FR2639867A1 - METHOD FOR STAMPING A THERMOPLASTIC COMPOSITE MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Description
Le procédé actuel de mise en forme par compression de matériaux composites thermoplastiques, encore appelé "estampage", consiste à découper des plaques de composites thermoplastiques à caractéristiques isotropes, en flans de dimensions plus petites, à chauffer un nombre suffisant de flans à une température telle que le polymère devienne plastique, à remplir le moule avec. lesdits flans, puis à fermer rapidement le moule, sous une pression déterminée, pour obtenir la pièce de forme recherchée correspondant au moule ; après refroidissement la forme de la pièce est conservée. The current process of compression forming of thermoplastic composite materials, also called "stamping", consists in cutting plates of thermoplastic composites with isotropic characteristics, in blanks of smaller dimensions, in heating a sufficient number of blanks to such a temperature. that the polymer becomes plastic, fill the mold with. said blanks, then rapidly closing the mold, under a determined pressure, to obtain the desired shaped part corresponding to the mold; after cooling the shape of the part is retained.
La littérature décrit de nombreuses méthodes de production des plaques en matières thermoplastiques renforcées qui sont appelées NOTRE" (Thermoplastiques Renforcés Estampables). Ainsi
- imprégnation du "matn par le polymère fondu
- calandrage de films thermoplastiques sur le renfort
- moulage à la presse par compression de films de résines et de mats
- coulée de polymère fondu entre deux mats pris en sandwiches par deux films calandrés de polymère
- projection électrostatique de résine en poudre sur le mat, suivie de la fusion de la matrice et compression de l'ensemble
Quels que soient les modes de fabrication des plaques "TRE", le procédé actuel d'estampage est caractérisé par la discontinuité des opérations de fabrication des plaques d'une part, et d'estampage, sous une presse en compression, d'autre part.The literature describes many methods of producing sheets of reinforced thermoplastics which are called OUR "(Reinforced Stampable Thermoplastics).
- impregnation of the "matn with the molten polymer
- calendering of thermoplastic films on the reinforcement
- compression molding of resin films and mats
- casting of molten polymer between two masts sandwiched by two calendered polymer films
- electrostatic projection of powdered resin onto the mat, followed by the melting of the matrix and compression of the assembly
Whatever the manufacturing methods of the "TRE" plates, the current stamping process is characterized by the discontinuity of the manufacturing operations of the plates on the one hand, and of stamping, under a press in compression, on the other hand .
Entre ces deux opérations distinctes, de fabrication des plaques "TRE", d'une part, et l'estampage, d'autre part, se situent les opérations de découpe des flans, de pesée, de chauffage des flans et de positionnement des flans dans le moule. Between these two distinct operations, manufacturing the "TRE" plates, on the one hand, and stamping, on the other hand, are the operations of cutting the blanks, weighing, heating the blanks and positioning the blanks in the mold.
Le procédé connu de transformation par estampage présente les inconvénients suivants
Difficulté d'optimiser l'utilisation du matériau composite ;
Perte d'énergie ;
Nombreuses manipulations. The known method of transformation by stamping has the following drawbacks
Difficulty optimizing the use of composite material;
Loss of energy;
Many manipulations.
Difficulté d'optimiser l'utilisation du matériau composite.Difficulty optimizing the use of composite material.
Les plaques dans lesquelles les flans sont découpés sont isotropes. Ceci est un avantage quand la pièce à estamper doit également avoir des caractéristiques isotropes. Si par contre la pièce nécessite des caractéristiques plus élevées dans certaines directions, il faut ajouter aux flans remplissant le moule, des rubans unidirectionnels positionnés en fonction des renforts à obtenir. The plates from which the blanks are cut are isotropic. This is an advantage when the part to be stamped must also have isotropic characteristics. If on the other hand the part requires higher characteristics in certain directions, it is necessary to add to the blanks filling the mold, unidirectional ribbons positioned according to the reinforcements to be obtained.
