FR2654975A1 - METHOD FOR MOLDING A PIECE OF COMPOSITE MATERIAL - Google Patents

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Abstract

On réalise une partie de moule femelle (1) et une partie de moule mâle (4) pour coopérer l'une avec l'autre et ménager entre elles un espace (alpha-gamma) correspondant à la pièce à mouler, on découpe un flanc de tissu (9) pour s'adapter au fond (3) de la partie de moule femelle (1) sans faire saillie hors de celle-ci et être comprimé entre les deux parties de moule (1, 4), on place le flanc de tissu (9) sur le fond (3) de la partie de moule femelle (1), on ferme le moule, on fait le vide, on injecte de la résine et on cuit la pièce. Le procédé est bien approprié à la réalisation de pièces de gréement.A female mold part (1) and a male mold part (4) are produced in order to cooperate with each other and provide between them a space (alpha-gamma) corresponding to the part to be molded, a blank is cut of fabric (9) to fit the bottom (3) of the female mold part (1) without protruding from it and being compressed between the two mold parts (1, 4), the sidewall is placed of fabric (9) on the bottom (3) of the female mold part (1), the mold is closed, a vacuum is created, resin is injected and the part is baked. The process is well suited to the production of rigging parts.

Description

Les matériaux composites sont constitués d'un tissu de fils ou de fibres,The composite materials consist of a yarn or fiber fabric,

par exemple de carbone, d'aramide ou de verre  for example carbon, aramid or glass

ou d'un mélange de ces matières, imprégné d'une matière dur-  or a mixture of these materials, impregnated with a hard

cissable, généralement thermodurcissable, et durcie, par exemple une résine époxy. Ces matériaux ont de multiples applications et dans tous genres d'industrie Le demandeur, dont l'invention va être  cissable, generally thermosetting, and cured, for example an epoxy resin. These materials have multiple applications and in all kinds of industry The applicant, whose invention is going to be

présentée ci-après, les utilise actuellement pour la fabri-  presented below, currently uses them for the manufacture of

cation, par moulage, de pièces de gréement, celles-ci ne de-  molding of rigging parts, they need not be

vant toutefois pas être considérées comme limitatives de  However, they should not be considered as limiting

cette invention.this invention.

Le moulage des pièces en matériau composite s'effectuait  The molding of the composite material parts was carried out

jusqu'alors dans des conditions non pleinement satisfaisantes.  until then in conditions not fully satisfactory.

On plaquait le tissu à imprégner contre la paroi du moule, aux cotes de la pièce à obtenir, en faisant le vide entre le moule et une bâche Des plis étaient donc inévitables Au tissu proprement dit de la pièce à obtenir, étaient associés pendant le moulage un tissu de drainage, servant d'ultime réserve de résine nécessaire en fin d'opération, et un tissu d'arrachage, intercalé entre le tissu de carbone et le tissu de drainage pour éviter leur contact mutuel et permettre, après moulage, la récupération facile du tissu de carbone imprégné Il en résultait un défaut de calibrage de la pièce finale Enfin, du fait des particularités évoquées ci-dessus  The fabric to be impregnated was pressed against the wall of the mold, next to the part to be obtained, by evacuating between the mold and a tarpaulin. Thus, folds were inevitable to the actual tissue of the part to be obtained, were associated during the molding. a drainage fabric, serving as the last reserve of resin required at the end of the operation, and a tear-off fabric, inserted between the carbon fabric and the drainage fabric to prevent their mutual contact and allow, after molding, the recovery easy impregnated carbon fabric This resulted in a defect calibration of the final piece Finally, because of the particularities mentioned above

du procédé de moulage de l'art antérieur, il fallait, au dé-  of the molding process of the prior art, it was necessary

part, donner au tissu de carbone des dimensions supérieures  on the other hand, giving the carbon fabric larger dimensions

à celles du moule, contraignant ainsi, après moulage, à usi-  those of the mold, thus binding, after molding, to

ner, ou ébarber, la pièce sortie de moule au risque d'affai-  to remove, or deburr, the mold outlet at the risk of

blir la tenue mécanique de la pièce.  blir the mechanical strength of the room.

