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CA 2760023 2017-04-05
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DISPOSITIF DE MOULAGE ET PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention concerne un dispositif de moulage de pièces en un
matériau à mouler, par exemple en béton et un procédé de fabrication de pièces
dudit
matériau par moulage.
Le document W02007/001794, au nom de la Demanderesse, décrit un procédé
de fabrication de pièces en béton consistant à introduire un matériau à mouler
dans
un moule, à disposer le moule dans une enveloppe, à réaliser une dépression
dans
l'enveloppe de façon à maintenir les parois du moule, et à déformer le moule.
Après
la prise du béton, le moule peut être retiré de l'enveloppe. Des pièces
moulées
peuvent être fabriquées par ce procédé de façon simple. La dépression est, de
façon
générale, réalisée dans le moule à l'aide d'une pompe à vide, qui fonctionne
par
aspiration de l'air présent dans l'enveloppe.
Bien que ce procédé fonctionne de façon tout à fait satisfaisante, la
Demanderesse a mis en évidence que, pour certaines applications, des
déformations
indésirables plus ou moins importantes au niveau des pièces moulées pouvaient
être
obtenues. Ces déformations sont liées à un retrait différentiel de la pièce
moulée dû à
une déshydratation non uniforme.
Il existe donc un besoin d'un dispositif et d'un procédé de fabrication de
pièces
par moulage dans lesquels le moule est contenu dans une enveloppe dans
laquelle
une dépression est formée et qui permettent de réduire, voire de supprimer,
les
déformations indésirables des pièces moulées.
Dans ce but, la présente invention propose un dispositif dc moulage
comprenant :
-une enveloppe ;
-un moule, le moule étant dans l'enveloppe ;
-une prise de vide adaptée à laisser passer un écoulement gazeux pour
former une dépression dans l'enveloppe ;
-un élément d'obturation adapté à interrompre ledit écoulement gazeux
après formation de la dépression ;
-un organe de déformation du moule ; et
-un moyen, différent de l'enveloppe et de l'organe de déformation,
adapté à exercer une pression sur au moins une partie du moule,
éventuellement avec interposition de l'enveloppe, une fois que la
dépression est formée.
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la
La présente invention propose également un dispositif de moulage comprenant :
-une enveloppe souple ;
-un moule souple, le moule étant dans l'enveloppe, le moule comprenant une
coque
inférieure et une coque supérieure sur la coque inférieure fermant le moule,
le moule
étant adapté à recevoir du béton, le béton étant confiné dans le moule ;
-une prise de vide adaptée à laisser passer un écoulement gazeux pour former
une
dépression dans l'enveloppe ;
-un élément d'obturation adapté à interrompre ledit écoulement gazeux après
formation de la dépression ;
1 0 -un organe de déformation du moule situé sous le moule et adapté pour
solliciter
l'enveloppe et déformer l'enveloppe et le moule sous l'action dudit organe de
déformation, le moule reposant horizontalement lorsque l'organe de déformation
ne
déforme pas le moule ; et
-un moyen, différent de l'enveloppe et de l'organe de déformation, adapté à
exercer
I 5 une pression sur au moins une partie du moule, éventuellement avec
interposition de
l'enveloppe, une fois que la dépression est formée.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif comprend, en outre, une pompe à
vide et un
élément de liaison adapté à relier la pompe à vide à l'enveloppe.
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Selon un exemple de réalisation, l'élément d'obturation est intégré à la pompe
à vide.
Selon un exemple de réalisation, le moule comprend au moins des première et
deuxième faces opposées. L'organe de déformation est adapté à appliquer une
première pression sur le moule, avec interruption de l'enveloppe, du côté de
la
première face. Ledit moyen est adapté à appliquer une deuxième pression sur le
moule, avec interruption de l'enveloppe, du côté de la deuxième face.
Selon un exemple de réalisation, l'organe de déformation est choisi dans un
groupe comprenant un vérin et un gabarit.