IL existe enfin de nombreux produits dont les caractéristiques nécessaires sont essentiellement anisotropes ; citons à titre d'exemple des montants de fenêtres, des renforts de portes de voitures, ou encore des raquettes de tennis, produits représentés schématiquement en regard des figures la, 2a et 3a. Dans tous les cas, l'utilisation de flans isotropes pour estamper des produits particulièrement anisotropes conduit à un gaspillage de matière et ou à des propriétés faibles. Finally, there are many products whose essential characteristics are essentially anisotropic; by way of example, let us cite window uprights, reinforcements for car doors, or even tennis rackets, products represented diagrammatically with reference to FIGS. 1a, 2a and 3a. In all cases, the use of isotropic blanks for stamping particularly anisotropic products leads to a waste of material and or to weak properties.
Pertes d'énergie.Energy loss.
Le processus complet comprend une phase de chauffage pour la fabrication des plaques, suivie d'un refroidissement à la température ambiante, puis une nouvelle phase de chauffage des flans pour l'alimentation du moule de la presse d'estampage. The complete process includes a heating phase for manufacturing the plates, followed by cooling to room temperature, then a new heating phase for the blanks for feeding the mold to the stamping press.
Nombreuses manipulations.Many manipulations.
Pour alimenter la presse, il est nécessaire de découper les flans, de les chauffer, puis de les manipuler pendant qu'ils sont chauds et donc très malléables, ce qui entraîne de nombreux défauts ponctuels de surface, et la nécessité d'une main d'oeuvre importante. To feed the press, it is necessary to cut the blanks, to heat them, then to handle them while they are hot and therefore very malleable, which leads to numerous point surface defects, and the need for a hand d important work.
On connaît par ailleurs des procédés pour fabriquer des rubans en matériaux composites à fibres longues unidirectionnelles. Methods are also known for manufacturing ribbons from composite materials with unidirectional long fibers.
Ces procédés comportent généralement les étapes suivantes déroulement de mèches de fibres ; préchauffage ; imprégnation par des résines thermoplastiques ; calendrage ; refroidissement enroulement. These methods generally include the following steps: unwinding of strands of fibers; preheating; impregnation with thermoplastic resins; timing; winding cooling.
L'imprégnation est généralement faite, soit avec des polymères thermoplastiques fondus, soit par des poudres. The impregnation is generally carried out either with molten thermoplastic polymers or with powders.
Si l'imprégnation est faite à partir de polymères fondus, il est nécessaire de faire fondre la résine avant l'imprégnation. If the impregnation is made from molten polymers, it is necessary to melt the resin before impregnation.
Si l'imprégnation est faite à partir de polymères à l'état de poudre, cette imprégnation doit être immédiatement suivie d'un chauffage pour faire fondre la résine. If the impregnation is made from polymers in the powder state, this impregnation must be immediately followed by heating to melt the resin.
Dans tous les cas, les procédés de fabrication de rubans unidirectionnels nécessitent une phase de chauffage pour fondre la résine et conformer le ruban, suivi d'un refroidissement. In all cases, the processes for manufacturing unidirectional tapes require a heating phase to melt the resin and shape the tape, followed by cooling.
Après refroidissement, les composites thermoplastiques sont relativement rigides ; la nécessité d'enrouler le ruban unidirectionnel sur des diamètres compatibles avec le stockage et le transport, oblige à calendrer le ruban en épaisseur relativement faible. After cooling, the thermoplastic composites are relatively rigid; the need to wind the unidirectional ribbon on diameters compatible with storage and transport, forces the ribbon to be timed in relatively small thickness.
Ces rubans peuvent être découpés et- utilisés en tant que renforts dans certaines directions. Leur mise en oeuvre, qui doit être associée à celle des flans isotropes, est cependant difficile et engendre des manipulations supplémentaires. These tapes can be cut and used as reinforcements in certain directions. Their implementation, which must be associated with that of isotropic blanks, is however difficult and generates additional manipulations.
