coopérer avec celle-ci pour produire un objet estampé en composite thermoplastique filiforme, caractérisée en ce que la tête de distribution comprend, d'une part des moyens d'entraînement et de distribution ainsi que, d'autre part, des moyens de découpe pour le composant filiforme et que le dispositif de régulation de la température comprend une enceinte dans laquelle est prévue une unité tampon pour stocker temporairement la quantité de composite filiforme entrant dans ladite enceinte pendant l'arrêt des moyens d'entraînment du composant filiforme dans la tête de distribution.

10. Installation selon la revendication 9, caractérisée on ce que un pré-moule chauffé de précompression est interpose entre la tête de distribution et la presse d'estampage et que ce pré-moule est associé à des moyens de transfert pour transvaser en bloc dans la première partie de moule froide de la presse d'estampage la quant té de composite chaud contenu dans le pré-moule.

11. Installation selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que la presse d'estampage est associée à une tête de distribution débitant directement dans la première partie de moule froid de celle-ci ainsi qu'à un pré-moule chauffé de précompression alimenté en un composite filiforme thermoplastique ou en une matière thermoplastique sans fibres et muni de moyens de transfert pour transvaser en bloc dans la première partie de moule froide de ladite presse, la quantité de composite chaud ou de matière thermoplastique chaude contenue dans le pré-moule.

12. Installation selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement, prévus dans la tête de distribution comprennent à l'amont de l'embouchure de sortie de celle-ci une planche d'appui verticale disposée dans un plan axial de ladite tête ainsi qu'au moins un rouleau moteur appliqué élastiquement contre ladite planche,

13. Installation selon l'une des revendications a à 11, caractérisée en ce que les moyens de découpe de la tête de distribution comprennent au moins une lame de coupe disposée en aval du rouleau moteur et guidée obliquement de haut en bas n direction de la planche d'appui, et susceptible de coopérer avec ladite planche en poussant vers l'embouchure d'éjection l'extrémité
amont du composite filiforme découpé.

14, Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que l'unité tampon du dispositif de régulation comprend une série de rouleaux de renvoi fixes et plusieurs rouleaux danseurs mobiles en translation entre deux points extrêmes et guidés suivant des trajets parallèles, le composite filiforme passant de l'amont vers l'aval alternativement autour d'un rouleau fixe et d'un rouleau mobile,

15. Installation selon l'une des revendications caractérisée en ce qu'une tête de distribution est associée au pré-moule.

16. Installation selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisée en ce que le tête de distribution est montée sur un bras oscillant ou sur un support mobile de façon à imprimer à
ladite tête un trajet programmable notamment au-dessus de la première partie de moule froide ouverte.

17. Installation selon l'une des revendications 9 à 16, caractérisée en ce que la presse d'estampage comprend deux premières parties de moule froides mobiles entre un poste de compression ou d'estampage en alignement vertical avec la seconde partie de moule froide de la presse, et eu moins un poste de chargement situé à coté de ladite presse.

18. Installation selon l'une des revendications 9 à 17, caractérisée en ce qu'elle comprend deux presses d'estampage disposées l'une en face de l'autre et comprenant chacune une paire de premières parties de moule froides solidaires l'une de l'autre et mobiles entre un poste de compression ou d'estampage dans lequel chacune desdites premières parties de moule se trouve alternativement en alignement vertical avec la seconde partie de moule froide de la même presse d'estampage, et un poste de chargement situé sur le trajet de déplacement horizontal de ladite paire de premières parties de moule et qu'une tête de distribution est associée aux postes de chargement de l'une et l'autre presse respectivement et peut se déplacer respectivement entre l'un et l'autre des postes de chargement.