Selon un exemple de réalisation, ledit moyen comprend au moins une charge
ayant une masse supérieure à un kilogramme et destinée à reposer sur au moins
une
partie du moule, éventuellement avec interposition de l'enveloppe, une fois
que la
dépression est formée.
Selon un exemple de réalisation, ledit moyen a une forme au moins en partie
complémentaire du gabarit.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif comprend, en outre, au moins un
élément de drainage en forme de feuille ou de membrane dans l'enveloppe.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif comprend, en outre, au moins
deux éléments de drainage dans l'enveloppe, le moule étant interposé entre les
deux
éléments de drainage.
L'invention se rapporte aussi à un procédé de fabrication, comprenant les
étapes suivantes :
-introduire un matériau à mouler dans un moule ;
-disposer le moule dans une enveloppe comprenant une prise de vide ;
-réaliser une dépression dans l'enveloppe par formation d'un écoulement
gazeux par la prise de vide ;
-déformer le moule par un organe de déformation ;
-arrêter l'écoulement gazeux ; et
-appliquer une pression, par un moyen différent de l'enveloppe et de
l'organe de déformation, sur au moins une partie du moule,
éventuellement avec interposition de l'enveloppe au moins après l'arrêt
de l'écoulement gazeux.
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La présente invention se rapporte également à un procédé de fabrication,
comprenant les
étapes suivantes :
-introduire un béton dans un moule souple (14), le moule comprenant une coque
inférieure et une coque supérieure sur la coque inférieure fermant le moule,
le béton
étant confiné dans le moule ;
-disposer le moule dans une enveloppe souple (12) comprenant une prise de
vide (15) ;
-réaliser une dépression dans l'enveloppe par formation d'un écoulement gazeux
par
la prise de vide ;
-déformer le moule et l'enveloppe par l'action d'un organe de déformation (19)
situé
sous le moule et sollicitant l'enveloppe, le moule reposant horizontalement
lorsque
l'organe de déformation ne déforme pas le moule ;
-arrêter l'écoulement gazeux au moyen d'un élément d'obturation adapté à
interrompre ledit écoulement gazeux dans la prise de vide ; et
-appliquer une pression, par un moyen (30) différent de l'enveloppe et de
l'organe de
déformation, sur au moins une partie du moule, éventuellement avec
interposition de l'enveloppe
au moins après l'arrêt de l'écoulement gazeux.
Selon un exemple de réalisation, la prise de vide est reliée à une pompe à
vide par
l'intermédiaire d'un élément de liaison. L'étape de réalisation de la
dépression comprend la mise
en marche de la pompe à vide et l'étape d'arrêt de l'écoulement gazeux
comprend l'arrêt de la
pompe à vide.
Selon un exemple de réalisation, l'étape d'arrêt de l'écoulement gazeux
comprend
l'obturation au moins partielle de l'élément de liaison.
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Selon un exemple de réalisation, le moule est déformé par un organe de
déformation choisi dans un groupe comprenant un vérin et un gabarit.
Selon un exemple de réalisation, le moule comprend au moins des première ct
deuxième faces opposées. L'organe de déformation applique une première
pression
sur le moule, avec interruption de l'enveloppe, du côté de la première face.
Ledit
moyen applique une deuxième pression sur le moule, avec interruption de
l'enveloppe, du côté de la deuxième face.
Selon un exemple de réalisation, l'étape d'application d'une pression comprend
la disposition d'au moins une charge sur au moins une partie du moule,
éventuellement avec interposition de l'enveloppe.
Selon un exemple de réalisation, ledit moyen applique une deuxième pression
sensiblement uniforme sur le moule, avec interruption de l'enveloppe, sur plus
de la
moitié de la deuxième face.
Par de nombreux essais, la Demanderesse a mis en évidence que le retrait était
au moins en partie dû à une aspiration de la vapeur d'eau présente dans
l'enveloppe
par la pompe à vide lorsque celle-ci est reliée à l'enveloppe par la prise de
vide pour
former la dépression dans l'enveloppe. Ceci se traduit par un assèchement
accéléré
du matériau de moulage pouvant entraîner des déformations indésirables de la
pièce
moulée.