-L'invention est donc relative à un procédé d'estampage d'un matériau composite thermoplastique au moyen d'un moule; associé à une presse de compression. -The invention therefore relates to a method of stamping a thermoplastic composite material using a mold; associated with a compression press.
Selon l'invention, on alimente ledit moule en un composite thermoplastique filiforme à fibres longues unidirectionnelles, de manière continue selon les orientations désirées et en réglant la température dudit composite à la valeur de sa mise en forme par compression. According to the invention, said mold is supplied with a filiform thermoplastic composite with unidirectional long fibers, continuously according to the desired orientations and by adjusting the temperature of said composite to the value of its shaping by compression.
Des composites filiformes sont des composites ayant une dimension quasiment infinie dans une direction par rapport aux dimensions dans les deux autres directions. La section des produits filiformes peut être circulaire, carrée, rectangulaire, ou correspondre à des formes plus complexes. Ce qui caractérise un produit filiforme est l'existence d'une dimension dans une direction très nettement supérieure aux dimensions dans les autres directions. A titre d'exemple, un fil, une barre continue, un ruban, une bande, sont des produits filiformes malgré la diversité des sections, la longueur pouvant être considérée comme infinie par rapport à la largeur. Au contraire, une tole, une plaque, un flan, ne sont pas des produits filiformes, la longueur, même si elle est égale à plusieurs fois la largeur, demeurant limitée. Filiform composites are composites having an almost infinite dimension in one direction relative to the dimensions in the other two directions. The section of filiform products can be circular, square, rectangular, or correspond to more complex shapes. What characterizes a threadlike product is the existence of a dimension in one direction very much greater than the dimensions in the other directions. For example, a wire, a continuous bar, a ribbon, a strip, are filiform products despite the diversity of the sections, the length being able to be considered as infinite compared to the width. On the contrary, a sheet, a plate, a blank, are not filiform products, the length, even if it is equal to several times the width, remains limited.
Les avantageuses dispositions suivantes sont, en outre, préférentiellement adoptées
- on réalise le dépôt dudit composite dans le moule en choisissant une partie du parcours de dépôt parallèle à une direction préférentielle d'anisotropie du produit après estampage, et/ou une partie de ce parcours selon une direction variable permettant l'obtention de l'isotropie des caractéristiques du produit après estampage
- ledit composite thermoplastique est fabriqué en continu après imprégnation de fibres longues par de la résine thermoplastique, comportant éventuellement des additifs, en amont de l'opération d'estampage ;
- on assemble les fibres en un faisceau avant de déposer celui-ci dans le moule
- on dépose ledit composite dans le moule au moyen d'un bras articulé ou d'un chariot, de préférence au trajet programmable ;;
- on stocke momentanément ledit composite pendant l'estampage
- on utilise une presse munie de deux tables montées sur glissières et supportant chacune un premier élément de même nature d'un moule - matrice ou poinçon - le deuxième élément complémentaire unique du moule - poinçon ou matrice - étant monté sur la presse, cependant qu'on procède à l'enlèvement de la pièce estampée sur l'un des deux premiers éléments et à un nouveau remplissage dudit premier élément en composite, pendant qu'on réalise l'estampage avec l'autre des deux premiers éléments.The following advantageous arrangements are also preferentially adopted
- The deposition of said composite is carried out in the mold by choosing a part of the deposition path parallel to a preferred direction of anisotropy of the product after stamping, and / or part of this path in a variable direction allowing the obtaining of isotropy of product characteristics after stamping
- Said thermoplastic composite is manufactured continuously after impregnation of long fibers with thermoplastic resin, optionally comprising additives, upstream of the stamping operation;
- the fibers are assembled in a bundle before depositing it in the mold
- Said composite is deposited in the mold by means of an articulated arm or a carriage, preferably with a programmable path;
- said composite is temporarily stored during stamping
- a press is used fitted with two tables mounted on slides and each supporting a first element of the same kind of a mold - die or punch - the second unique complementary element of the mold - punch or die - being mounted on the press, however qu 'we proceed to the removal of the stamped part on one of the first two elements and to a refilling of said first composite element, while stamping is carried out with the other of the first two elements.