L'invention vise à éliminer tous ces inconvénients.  The invention aims to eliminate all these disadvantages.

A cet effet, la présente invention peut être présentée comme un procédé de moulage d'une pièce en matériau composite, formée d'au moins un élément tridimensionnel en tissu imprégné de résine, caractérisé par le fait qu'on réalise une partie de moule femelle et une partie de moule mâle associée, chacune à trois dimensions, dont deux, de fond, sont égales à celles correspondantes de l'élément de pièce, la troisième dimension de la partie de moule femelle étant supérieure, de la valeur de la troisième dimension de l'élément de pièce, à celle de la partie de moule mâle, on découpe, aux deux dimensions de fond du moule, un flanc de tissu d'épaisseur comprise entre les troisièmes dimensions respectives de l'élément de pièce et de la partie de moule femelle, on place le flanc de tissu sur le fond de la partie de moule femelle,  For this purpose, the present invention may be presented as a method of molding a composite material part, formed of at least one three-dimensional resin-impregnated fabric element, characterized in that a female mold part is produced. and an associated male mold part, each of three dimensions, two of which, in the background, are equal to those corresponding to the workpiece element, the third dimension of the female mold part being greater than the value of the third dimension of the workpiece element, to that of the male mold portion, a thickness of fabric flank between the respective third dimensions of the workpiece element and the workpiece part is cut off at the two bottom dimensions of the mold. of female mold, the flank of tissue is placed on the bottom of the female mold part,

on ferme le moule et on moule l'élément de pièce.  the mold is closed and the part element is molded.

Si la pièce à mouler n'est pas parallélépipèdique, et qu'elle ne peut donc pas être définie par seulement trois dimensions, il faut naturellement considérer que l'élément de pièce en question est une partie élémentaire de la  If the part to be molded is not parallelepipedic, and therefore can not be defined by only three dimensions, it must naturally be considered that the part element in question is an elementary part of the

pièce qui peut être assimilée à un petit parallélépipède.  piece that can be likened to a small parallelepiped.

Ce sera généralement le cas, les pièces de gréement ayant des formes géométriques complexes à surfaces pour le moins non parfaitement réglées ou développables On peut  This will generally be the case, the rigging pieces having complex geometric shapes with surfaces at least not perfectly adjusted or developable.

toutefois généraliser la définition du procédé de l'in-  however, to generalize the definition of the process of

vention de la manière qui suit.vention in the following manner.

Le procédé, tel qu'inventé par le demandeur, de moulage d'une pièce en matériau composite, formée d'au moins un élément en tissu imprégné de résine, est caractérisé par le fait qu'on réalise une partie de moule femelle et une partie de moule mâle destinées à coopérer l'une avec l'autre pour ménager entre elles un espace correspondant à l'élément de pièce, on découpe un flanc de tissu à des côtes déterminées pour s'adapter au fond de la partie de moule femelle sans faire saillie hors de celle-ci et être comprimé lors de la coopération des deux parties de  The method, as invented by the applicant, of molding a piece of composite material, formed of at least one resin-impregnated fabric element, is characterized by the fact that a female mold part and a male mold part intended to cooperate with each other to provide a space between them corresponding to the workpiece element, is cut a fabric flank to specific ribs to fit the bottom of the female mold part without protruding out of it and being compressed during the cooperation of both parties

moule, on place le flanc de tissu sur le fond de la par-  mold, the flank of fabric is placed on the bottom of the

tie de moule femelle, on ferme le moule et on entraîne les deux parties de moule en coopération et on moule  of the female mold, the mold is closed and the two mold parts are driven in cooperation and molded

l'élément de pièce.the room element.

Grâce à la différence de côtes des portions utiles des deux parties de moule mâle et femelle et à l'une des côtes du flanc de tissu de départ, caractéristiques du procédé de moulage de l'invention, le tissu imprégné sort de moule aux bonnes cotes, sans avoir été pincé; la pièce n'a pas à 8 tre ébarbée En outre, le tissu est  Due to the difference in ribs of the useful portions of the two male and female mold parts and to one of the ribs of the starting fabric flank, which are characteristic of the molding method of the invention, the impregnated fabric leaves the mold at the right odds. without having been pinched; the piece does not have to be trimmed 8 In addition, the fabric is

imprégné d'un volume de résine parfaitement déterminé.  impregnated with a perfectly determined volume of resin.