La Demanderesse a mis en évidence que, une fois formée, la dépression
présente dans l'enveloppe ne se résorbe que lentement même si l'écoulement
gazeux,
qui a conduit à la formation de la dépression dans l'enveloppe, est arrêté. Le
moule
est alors de façon avantageuse maintenu par l'enveloppe lors de la déformation
du
moule et simultanément la durée pendant laquelle de la vapeur d'eau est
extraite de
l'enveloppe est réduite. Un assèchement indésirable du matériau à mouler est
ainsi
réduit et le retrait du matériau à mouler est réduit.
En outre, en exerçant sur le moule, en complément de la pression exercée par
l'enveloppe, une pression supplémentaire par un moyen autre que l'enveloppe
pour
maintenir le moule en position, le maintien du moule dans la configuration
déformée
souhaitée est de façon avantageuse assuré.
Par l'expression liant hydraulique , on entend selon la présente invention
par exemple un matériau pulvérulent qui, gâché avec de l'eau, forme une pâte
qui fait
prise et durcit par suite de réactions et de processus d'hydratation, et qui
après
durcissement, conserve sa résistance et sa stabilité même sous l'eau.
Par le terme béton , on entend par exemple un mélange de liant
hydraulique, de granulats, d'eau, éventuellement d'additifs, et éventuellement
d'additions minérales, comme par exemple le béton hautes performances, le
béton
très hautes performances, le béton autoplaçant, le béton autonivelant, le
béton
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autocompactant, le béton fibré, le béton prêt à l'emploi ou le béton coloré.
Par le
terme béton , on entend par exemple également les bétons ayant subi une
opération de finition telle que le béton bouchardé, le béton désactive ou
lavé, ou le
béton poli. On entend également selon cette définition le béton précontraint.
Le
terme béton comprend les mortiers. Dans ce cas précis, le béton comprend
un
mélange de liant hydraulique, de sable, d'eau et éventuellement d'additifs et
éventuellement d'additions minérales. Le terme béton selon l'invention
désigne
indistinctement le béton frais ou le béton durci.
Selon l'invention, le terme granulats désigne par exemple des graviers,
des gravillons et/ou du sable.
Par le terme prise , on entend selon la présente invention le passage à
l'état
solide par réaction chimique d'hydratation d'un liant hydraulique. La prise
est
généralement suivie par une période de durcissement.
Par le terme durcissement , on entend selon la présente invention
l'acquisition des propriétés mécaniques d'un liant hydraulique, après la fin
de la
prise.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la
lecture de
la description détaillée qui va suivre de modes de réalisation de l'invention,
donnés à
titre d'exemple uniquement et en références aux figures parmi lesquelles :
les figures 1 et 2 sont respectivement une vue schématique éclatée en
perspective et une section latérale éclatée d'un dispositif de moulage selon
un
premier exemple de réalisation de l'invention ;
les figures 3 à 6 représentent le dispositif de moulage selon le premier
exemple
de réalisation de l'invention à des étapes successives d'un exemple de procédé
de
fabrication de pièces moulées selon l'invention ;
la figure 7 est une vue schématique éclatée en perspective d'un dispositif de
moulage selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention ; et
les figures 8 et 9 représentent le dispositif de moulage selon le deuxième
exemple de réalisation de l'invention à des étapes successives d'un exemple de
procédé de fabrication de pièces moulées selon l'invention.
De mêmes éléments sur les différentes figures sont désignés par les mêmes
références. En outre, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de la
présente
invention seront décrits et représentés sur les figures.
Les figures 1 et 2 représentent de façon schématique un dispositif de moulage
10 selon un premier exemple de réalisation de l'invention, respectivement
selon une
vue éclatée en perspective et selon une section latérale éclatée. Le
dispositif 10 peut
être utilisé pour le moulage de pièces ayant des formes particulières. En
particulier,
des revêtements aux formes esthétiques pour des ouvrages architecturaux ou de
génie
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civil peuvent être réalisés. Des pièces aux formes esthétiques peuvent être
fabriquées
avec un matériau de départ du type du béton.