L'invention a également pour objet une installation d'estampage permettant la mise en oeuvre d'un procédé d'estampage selon l'une quelconque des définitions précédentes. The invention also relates to a stamping installation allowing the implementation of a stamping method according to any one of the preceding definitions.
L'invention a enfin pour objet les produits fabriqués suivant l'une quelconque des définitions précédentes du procédé etlou de l'installation d'estampage. The invention finally relates to the products manufactured according to any one of the preceding definitions of the process and / or the stamping installation.
La description des différentes variantes du procédé, objet de l'invention, permettra de préciser ses caractéristiques et de mettre en évidence ses avantages par rapport aux procédés connus. The description of the different variants of the process which is the subject of the invention will make it possible to specify its characteristics and to highlight its advantages compared with known processes.
Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels
- les figures la, 2a et 3a représentent trois objets connus susceptibles de constituer des applications de l'invention
- les figures lb, 2b et 3b représentent les trois mêmes objets, avec la représentation des applications correspondantes de l'invention, respectivement
- la figure 4 est le schéma d'une installation pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention
- les figures Sa et 5b représentent schématiquement un dispositif de stockage par mouflage multiple pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention
- les figures Sa et 6b représentent schématiquement, respectivement, les deux phases d'estampage utilisant une machine permettant la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention ;;
- les figures 7a et 7b représentent une installation conforme à l'invention comportant deux presses d'estampage comportant, chacune, deux tables de travail, et un robot d'alimentation desdites tables en matériau à estamper
- les figures Sa, 8b, Bc représentent trois variantes conformes à l'invention de dépôt du matériau à estamper ; et,
- la figure 9 représente une quatrième variante de trajectoires possibles de dépôt du matériau à estamper.Reference will be made to the accompanying drawings in which
- Figures la, 2a and 3a represent three known objects capable of constituting applications of the invention
- Figures 1b, 2b and 3b show the same three objects, with the representation of the corresponding applications of the invention, respectively
- Figure 4 is a diagram of an installation for implementing a method according to the invention
- Figures Sa and 5b schematically represent a storage device by multiple hauling for the implementation of a method according to the invention
- Figures Sa and 6b schematically represent, respectively, the two stamping phases using a machine allowing the implementation of a method according to the invention;
- Figures 7a and 7b show an installation according to the invention comprising two stamping presses each having two work tables, and a robot for feeding said tables of material to be stamped
- Figures Sa, 8b, Bc show three variants according to the invention of deposition of the material to be stamped; and,
- Figure 9 shows a fourth variant of possible trajectories of deposition of the material to be stamped.
Les figures lb, 2b et 3b représentent des sens de dépôt du composite thermoplastique filiforme à fibres unidirectionnelles 1 permettant de réaliser les objets des figures la, 2a et 3a, respectivement, ceci conformément à l'invention, entre un point de départ 2 du dépôt et un point de fin 3 de ce dépôt, afin de réaliser les armatures 4, 5 et 6 desdits objets, respectivement. On ne sortirait cependant pas du cadre de l'invention en déposant le composite filiforme à fibres longues unidirectionnelles suivant d'autres trajectoires. FIGS. 1b, 2b and 3b represent directions of deposition of the filiform thermoplastic composite with unidirectional fibers 1 making it possible to produce the objects of FIGS. 1a, 2a and 3a, respectively, this in accordance with the invention, between a starting point 2 of deposition and an end point 3 of this deposit, in order to produce the frames 4, 5 and 6 of said objects, respectively. It would not, however, depart from the scope of the invention to deposit the filiform composite with unidirectional long fibers along other paths.
Une fois la quantité de composite thermoplastique filiforme à fibres longues unidirectionnelles déposée dans le moule, le composite est coupé en continu. Once the quantity of filiform thermoplastic composite with unidirectional long fibers deposited in the mold, the composite is cut continuously.
