FR3071430B1 - Procede de fabrication d'une piece de vehicule en matiere plastique comprenant au moins une piste chauffante injectee - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce (2) de véhicule en matière plastique, la pièce (2) de véhicule comprenant au moins une piste chauffante (8) apte à dégivrer au moins une partie de la pièce (4), caractérisé en ce que le procédé de fabrication comprend une étape de réalisation de la piste chauffante (8) par injection d'un alliage métallique.

Description

L’invention concerne les pièces en matière plastique de véhicule comprenant tout type de système nécessitant une fonction de dégivrage, notamment des capteurs. L’invention concerne plus particulièrement le dégivrage de telles pièces de carrosserie faisant office de radôme.
On entend par radôme une pièce transparente aux ondes radioélectriques.
De nombreux véhicules automobiles comprennent aujourd’hui des dispositifs placés derrière une pièce de carrosserie tels que des capteurs de distance comme par exemple des radars de recul. Il est possible que, en fonction des conditions climatiques, une couche de givre se forme sur ces pièces du véhicule, ce qui peut engendrer des dysfonctionnements des dispositifs émettant des ondes devant traverser lesdites pièces. Il est alors indispensable de prévoir un dégivrage des zones des pièces qui sont traversées par ces ondes, afin d’assurer un bon fonctionnement des différents dispositifs placer derrière ces dernières, par exemple des capteurs.
Une solution envisagée pour ce dégivrage est l’incorporation dans la pièce du véhicule placée devant ce ou ces dispositifs d’un dispositif chauffant apte à dégivrer la ou les parties des pièces traversées par les ondes et sur lesquelles une couche de givre s’est formée.
Le dispositif chauffant est généralement constitué d’un circuit de cuivre. Afin d’insérer ce circuit de cuivre dans la pièce, un bras robotisé place un fil de cuivre dans un moule d’injection. Une fois le circuit de cuivre placé dans le moule, de la matière plastique, par exemple un matériau thermoplastique, est injectée dans le moule afin de surmouler le circuit de cuivre et de fabriquer la pièce.
Un tel procédé comprend cependant plusieurs inconvénients.
Tout d’abord, le positionnement du fil de cuivre par un bras robotisé est long et complexe. En effet, le bras robotisé doit réaliser de nombreux mouvements pour positionner correctement le fil de cuivre afin de réaliser un circuit comprenant de nombreux méandres. Il est de plus indispensable que le circuit formé respecte certaines conditions, comme par exemple la transparence aux ondes émises par les capteurs grâce entre autres au parallélisme entre les différentes pistes chauffantes du circuit de cuivre et à un espacement très précis entre ces pistes chauffantes. Cela est difficilement reproductible du fait de la variation de nombreux paramètres. Il est donc nécessaire de vérifier les pièces une par une, ce qui représente une perte de temps et des coûts importants.
On entend par piste chauffante une piste apte à être chauffée et à libérer l’énergie thermique afin de dégivrer localement la pièce sur lesquelles une couche de givre s’est formée.
De plus, il est nécessaire, après surmoulage du circuit de cuivre, de réaliser une étape de reprise de la pièce afin de placer un connecteur du circuit de cuivre avec une source d’énergie. Cette étape de reprise pour placer ce connecteur est relativement difficile car il faut pouvoir accéder au circuit de cuivre surmoulé.
Par conséquent, le procédé mis en œuvre est long (placement du fil de cuivre, reprise de la pièce) et complexe. La cadence de production des pièces est relativement faible. La production de ces pièces est donc relativement coûteuse (cadence faible en plus du coût représenté par l’étape de reprise de la pièce). L’art antérieur comprend également des pièces de véhicule automobile comprenant des pistes chauffantes réalisées à partir d’un film thermoformé. Cependant, ce film peut ne pas se déformer de manière uniforme sur toute la pièce, par exemple si celle-ci est galbée ou bien présente une surface non plane, particulièrement pour les surfaces présentant des variations d’épaisseur locales, ce qui peut engendrer des problèmes en termes de transparence aux ondes.