Dans une mise en oeuvre particulière du procédé de moulage de l'invention, on préimprègne de résine le flanc de tissu avant de le placer sur le fond de la partie de moule femelle et on cuit l'élément de pièce dans le moule  In a particular embodiment of the molding method of the invention, the fabric flank is pre-impregnated before placing it on the bottom of the female mold part and the piece element is baked in the mold.

après l'avoir fermé.after closing it.

Dans la mise en oeuvre préférée du procédé de moulage de l'invention, après avoir fermé le moule, on y fait le  In the preferred embodiment of the molding process of the invention, after having closed the mold, the

vide, on y injecte de la résine sous pression, avantageu-  empty, resin is injected under pressure, advantageously

sement à chaud, et on cuit l'élément de pièce dans le moule, avant de l'ouvrir et de sortir l'élément de pièce  heat and cook the part element in the mold, before opening and removing the part element

en tissu imprégné.in impregnated fabric.

Avantageusement encore, le flanc de tissu de départ est fixé avant d'être placé sur le fond de la partie de moule femelle, c'est-à-dire qu'on le revêt d'un mince film de résine, afin d'éviter toute modification de l'assemblage  Advantageously again, the flank of starting fabric is fixed before being placed on the bottom of the female mold part, that is to say, it is coated with a thin film of resin, in order to avoid any modification of the assembly

de la cha ne et de la trame du tissu.  of the chain and the weave of the fabric.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip-  The invention will be better understood by means of the description

tion suivante de la mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels  following implementation of the preferred method of the invention, with reference to the accompanying drawings, in which

la figure 1 est une vue en perspective éclatée et sim-  FIG. 1 is an exploded and simple perspective view

plifiée d'un moule pour le moulage d'un élément de pièce parallélépipèdique selon le procédé de l'invention et la figure 2 est une vue en coupe du moule de la  of a mold for molding a parallelepipedic part element according to the method of the invention and FIG. 2 is a sectional view of the mold of the

figure 1.figure 1.

Soit donc l'objectif de mouler une pièce, ici monobloc et parallélépipèdique, dans le moule des figures 1 et 2, dont les caractéristiques géométriques seront définies plus loin, en matériau composite, ici encore, en tissu  Therefore, the objective of molding a piece, here monobloc and parallelepipedic, in the mold of FIGS. 1 and 2, the geometric characteristics of which will be defined below, made of a composite material, again, of fabric

de fibres de carbone imprégnées de résine thermodurcies.  of carbon fibers impregnated with thermoset resin.

Il faut et préparer le tissu et réaliser les parties de  You have to prepare the fabric and make the parts of

moule.mold.

On commence par saisir la pièce à mouler sur ordinateur pour déterminer les éléments virtuels, en nombre minimal, dont elle est composée et qui devront être respectivement moulés par des paires de parties de moule m Ale et femelle différentes Cette étape, bien que longue, est classique, et ne sera pas décrite dans ses détails Dans l'exemple considéré, la pièce est moulée dans une seule paire de  We begin by grasping the computer molding to determine the virtual elements, in minimum number, of which it is composed and which will have to be respectively molded by pairs of mold parts m Ale and female different This step, although long, is classic, and will not be described in detail In the example, the piece is molded in a single pair of

parties de moule.mold parts.

On notera d'ores et déjà ici que le procédé de l'invention s'applique surtout bien au moulage de pièces dépourvues d'angle vif à fonction mécanique En outre, les pièces à fabriquer doivent être moulables par des tissus et de  It will be noted already here that the method of the invention applies especially well to the molding of parts without sharp angle mechanical function In addition, the parts to be manufactured must be moldable by tissue and

préférence à surface développable.  preferably with developable surface.