Le dispositif 10 comporte une enveloppe 12 et un moule 14 qui, au cours d'une
partie du procédé de moulage, est disposé dans l'enveloppe 12. Le moule 14 est
5 adapté à recevoir le matériau utilisé pour la réalisation des pièces, du
béton par
exemple. L'enveloppe 12 comporte une prise de vide 15 adaptée à être reliée à
une
pompe à vide 16 par un élément de liaison 17, par exemple un tube ou un tuyau.
La
pompe à vide 16 est, par exemple, une pompe à palettes (lubrifiées ou sèches),
une
pompe à piston, une pompe à anneau liquide, une pompe à membrane, un éjecteur
à
vide utilisant la vapeur ou un gaz comprimé, une pompe Roots ou une pompe
sèche
(sans lubrifiant). Lorsqu'elle n'est pas reliée à l'élément de liaison 17, la
prise de
vide 15 est dans un état fermé, c'est-à-dire qu'elle ne laisse pas passer
d'écoulement
gazeux.
La pompe à vide 16 est adaptée à créer une dépression, ou vide, dans
l'enveloppe 12 par rapport à la pression atmosphérique. A titre d'exemple, une
dépression dans l'enveloppe 12 par rapport à la pression atmosphérique peut
être
obtenue avec la pompe à vide 16, par exemple de -0,5 bar ou moins, par exemple
de
-0,8 bar ou moins, par exemple, égale à -0,9 bar. Le dispositif 10 peut être
rigidifié
d'une manière suffisante par la dépression dans l'enveloppe 12 de sorte que le
matériau à mouler ne se déplace pas à l'intérieur du moule 14 lorsque le moule
14 est
soumis à déformation. Le matériau peut ainsi demeurer d'épaisseur constante
dans le
moule 14. Les éléments constitutifs du dispositif de moulage 10 sont rendus
solidaires par la dépression. En particulier, l'enveloppe 12 et/ou le moule 14
peuvent
être pourvus chacun de deux lèvres sur leur pourtour et qui sont plaquées
l'une
contre l'autre sous l'effet de la dépression. Ces lèvres assurent de manière
simple la
fermeture de l'enveloppe 12 et du moule 14 respectivement. L'usage de moyens
de
fermeture mécaniques peut ainsi être évité. Les lèvres peuvent aussi être
réalisées
avec un bourrelet sur l'une des lèvres et une gorge sur l'autre des lèvres, la
dépression provoquant la pénétration du bourrelet dans la gorge de façon à
améliorer
l'étanchéité de l'enveloppe 12 efou du moule 14.
De façon avantageuse, en réalisant la dépression au sein de l'enveloppe 12, le
pompage du matériau qui se situe dans le moule 14 est évité. En effet, par la
prise de
vide 15, l'air emprisonné dans l'enveloppe 12 est aspiré. Si la prise de vide
15
permettait de créer directement une dépression dans le moule 14, le matériau à
mouler risquerait d'être pompé également. Ainsi, le matériau de moulage est
confiné
par le moule 14 à l'intérieur de l'enveloppe 12, et simultanément une
dépression peut
être formée dans l'enveloppe 12.
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L'enveloppe 12 comporte par exemple une partie supérieure 121 et une partie
inférieure 122. Le moule 14 est disposé entre les parties inférieure 122 et
supérieure
121. Le moule 14 repose sur la partie inférieure 122. Le moule 14 peut être
pris en
sandwich par l'enveloppe 12 de façon simple. Il suffit de disposer le moule 14
sur la
partie inférieure 122 et de refermer l'enveloppe à l'aide de la partie
supérieure 121,
la partie supérieure 121 faisant office de couvercle. L'enveloppe 12 est de
préférence
en un matériau souple. L'enveloppe 12, du fait de sa souplesse, peut être
déformée.