La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé de fabrication de pièces du type mentionné ci-dessus plus rapide et moins complexe que ceux de l’art antérieur. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’une pièce de véhicule en matière plastique, la pièce de véhicule comprenant au moins une piste chauffante apte à dégivrer au moins une partie de la pièce, le procédé de fabrication comprenant une étape de réalisation de la piste chauffante par injection d’un alliage métallique.
Ainsi, la réalisation de la piste chauffante par injection permet de s’affranchir de l’étape complexe de positionnement d’un fil de cuivre par un bras robotisé. L’injection de l’alliage métallique permet d’obtenir plus rapidement et de manière reproductible une ou des pistes chauffantes remplissant les conditions requises en matière de transparence aux ondes émises par les éléments émettant des ondes, par exemple des capteurs. Il est également plus facile de respecter un parallélisme des pistes chauffantes sur une pièce galbée ou avec des variations d’épaisseur locales en les réalisant par injection. Il en va de même pour la distance entre les différentes pistes chauffantes. De plus, il est possible de prévoir une connexion facilité des pistes chauffantes avec une source d’énergie par injection de l’alliage métallique dans des zones facilement accessibles. Enfin, la réalisation de la ou des pistes chauffantes par injection laisse une grande liberté dans le choix de la forme desdites pistes chauffantes, par exemple en fonction de la géométrie des pièces équipées de telles pistes.
Le procédé selon l’invention peut également comprendre ou une plusieurs des caractéristiques suivantes : - le procédé est réalisé à l’aide d’un moule comprenant plusieurs cavités et comprend les étapes suivantes : - injection d’une matière plastique dans une première cavité du moule afin d’obtenir un support comprenant au moins une cavité, et - injection de l’alliage métallique dans la cavité du support afin d’obtenir un insert comprenant la piste chauffante, insert utilisé pour la fabrication de la pièce ; - l’alliage métallique présente un point de fusion inférieur à un point de fusion de la matière plastique du support. - le procédé comprend en outre une étape obtention de la pièce par injection de matière plastique autour de l’insert comprenant la piste chauffante ; - la matière plastique injectée autour de l’insert comprenant la piste chauffante est identique à la matière plastique de l’insert ; - la matière plastique injectée autour de l’insert comprenant la piste chauffante est chimiquement compatible avec la matière plastique de l’insert ; - le procédé est un procédé de surmoulage ou bi-injection ; - la matière plastique du support et la matière plastique injectée autour de l’insert comprenant la piste chauffante sont choisies parmi les polycarbonates, le polypropylène et/ou le polyméthacrylate de méthyle ; - l’alliage métallique comprend de l’étain et de l’argent ; - la piste chauffante à une épaisseur et une largeur inférieures ou égales à 0,5 mm ; - un connecteur de la piste chauffante avec une source d’énergie est placé dans le moule avant l’étape d’injection de matière plastique autour de l’insert comprenant la piste chauffante ; et - le moule est chauffé pendant l’injection de l’alliage métallique. L’invention concerne également une pièce de véhicule susceptible d’être obtenue par le procédé de fabrication selon l’invention.
Avantageusement, la pièce de véhicule est un radôme. L’invention concerne également un ensemble d’une pièce de véhicule selon l’invention et d’un radar pour véhicule.