Comme tissus, on peut prendre un tissu non tissé ou tissé, tissé avec chaîne et trame orientées à 900 ou 450 l'une  As fabrics, we can take a non-woven or woven fabric, woven with warp and weft oriented to 900 or 450 one

de l'autre, pour ne considérer que les plus courants.  on the other, to consider only the most common.

On peut envisager aussi, pour le moulage des pièces, d'utiliser plusieurs tissus empilés. On peut utiliser des tissus secs ou préimprégnés Un tissu préimprégné est déjà enduit de résine et conservé  It is also possible, for the molding of parts, to use several stacked fabrics. Dry or pre-impregnated fabrics can be used Pre-impregnated fabric is already coated with resin and preserved

à basse température de congélation Un tissu sec, de pré-  at a low freezing temperature A dry fabric, of

férence, est au préalable fixé.fence, is fixed beforehand.

Ayant donc "décomposé" la pièce à mouler, on découpe dans un flanc de tissu les morceaux de tissu appropriés, la  Having thus "decomposed" the piece to be molded, one cuts out in a flank of fabric the appropriate pieces of fabric, the

découpe pouvant s'effectuer à l'aide de moyens informati-  can be cut using computerized means of

ques pour 1 toptimiser en cas de nombre important de  for 1 toptimizer in case of large numbers of

morceaux Parallèlement, on réalise les parties du moule.  pieces In parallel, the parts of the mold are made.

Dans l'exemple considéré, donné à titre purement explica-  In the example considered, given for purely explanatory

tif, on réalise une partie du moule femelle 1, de forme extérieure parallélépipèdique, avec une portion utile  tif, part of the female mold 1, of parallelepipedal external shape, is made with a useful portion

intérieure de moulage évidée 2 aussi parallélépipèdique.  Inner mold cavity 2 also parallelepipedic.

Les deux dimensions, longueur et largeur, du fond 3 de la portion 2 sont respectivement égales à celles de la pièce  The two dimensions, length and width, of the bottom 3 of the portion 2 are respectively equal to those of the piece

a mouler La profondeur de cette portion 2, a, est ici légè-  The depth of this portion 2, a, is here light

rement supérieure à l'épaisseur O du flanc de tissu de départ. On réalise une portion de moule mâle 4, complémentaire de la portion de moule femelle 1, de section, parallèle au plan de joint 6 des deux parties de moule, identique à celle du moule femelle et comportant une portion utile 5 en saillie hors du plan de joint 6, destinée à s'emboîter dans l'évidement 2 du moule femelle 1, avec une section,  higher than the thickness of the starting fabric flank. A male mold portion 4 is made complementary to the female mold portion 1, of section, parallel to the joint plane 6 of the two mold parts, identical to that of the female mold and having a useful portion 5 projecting out of the plane. 6, intended to fit into the recess 2 of the female mold 1, with a section,

parallèle au plan de joint, identique à celle de l'évide-  parallel to the joint plane, identical to that of the recess

ment femelle 2 mais de profondeur y satisfaisant la relation  female 2 but deep in it satisfying the relationship

S étant l'épaisseur finale du tissu après moulage.  S being the final thickness of the fabric after molding.

En résumé,In summary,

<<

On perce enfin, dans chaque partie de moule, un demi-  Finally, half of each mold part is pierced

conduit 7 de mise sous vide destiné à être relié à une pompe à vide et un demi-conduit 8 d'injection de résine  7 evacuation conduit for connection to a vacuum pump and a half-pipe 8 resin injection

destiné à être relié, à une réserve de résine.  intended to be connected to a reserve of resin.