Le moule ayant été empli de la quantité nécessaire de composite thermoplastiquue filiforme à fibres longues unidirectionnelles, à la température d'estampage, et suivant la trajectoire retenue, est fermé rapidement, puis la pièce estampée est démoulée et refroidie. The mold having been filled with the necessary quantity of filiform thermoplastic composite with unidirectional long fibers, at the stamping temperature, and following the chosen path, is closed quickly, then the stamped part is demolded and cooled.
Dans une réalisation préférée, les fibres longues, imprégnées en continu et portées à la température d'estampage, sont rassemblées pour constituer un faisceau, lequel est déposé dans le moule, suivant la trajectoire choisie, par un bras, ou par un chariot dont le déplacement dans l'espace est programmable. Ainsi, le chariot se déplace avantageusement sur un gabarit représentant le circuit de dépôt du composite thermoplastique filiforme. In a preferred embodiment, the long fibers, continuously impregnated and brought to the stamping temperature, are brought together to form a bundle, which is deposited in the mold, along the chosen path, by an arm, or by a carriage, the movement in space is programmable. Thus, the carriage advantageously moves on a template representing the deposition circuit of the filiform thermoplastic composite.
La figure 4 représente le schéma d'une installation suivant le procédé objet de l'invention, dans laquelle le dépôt est effectué par un bras articulé dans l'espace. Cette installation comprend
- un module A comprenant un certain nombre de bobines 7 débitant les fibres 1 ;
- un module d'imprégnation B de résine thermoplatsique
- un module de chauffage C, dans le cas où l'imprégnation est réalisée à l'état de poudre
- un système D d'entraînement des fibres imprégnées, qui peut simultanément compacter ces fibres en faisceau (8) en continu
- un module E de chauffage ou de refoidissement optionnel, pour réguler la température du faisceau à la température optimale d'estampage
- le bras articulé F de dépôt dans le moule du faisceau de composite thermoplastique filiforme à fibres longues unidirectionnelles
- le moule G
- la presse H, qui permet la fermeture du moule sous la pression nécessaire.FIG. 4 represents the diagram of an installation according to the process which is the subject of the invention, in which the deposition is carried out by an arm articulated in space. This installation includes
- A module A comprising a number of coils 7 delivering the fibers 1;
- an impregnation module B of thermoplastic resin
- a heating module C, in the case where the impregnation is carried out in the powder state
- a system D for driving the impregnated fibers, which can simultaneously compact these fibers into a bundle (8) continuously
- an optional heating or cooling module E, to regulate the temperature of the beam to the optimum stamping temperature
- the articulated arm F for depositing in the mold the bundle of filiform thermoplastic composite with unidirectional long fibers
- mold G
- the press H, which allows the closing of the mold under the necessary pressure.
Les fibres sont débitées dans le module A et sont imprégnées dans le module B ; la résine est fondue dans le module C si l'imprégnation dans B a été réalisée par un produit à l'état de poudre ; le faisceau de composite thermoplastique à fibres longues unidirectionnelles est tiré par le système d'entraînement D et éventuellement simultanément compacté ; la température de la résine est éventuellement réglée dans E à la température optimum d'estampage (par chauffage ou par refoidissement). The fibers are cut in module A and are impregnated in module B; the resin is melted in module C if the impregnation in B has been carried out with a product in the powder state; the bundle of thermoplastic composite with unidirectional long fibers is pulled by the drive system D and optionally simultaneously compacted; the resin temperature is optionally set in E to the optimum stamping temperature (by heating or by cooling).
Le faisceau passe alors sur le bras articulé F, ou le chariot dont le déplacement est programmable dans l'espace ; ce bras, ou ce chariot comporte un dispositif de coupe rapide qui coupe le faisceau, quand la quantité déposée correspond à la quantité nécessaire au remplissage du moule ; le moule est ensuite fermé sous pression par la presse H ; et la pièce, après refroidissement, est démoulée. The beam then passes over the articulated arm F, or the carriage whose movement is programmable in space; this arm, or this carriage comprises a rapid cutting device which cuts the beam, when the quantity deposited corresponds to the quantity necessary for filling the mold; the mold is then closed under pressure by the press H; and the part, after cooling, is removed from the mold.