Nous allons maintenant présenter des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemple non limitatif et à l’appui des figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 représente une section d’une pièce de véhicule selon un premier mode de réalisation de l’invention ; - la figure 2 représente une section d’une pièce de véhicule selon un second mode de réalisation de l’invention ; - la figure 3 représente une section d’un support selon l’invention comprenant des cavités pour l’injection de l’alliage métallique, support destiné à former une partie de la pièce de véhicule ; - la figure 4 représente une section d’un insert comprenant le support de la figure 3 et des pistes chauffantes, insert destiné à former la pièce de véhicule ;
Les figures 1 et 2 illustrent partiellement une pièce 2 de véhicule, de référence de véhicule automobile. Il peut par exemple s’agir d’une pièce de carrosserie réalisée en matière plastique, comme par exemple des polycarbonates, le polymétacrylate de méthyle ou encore le polypropylène. Cette pièce 2 peut comprendre, comme cela est représenté sur la figure 1, une surface visible 4. Il peut s’agir, dans le cas où la pièce 2 est une pièce de carrosserie, de la surface visible depuis l’extérieur du véhicule. La pièce 2 peut également comprendre des parties fonctionnelles comme par exemple différents supports 6 ou des éléments plastroniques (éléments en matière plastique embarquant de l’électronique, non représentés). Sur l’exemple illustré à la figure 2, la pièce 2 ne comprend pas de partie visible, il s’agit par conséquent d’une pièce n’étant pas visible depuis l’extérieur du véhicule.
La pièce 2 est située dans une zone du véhicule où une couche de givre peut se former sur cette dernière. Or, une ou plusieurs parties de la pièce 2 sont traversées par des ondes, par exemple les ondes de capteurs placés à proximité de la pièce 2. On peut dans ce cas assimiler la pièce à un radôme.
Afin d’éviter une gêne dans le passage des ondes due à cette couche de givre, la pièce 2 comprend plusieurs pistes chauffantes 8. Ces pistes chauffantes 8 sont aptes à permettre un dégivrage de la ou des parties de la pièce traversées par les ondes et sur lesquelles une couche de givre s’est formée grâce à un chauffage local de la pièce 2. Elles sont réalisées dans un matériau présentant une conductivité thermique satisfaisante afin de pouvoir être monté en température. Il doit également s’agir d’un matériau présentant une résistance thermique non négligeable afin de permettre une bonne diffusion de la chaleur dans le matériau polymère constituant la pièce 2. Dès lors, il est intéressant d’utiliser un alliage métallique combinant au moins un élément conducteur et au moins un élément résistif. Ace titre, un alliage pouvant être utilisé est un alliage comprenant de l’étain (élément résistif) et de l’argent (élément conducteur). Des exemples d’alliages pouvant être utilisés sont les alliages Sn95.5/Ag3.8/Cu0.7 ou encore SnlOONiGe. Ces alliages sont disponibles dans le commerce. Ils ont une conductivité thermique comprise entre 66 et 418 W/(m.K) (conductivités thermiques respectives de l’étain et de l’argent), conductivité supérieure à l’acier (très résistif) mais inférieur au cuivre (très conducteur). Ces niveaux de conductivité thermiques ne seraient pas envisageables avec un polymère chargé avec charges conductrices thermiquement si ce polymère doit aussi être injectable dans un procédé de moulage (un polymère chargé ne serait pas injectable).
Au-delà de la nature de l’alliage utilisé, les pistes chauffantes 8 doivent avoir une certaine forme et respecter une certaine disposition afin de pouvoir être transparentes aux ondes. Les pistes chauffantes 8 ont une largeur et une épaisseur inférieures ou égales à 0.5 mm. Elles sont de plus parallèles entre elles.
On observe sur la figure 1 que la piste chauffante 8 la plus basse est accessible depuis une surface de la pièce. Cela permet de raccorder les pistes chauffantes 8 à une source d’énergie via un connecteur.
Lors du procédé de fabrication de la pièce 2, les pistes chauffantes 8 sont injectées afin de respecter les différentes caractéristiques énoncées ci-dessus et ce par une méthode fiable et facilement reproductible.
La pièce 2 est réalisée par un procédé de moulage par surmoulage ou bi-injection II s’agit d’un procédé mettant en œuvre un moule comprenant plusieurs cavités et deux vis d’injection. Il est alors possible d’injecter une partie de la pièce 2 dans un moule comprenant une partie mobile (en translation ou en rotation). On peut utiliser un moule d’injection connu de l’art antérieur. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, il est possible d’utiliser un moule comprenant plus de deux vis d’injection, comme cela est expliqué ultérieurement.