Ainsi, les parties de moule étant réalisées et le flanc de tissu découpé, on procède au moulage de la pièce On préchauffe les parties de moule On place le flanc de tissu sec découpé et fixé 9, d'épaisseur P inférieure à la profondeur as sur le fond 3 de la partie de moule femelle 1, on ferme le moule en embottant la portion m Ale dans l'évidement femelle 2 jusqu'à ce que leurs plans de joint 6 soient confondus et que le moule puisse être étanche au vide et à la pression, ce qui, sans le pincer, comprime le tissu 9 dont l'épaisseur est réduite de R à . On raccorde le conduit 7 à la pompe à vide et le conduit 8 à la réserve de résine, ici chaude, reliée par ailleurs à une pompe d'injection La communication entre le conduit 8 et la réserve de résine étant coupée, on fait le vide dans le moule et on coupe la communication entre le conduit 7 et la pompe à  Thus, the mold parts being made and the cut fabric flank, the part is molded. The mold parts are preheated. The cut and fixed dry fabric flank 9 is placed with a thickness P less than the depth a. the bottom 3 of the female mold part 1, the mold is closed by flowing the m Ale portion in the female recess 2 until their joint planes 6 are merged and that the mold can be sealed to the vacuum and the pressure, which, without pinching, compresses the fabric 9 whose thickness is reduced from R to. The duct 7 is connected to the vacuum pump and the duct 8 to the resin reservoir, here hot, also connected to an injection pump. The communication between the duct 8 and the resin reservoir being cut off, the vacuum is evacuated. in the mold and cut the communication between the conduit 7 and the pump to

vide On ouvre l'autre communication et la résine, en quantité néces-  empty The other communication and the resin are opened in the required quantity

saire et suffisante, est injectée sous pression dans le moule sous l'action de la dépression qui y règne et, bien sûr et surtout, de la pompe d'injection On coupe la communication entre le moule_ et la réserve de résine On chauffe le moule et on cuit la  and sufficient, is injected under pressure in the mold under the action of the depression prevailing therein and, of course and above all, the injection pump is cut off the communication between the mold_ and the reserve of resin is heated mold and we cook

pièce dans le moule,pour en augmenter la résistance mécanique.  piece in the mold, to increase the mechanical strength.

On ouvre le moule, on démoule la pièce, on ébavure à la ri-  We open the mold, unmold the piece, deburr the ri

gueur le point d'injection et on stocke la pièce.  the injection point and store the part.

Il faut éviter que de l'air soit emprisonné dans la pièce à mouler, donc éviter qu'il ne le soit dans le moule Pour cette raison, il est préférable que, lors de l'injection de résine, l'air résiduel soit chassé Il en résulte que les conduits de vide et d'injection déboucheront dans le moule  It is necessary to avoid that air is imprisoned in the piece to be molded, thus to avoid that it is it in the mold For this reason, it is preferable that, during the injection of resin, the residual air is hunted As a result, the vacuum and injection ducts will exit into the mold

en des endroits appropriés.in appropriate places.

Un procédé de moulage d'une pièce parallélépipédique vient  A molding process of a parallelepiped piece comes

d'être décrit Qu'il soit ici rappelé que l'invention s'ap-  to be described It is recalled here that the invention is

plique au moulage de pièces plus complexes Hormis la réa-  more complex parts than the molding process

lisation des parties de moule et le découpage du flanc de tissu, les autres étapes du procédé restent les mêmes Pour ce qui concerne les points d'injection de résine, ils sont déterminés par la forme de la pièce à mouler et l'exigence  the other parts of the process remain the same With regard to the resin injection points, they are determined by the shape of the part to be molded and the requirement

d'un emplissage total de l'intérieur du moule sans déplace-  complete filling of the inside of the mold without moving

ment des fils ou des fibres du tissu.  threads or fibers of the fabric.

Le procédé de moulage, qui vient d'être décrit, est parfaite-  The molding process, which has just been described, is perfect-

ment bien approprié à la réalisation en matériau composite de poulies, manivelles, rails, chariots, embouts de câble  well suited to the production of pulleys, cranks, rails, trolleys, cable ends

de gréement mais aussi d'autres pièces utiles dans les sec-  rigging but also other useful parts in sec-

teurs du bâtiment, de l'automobile, de l'aéronautique, etc.  building, automotive, aerospace, etc.