Le procédé d'estampage est donc remarquable par un chargement du moule en continu avec des composittes filiformes thermoplastiques à fibres longues unidirectionnelles. Or, les opérations d'estampage sont par nature discontinues, dès lors qu'il y a fermeture et ouverture d'un moule. Pour mettre en oeuvre le procédé, il est avantageux de prévoir un système de stockage temporaire des composites filiformes thermoplastiques à fibres longues unidirectionnelles pendant le temps nécessaire au cycle de 1 'estampage. The stamping process is therefore remarkable by a continuous loading of the mold with thermoplastic filiform composites with long unidirectional fibers. However, the stamping operations are by nature discontinuous, as soon as there is closing and opening of a mold. To implement the method, it is advantageous to provide a temporary storage system for the filiform thermoplastic composites with long unidirectional fibers for the time necessary for the stamping cycle.
Un tel système de stockage est représenté sur les figures 5a et 5b est constitué par un mouflage 9 à brins multiples. Tout dispositif analogue permettant le stockage temporaire du composite, tel qu'un tapis roulant, sur lequel le composite filiforme est déposé en continu à la sortie de sa ligne de fabrication, puis repris en continu pour alimenter le moule par l'intermédiaire du bras articulé ou du chariot, peut être prévu. Such a storage system is shown in Figures 5a and 5b is constituted by a hauling 9 with multiple strands. Any similar device allowing the temporary storage of the composite, such as a conveyor belt, on which the filiform composite is deposited continuously at the exit of its production line, then taken up continuously to feed the mold via the articulated arm. or cart, can be provided.
Il est également possible, en variante, d'alimenter deux moules, l'un étant en cours de remplissage, quand l'autre est fermé, et vice-versa. Dans ce cas, la presse d'estampage est équipée par exemple d'un poinçon monté sur le plateau mobile et de deux tables de travail montées sur glissières, sur lesquelles sont montées deux matrices. L'une des matrices permet l'enlèvement de la pièce finie et le remplissage de la matière, tandis que l'autre matrice est en phase de "travail". A la fin du moulage, la presse s'ouvre, l'ensemble des deux tables coulisse, et la presse est refermée sur la matrice de nouveau remplie, l'autre matrice étant déchargée de la pièce finie. It is also possible, as a variant, to feed two molds, one being in the process of filling, when the other is closed, and vice versa. In this case, the stamping press is equipped for example with a punch mounted on the movable plate and with two work tables mounted on slides, on which two dies are mounted. One of the matrices allows the removal of the finished part and the filling of the material, while the other matrix is in the "working" phase. At the end of the molding, the press opens, the assembly of the two tables slides, and the press is closed on the re-filled die, the other die being discharged from the finished part.
Ce dispositif nécessite de travailler avec un moule constitué par deux matrices montées sur les tables de travail et par un poinçon monté sur le plateau mobile, ou encore, suivant le dessin de la pièce, par deux poinçons montés sur la table de travail et par une matrice montée sur le plateau mobile. This device requires working with a mold constituted by two dies mounted on the work tables and by a punch mounted on the movable plate, or alternatively, according to the drawing of the part, by two punches mounted on the work table and by a matrix mounted on the movable plate.
Quel que soit le dispositif de stockage provisoire du composite filiforme thermoplastique à fibres longues unidirectionnelles (mouflage, tapis roulant, tables de travail sur glissière ou autre), il est possible de conserver la température du composite pendant la période d'attente et/ou de régler la température par une rampe de chauffage, à infrarouge ou autre. Whatever the temporary storage device for the thermoplastic filiform composite with long unidirectional fibers (hauling, conveyor belt, work tables on a slide or other), it is possible to maintain the temperature of the composite during the waiting period and / or regulate the temperature by a heating ramp, infrared or other.