L'enveloppe 12 est également souple pour favoriser la formation de la
dépression
dans l'enveloppe 12. L'enveloppe, du fait de sa souplesse, peut épouser la
forme du
moule 14 sous l'effet de la dépression. Par exemple, l'enveloppe 12 est en un
matériau plastique.
Le moule 14 peut comporter une coque supérieure 141 et une coque inférieure
142. La coque inférieure 142 du moule 14 repose sur la partie inférieure 122
de
l'enveloppe 12. Le matériau à mouler peut être confiné de façon simple par le
moule
14. Le matériau est réparti sur la coque inférieure 142 du moule, puis le
moule 14 est
refermé à l'aide de la coque supérieure 141. Le moule 14 est de préférence en
un
matériau souple. La souplesse du moule 14 présente plusieurs avantages : le
moule
14 peut se déformer sous l'action d'un organe de déformation ; le moule 14
favorise
le confinement du matériau dans le moule sous l'effet de la dépression formée
dans
l'enveloppe 12 ; et un meilleur contact entre le moule 14 et le matériau à
mouler peut
être obtenu. A titre d'exemple, le moule 14 est en silicone ou en
polyuréthane.
L'enveloppe 12 est pourvue de la prise de vide 15. De préférence, la prise de
vide 15 est sur l'enveloppe supérieure 121. En effet, l'enveloppe 12 peut
reposer en
fonctionnement sur un support par l'intermédiaire de sa partie inférieure 122.
Le
moule 14 reposant sur la partie inférieure 122 de l'enveloppe 12, il est
préférable de
prévoir la prise de vide 15 sur la partie supérieure 121 de l'enveloppe 12
pour
faciliter la formation de la dépression.
Le dispositif 10 comprend un élément d'obturation 18 qui est adapté, lorsque
la
dépression est formée dans l'enveloppe 12, à interrompre tout écoulement
gazeux par
la prise de vide 15. La dépression dans l'enveloppe 12 peut être maintenue
tout en
interrompant le fonctionnement de la pompe à vide 16. Toutefois, suite à
l'arrêt de la
pompe à vide 16, la pression tend néanmoins à augmenter lentement dans
l'enveloppe 12 à cause de fuites. Toutefois, la dépression demeure
suffisamment
longtemps dans l'enveloppe 12 pour assurer le maintien du moule 14 par
l'enveloppe
12. L'obturateur 18 peut être intégré à la pompe à vide 16. Dans ce cas,
l'obturateur
18 peut se déclencher de façon automatique pour obturer une extrémité de
l'élément
de liaison 17 lorsque le fonctionnement de la pompe à vide 16 est interrompu.
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figures 1 et 2, l'obturateur 18 est de façon schématique délimité par un trait
en
pointillés au niveau de la pompe à vide 16.
Le dispositif 10 peut aussi comporter au moins un élément mince dc drainage
20 dans l'enveloppe 12, ayant la forme d'une membrane ou d'une feuille, etc.
L'élément de drainage 20 favorise la création de la dépression. En effet,
l'élément de
drainage 20 empêche l'adhésion locale de l'enveloppe 12 au moule 14, sous
l'effet
de la dépression créée au sein de l'enveloppe 12, ce qui pourrait entraîner
l'emprisonnement de bulles d'air et entraver la poursuite de la création de la
dépression. A titre d'exemple, l'élément de drainage 20 est en matériau tisse
ou non
tissé. Un tel matériau n'est pas hermétique mais autorise le passage de l'air.
Alors
que la dépression est en cours de réalisation, l'élément de drainage 20
favorise la
circulation de l'air en direction de la prise de vide 15. L'élément de
drainage 20 est
par exemple situé entre la partie supérieure 121 de l'enveloppe 12 et la coque
supérieure 141 du moule 14. L'élément de drainage 20 favorise alors la
circulation
de l'air entre la partie supérieure 121 et la coque supérieure 141.