Claims (8)

Revendicationsclaims 1 Procédé de moulage d'une pièce en matériau composite, formée d'au moins un élément en tissu imprégné de résine, caractérisé par le fait qu'on réalise une partie de moule femelle ( 1) et une partie de moule mâle ( 4) destinées a coopérer l'une avec l'autre pour ménager entre elles un espace (a-Y) correspondant à l'élément de pièce, on découpe un flanc de tissu ( 9) à des cotes déterminées pour s'adapter au fond ( 3) de la partie de moule femelle ( 1) sans faire saillie hors de celle-ci et être comprimé lors de la coopération des deux parties de moule ( 1, 4), on place le flanc de tissu ( 9) sur le fond ( 3) de la partie de moule femelle ( 1), on ferme le moule et on entraîne les deux parties de moule ( 1, 4) en coopération  Process for molding a composite material part, formed from at least one resin-impregnated fabric element, characterized in that a female mold part (1) and a male mold part (4) are produced intended to cooperate with each other to provide a space (aY) between them corresponding to the workpiece element, a fabric flank (9) is cut to specific dimensions to fit the bottom (3) of the female mold part (1) without protruding from it and being compressed during the cooperation of the two mold parts (1, 4), the fabric flank (9) is placed on the bottom (3) of the female mold part (1), the mold is closed and the two mold parts (1, 4) are driven in cooperation et on moule l'élément de pièce.and mold the workpiece. 2 Procédé de moulage selon la revendication 1, dans lequel ledit élément est tridimensionnel, on réalise une partie de moule femelle ( 1) et une partie de moule mâle ( 4) associée, chacune à trois dimensions, dont deux, de fond, sont égales à celles correspondantes de l'élément de pièce, la troisième dimension (a) de la partie de moule femelle ( 1) étant supérieure, de la valeur de la troisième dimension (S) de l'élément de pièce, à celle (Y) de la partie de moule mâle ( 4), avant de découperaux deux dimensions de fond du moule, un flanc de tissu d'épaisseur (a) comprise entre les troisièmes dimensions respectives (S, a) de l'élément de pièce et de la partie  2 molding method according to claim 1, wherein said element is three-dimensional, is carried out a female mold part (1) and an associated male mold part (4), each three-dimensional, two of which, bottom, are equal to those corresponding to the workpiece element, the third dimension (a) of the female mold part (1) being greater, from the value of the third dimension (S) of the workpiece element to that (Y) of the male mold part (4), before cutting the two bottom dimensions of the mold, a thickness of fabric flank (a) between the respective third dimensions (S, a) of the workpiece element and the part de moule femelle.of female mold. 3 Procédé de moulage selon l'une des revendications 1 et  3 molding method according to one of claims 1 and 2, dans lequel on préimprègne de résine le flanc de tissu avant de le placer sur le fond ( 3) de la partie de moule femelle ( 1) et on cuit l'élément de pièce dans le moule  2, in which the flank of fabric is pre-impregnated with resin before placing it on the bottom (3) of the female mold part (1) and the piece element is baked in the mold après l'avoir fermé.after closing it. 4 Procédé de moulage selon l'une des revendications 1  4 molding method according to one of claims 1 et 2, dans lequel le flanc de tissu est fixé avant d'être  and 2, wherein the fabric flank is fixed before being placé sur le fond ( 3) de la partie de moule femelle ( 1).  placed on the bottom (3) of the female mold part (1). 5 Procédé de moulage selon l'une des revendications 1,  Molding method according to one of claims 1, 2 et 4, dans lequel, après avoir fermé le moule, on y  2 and 4, wherein, after closing the mold, there is fait le vide, on y injecte de la résine et on cuit l'élé-  empties, injects resin and cooks ment de pièce dans le moule avant de l'ouvrir et de  piece in the mold before opening it and sortir l'élément de pièce en tissu imprégné.  remove the impregnated fabric part element. 6 Procédé de moulage selon la revendication 5, dans lequel on injecte de la résine sous pression dans le moule.  6. The molding method according to claim 5, wherein the resin is injected under pressure into the mold. 7 Procédé de moulage selon l'une des revendications 5 et  7 molding method according to one of claims 5 and 6, dans lequel on injecte de la résine chaude dans le moule.  6, in which hot resin is injected into the mold.
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