La première étape du procédé consiste en la réalisation d’un insert 10 représenté sur la figure 1. Pour cela, de la matière plastique, par exemple choisie parmi celles citées ci-dessus (polycarbonates, polymétacrylate de méthyle ou encore polypropylène) est injectée par la première vis d’injection dans une première cavité du moule (par exemple réalisée dans la matrice du moule) après fermeture de ce dernier. Cette cavité définie une première chambre de moulage et a une forme permettant d’obtenir un support 10 comprenant des cavités 12 dans lesquelles l’alliage métallique va être injecté par la suite. Ces cavités 12 ont des dimensions et une disposition respectant les conditions permettant aux futures pistes chauffantes d’être transparentes aux ondes (épaisseur, largeur, parallélisme).
Ensuite, la partie mobile du moule change de position (par translation ou rotation) après ouverture du moule, et ce afin de libérer le support 10, plus particulièrement les cavités 12, de la forme complémentaire du moule pour pouvoir injecter dans les cavités 12 l’alliage métallique liquide permettant de réaliser les pistes chauffantes 8. Le moule est de nouveau fermé pour créer une seconde chambre d’injection dans laquelle l’alliage métallique est injecté dans les cavités 12 par la seconde vis d’injection afin de réaliser les pistes chauffantes 8. L’alliage utilisé (par exemple les exemples cités ci-dessus) présente un point de fusion inférieur à celui de la matière plastique du support 10 et ce afin d’éviter de déformer ce dernier (le point de fusion des alliages cités ci-dessus est compris entre 220 et 230 degrés Celsius). L’alliage sélectionné présente donc un point de fusion, et par conséquent une température d’injection, relativement bas. De plus, cet alliage peut être chauffé (lors d’un dégivrage) sans risquer de dégrader le support 10. Il est également possible d’utiliser un moule chauffé pendant l’étape d’injection de l’alliage métallique. En effet, les pistes chauffantes 8 sont relativement fines par rapport à leur longueur. Un chauffage du moule (de l’ordre de 150-180 °C pour les alliages cités ci-dessus) sur toute la longueur de la ligne d’injection permet d’assurer une bonne injection de l’alliage métallique sur toute la longueur des cavités 12 en ralentissant le refroidissement de la matière injectée (moule avec technologie variotherme ou chauffe du moule par des moyens extérieurs). L’injection de l’alliage métallique peut également être réalisée à partir de plusieurs points d’injection.
Après l’étape d’injection de l’alliage métallique, on obtient un insert 16 comprenant le support 10 et les pistes chauffantes 8, insert représenté à la figure 4. Le moule est de nouveau ouvert et ce afin de transférer l’insert dans une troisième chambre d’injection. De la matière plastique est alors injectée dans cette chambre d’injection autour de l’insert 16 afin de réaliser la pièce 2. La troisième chambre d’injection permet par exemple de réaliser les éléments fonctionnels précités comme par exemple les supports 6. La matière plastique utilisée pour réaliser la partie de la pièce 2 entourant l’insert 16 peut être la même matière que celle utilisée pour réaliser le support 10 pour des raisons d’affinité chimique, mais cela peut évoluer en fonction du cahier de charge de la surface de la pièce visible par exemple. A défaut, il est possible de réaliser la partie de la pièce 2 entourant l’insert 16 en utilisant une matière chimiquement compatible avec la matière plastique de l’insert 16. L’injection peut être réalisée en utilisant la vis d’injection permettant l’injection de la matière plastique constituant le support 10.