Les figures 6a et 6b représentent un cycle d'estampage utilisant un moule et demi à deux tables 10 et 11. les figures 7a et 7b représentent une installation constituée par deux presses 12,13 comportant quatre tables de travail 14, 15, 16 et 17 alimentées par un robot 18. Figures 6a and 6b show a stamping cycle using a mold and a half with two tables 10 and 11. Figures 7a and 7b show an installation consisting of two presses 12,13 comprising four work tables 14, 15, 16 and 17 powered by a robot 18.
Le procédé, objet de l'invention, comporte les nombreux avantages suivants
- adaptation optimale de l'orientation des fibres suivant les directions préférentielles
- facilité de chargement et automatisation possible du chargement
- possibilité d'alimentation du moule avec des composites de section importante
- bilan énergétique amélioré.The process which is the subject of the invention has the following numerous advantages
- optimal adaptation of the orientation of the fibers along the preferred directions
- easy loading and possible automation of loading
- possibility of feeding the mold with large section composites
- improved energy balance.
Adaptation optimale de l'orientation des fibres en fonction des ca racteristiques recherchées suivant les directions préférentielles.Optimal adaptation of the orientation of the fibers according to the characteristics sought in the preferred directions.
Si la pièce doit avoir des caractéristiques anisotropes, le dépôt dans le moule du composite filiforme thermoplastique à fibres longues unidirectionnelles est réalisé suivant une trajectoire qui renforce les directions souhaitées. If the part must have anisotropic characteristics, the deposition in the mold of the filiform thermoplastic composite with unidirectional long fibers is carried out along a path which reinforces the desired directions.
Si la pièce à estamper doit, au contraire, posséder une isotropie de ses caractéristiques, le déport dans le moule du composite filiforme thermoplastique à fibres longues unidirectionnelles est réalisé suivant une trajectoire qui restaure, dans la pièce moulée en compression, l'isotropie des caractéristiques. If the part to be stamped must, on the contrary, have an isotropy of its characteristics, the offset in the mold of the filiform thermoplastic composite with unidirectional long fibers is carried out along a trajectory which restores, in the part molded in compression, the isotropy of the characteristics .
Ceci est obtenu en déposant, par exemple, le composite filiforme thermoplastique à fibres longues unidirectionnelles 1 sous forme de spirales continues ou encore sous forme de huits continus ou de manière aléatoire (figures Sa, Bb et 8c). This is obtained by depositing, for example, the filiform thermoplastic composite with unidirectional long fibers 1 in the form of continuous spirals or also in the form of continuous eight or in a random manner (FIGS. Sa, Bb and 8c).
S'il est souhaité d'obtenir une partie de la pièce avec des caractéristiques isotropes, et un renforcement de certaines autres zones, il est possible de combiner les deux trajectoires. If it is desired to obtain a part of the part with isotropic characteristics, and a reinforcement of certain other zones, it is possible to combine the two trajectories.
Ainsi, figure 9, si le composite filiforme thermoplastique à fibres longues unidirectionnelles est déposé suivant les contours du rectangle, puis en spirales continues, on obtiendra, après estampage, une pièce dont les caractéristiques du panneau central 19 sont isotropes, sauf en ce qui concerne le contour rectangulaire 20, où les caractéristiques sont renforcées. Thus, in FIG. 9, if the thermoplastic filiform composite with long unidirectional fibers is deposited along the contours of the rectangle, then in continuous spirals, there will be obtained, after stamping, a part whose characteristics of the central panel 19 are isotropic, except as regards the rectangular outline 20, where the characteristics are reinforced.
Facilité de chargement et automatisation possible.Easy loading and possible automation.
a) le produit étant constitué de composite filiforme, le dépôt dans le moule peut être réalisé de manière précise et facilement, en utilisant un bras ou un chariot se déplaçant sur un gabarit, alors que le chargement de flans à l'aide d'un robot est une opération particulièrement difficile, qui freine l'automatisation de l'estampage ; de même, il est relativement aisé de mesurer la quantité de composite déposé, par la mesure de la longueur débitée; enfin, la coupe d'un composite filiforme, en fin de chargement, est une opération simple. a) the product being made of filiform composite, the deposition in the mold can be carried out in a precise and easy way, using an arm or a carriage moving on a template, while the loading of blanks using a robot is a particularly difficult operation, which slows down the automation of stamping; similarly, it is relatively easy to measure the quantity of composite deposited, by measuring the length delivered; finally, cutting a wire-like composite, at the end of loading, is a simple operation.
b) le chauffage étant réalisé en continu sur des composites thermoplastiques filiformes à fibres longues unidirectionnelles, et ces composites étant immédiatement déposés dans le moule, sans reprises de manutention, les défauts superficiels sont évités or ces défauts superficiels entraînent de nombreux rebuts très difficiles à éviter quand, dans les processus connus, des flans sont chauffés et manipulés, quand ils sont encore chauds, pour charger le moule de la presse. b) the heating being carried out continuously on filiform thermoplastic composites with long unidirectional fibers, and these composites being immediately deposited in the mold, without resumption of handling, surface defects are avoided or these surface defects cause numerous rejects very difficult to avoid when, in known processes, blanks are heated and handled, when still hot, to load the mold of the press.
Possibilités d'alimentation du moule avec des composites de section importante.Mold supply possibilities with large section composites.
L'absence de stockage et de manutention permet d'éviter d'avoir à préparer le composite en rubans de faible épaisseur pour réduire le diamètre d'enroulement ; il est au contraire possible de rassembler plusieurs mèches en un faisceau de section importante alimentant le moule. The absence of storage and handling makes it possible to avoid having to prepare the composite in thin ribbons to reduce the winding diameter; on the contrary, it is possible to combine several wicks into a bundle of large section supplying the mold.
Bilan énergétique amélioré.Improved energy balance.
Dans le mode décrit de réalisation préférée, l'imprégnation d'une part, et le dépot dans le moule d'estampage des composites filiformes thermoplastiques à fibres longues unidirectionnelles d'autre part étant réalisés en une opération continue, le bilan énergétique est nettement amélioré, puisque sont évités le chauffage puis le refroidissement du composite dans une opération séparée d'imprégnation, puis le réchauffage du composite pour le chargement du moule d'estampage. In the described preferred embodiment, the impregnation on the one hand, and the deposit in the stamping mold of the filiform thermoplastic composites with unidirectional long fibers on the other hand being produced in a continuous operation, the energy balance is significantly improved since the heating and then the cooling of the composite are avoided in a separate impregnation operation, then the heating of the composite for loading the stamping mold.
Il reste cependant conforme à l'invention de séparer l'imprégnation, de l'opération d'estampage, sous réserve que l'estampage soit réalisé par un chargement du moule en continu avec des composites filiformes thermoplastiques à fibres longues unidirectionnelles. However, it remains in accordance with the invention to separate the impregnation from the stamping operation, provided that the stamping is carried out by continuously loading the mold with thermoplastic filiform composites with long unidirectional fibers.
En séparant les opérations d'imprégnation et d'estampage, serait certes perdu l'avantage d'un meilleur bilan thermique lié au jumelage, mais seraient conservés les avantages liés au chargement en continu du moule de la presse avec des composites filiformes thermoplastiques à fibres longues unidirectionnelles, et notamment la possibilité d'orienter les fibres dans le sens optimal pour obtenir les caractéristiques optimales de la pièce estampée, et, d'automatiser 1' estampage. By separating the impregnation and stamping operations, the advantage of a better heat balance linked to twinning would certainly be lost, but the advantages linked to the continuous loading of the mold of the press would be preserved with thermoplastic fiber-like composites long unidirectionals, and in particular the possibility of orienting the fibers in the optimal direction to obtain the optimal characteristics of the stamped part, and of automating the stamping.
L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit. The invention is not limited to the embodiments described, but on the contrary covers all the variants which could be made to them without departing from their scope or their spirit.
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