Avant cette étape d’injection, un connecteur des pistes chauffantes 8 avec une source d’énergie permettant de les chauffer peut être placé dans la troisième chambre d’injection et ce afin que la pièce 2 comprenne déjà le connecteur en sortie de moule, ce qui évite une étape de reprise de la pièce. Il peut par exemple être pertinent que la pièce 2 comprenne un connecteur accessible depuis une partie de la pièce 2 non visible par l’utilisateur du véhicule. Le connecteur peut par exemple être relié à la piste chauffante 8 traversant l’insert 16 (piste réalisée dans la cavité 12 la plus basse sur la figure 3), piste non recouverte par la matière plastique de l’insert au niveau de la jonction avec le connecteur.
Dans le cas de figure 1 dans lequel la pièce 2 comprend une partie visible, il est possible de réaliser en complément des étapes précitées une étape d’injection de matière plastique permettant de réaliser la surface visible de la pièce 2. Dans ce cas, une troisième vis d’injection peut être prévue. Dans le cas contraire (pas de surface visible), il est possible de simplement réaliser une surface de protection des pistes chauffantes 8 (surface réalisée lors de l’étape de réalisation de la partie de la pièce 2 entourant l’insert 16 en utilisant la même matière plastique). L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est par exemple possible d’utiliser un alliage métallique autre que ceux cités et remplissant les critères énoncés ci-dessus.
Nomenclature 2 : pièce de véhicule 4 : partie visible 6 : supports 8 : pistes chauffantes 10 : support 12 : cavités du support 16 : insert

Claims (15)

  1. Revendications
    1. Procédé de fabrication d’une pièce (2) de véhicule en matière plastique, la pièce (2) de véhicule comprenant au moins une piste chauffante (8) apte à dégivrer au moins une partie de la pièce (4), caractérisé en ce que le procédé de fabrication comprend une étape de réalisation de la piste chauffante (8) par injection d’un alliage métallique.
  2. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, le procédé étant réalisé à l’aide d’un moule comprenant plusieurs cavités, le procédé comprenant les étapes suivantes : - injection d’une matière plastique dans une première cavité du moule afin d’obtenir un support (10) comprenant au moins une cavité (12), et - injection de l’alliage métallique dans la cavité (12) du support (10) afin d’obtenir un insert (16) comprenant la piste chauffante (8), insert utilisé pour la fabrication de la pièce (2).
  3. 3. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel l’alliage métallique présente un point de fusion inférieur à un point de fusion de la matière plastique du support (10).
  4. 4. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 2 et 3, procédé comprenant en outre une étape obtention de la pièce (2) par injection de matière plastique autour de l’insert (16) comprenant la piste chauffante (8).
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la matière plastique injectée autour de l’insert (16) comprenant la piste chauffante (8) est identique à la matière plastique de l’insert (16).
  6. 6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la matière plastique injectée autour de l’insert (16) comprenant la piste chauffante (8) est chimiquement compatible avec la matière plastique de l’insert (16).
  7. 7. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, le procédé étant un procédé de surmoulage ou bi-injection.
  8. 8. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière plastique du support (10) et la matière plastique injectée autour de l’insert (16) comprenant la piste chauffante (8) sont choisies parmi les polycarbonates, le polypropylène et/ou le polyméthacrylate de méthyle.
  9. 9. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’alliage métallique comprend de l’étain et de l’argent.
  10. 10. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la piste chauffante (8) à une épaisseur et une largeur inférieures ou égales à 0,5 mm.
  11. 11. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel un connecteur de la piste chauffante (8) avec une source d’énergie est placé dans le moule avant l’étape d’injection de matière plastique autour de l’insert (16) comprenant la piste chauffante (8).
  12. 12. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 2 à 11, dans lequel le moule est chauffé pendant l’injection de l’alliage métallique.
  13. 13. Pièce (2) de véhicule susceptible d’être obtenue par le procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  14. 14. Pièce de véhicule automobile selon la revendication précédente, la pièce étant un radôme.
  15. 15. Ensemble d’une pièce (2) de véhicule selon l’une quelconque des revendications 13 et 14 et d’un radar pour véhicule.
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