Alternativement,
l'élément de drainage 20 peut être situé entre la partie inférieure 122 de
l'enveloppe
12 et la coque inférieure 142 du moule 14. L'élément de drainage 20 facilite
alors la
circulation de l'air entre la coque inférieure 142 du moule 14 et la partie
inférieure
122 de l'enveloppe 12. La circulation d'air est d'autant mieux favorisée que,
du fait
de la gravité, la coque inférieure 142 repose contre la partie inférieure 122
et la
dépression pourrait être difficile à réaliser dans cette zone de l'enveloppe
12 en
l'absence de l'élément de drainage 20 car des bulles d'air risqueraient d'être
emprisonnées entre le moule 14 et l'enveloppe 12. L'élément de drainage 20
forme
une zone tampon entre le moule 14 et l'enveloppe 12. De manière préférée, le
dispositif 10 comporte deux éléments de drainage 20 dans l'enveloppe 12, l'un
des
éléments de drainage 20 étant disposé entre la partie supérieure 121 et la
coque
supérieure 141 et l'autre des éléments de drainage 20 étant disposé entre la
partie
inférieure 122 et la coque inférieure 142. La présence de deux éléments de
drainage
20 favorise la création du vide dans toute l'enveloppe 12.
Un élément de drainage 22 peut être prévu dans le moule 14. L'élément de
drainage 22 favorise alors la formation de la dépression dans le moulé 14. En
effet, la
dépression créée dans l'enveloppe 12 se propage aussi dans le moule 14, au
travers
des bords des coques 141 et 142. Toutefois, la dépression dans le moule 14 est
moins
importante que celle présente dans l'enveloppe 12, de telle sorte que le
matériau à
mouler ne se trouve pas par la même occasion aspiré. L'élément de drainage 22
dans
le moule 14 favorise aussi la circulation et l'aspiration de l'air contenu
dans le moule
14. L'air contenu dans le moule 14 se trouve principalement entre le matériau
à
mouler et la coque supérieure 141 du moule 14. L'élément de drainage 22 est
donc
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de préférence situé dans cette zone. Il est ainsi évité que la coque 141 ne
soit plaquée
à même le matériau en autorisant une circulation d'air entre la coque 141 et
le
matériau lors de la création de la dépression au sein de l'enveloppe 12.
L'élément de
drainage 22 peut être du même matériau que l'élément de drainage 20 et
laissant
circuler l'air.
Un élément de guidage d'inserts, non représenté, peut être prévu dans le moule
14. Cet élément de guidage correspond, par exemple, à une plaque souple
disposée
entre la coque 141 et le matériau à mouler et recouvrant le matériau à mouler.
L'élément de guidage comprend, par exemple, des ouvertures pour le passage de
pièces ou inserts pénétrant partiellement ou complètement dans le matériau à
mouler.
Un positionnement convenable des inserts est ainsi obtenu.
Le dispositif 10 comprend au moins un organe 19 de déformation (deux
organes de déformation 19 distincts étant représentés aux figures 1 et 2)
adapté à
conformer le moule 14 selon une forme souhaitée de façon à mouler le matériau
selon une forme particulière. L'enveloppe 12 et le moule 14 étant souples, ils
peuvent se déformer sous l'action de l'organe de déformation 19. Un seul
organe de
déformation 19 peut être suffisant pour conformer le moule 14, par exemple en
déformant une zone centrale du moule 14. De préférence, plusieurs organes de
déformation peuvent être prévus, de façon à déformer le moule 14 en plusieurs
zones. Dans la suite du texte, le dispositif sera décrit avec plusieurs
organes de
déformation mais les mêmes remarques s'appliquent lorsqu'un organe de
déformation unique est prévu.
Les organes 19 de déformation du moule 14 sont sous le moule 14. Au repos,
le moule 14 repose à plat, et, lorsque les organes de déformation 19 sont
activés, ils
déforment le moule 14 à l'encontre de la gravité. L'avantage est que la
réalisation
pratique de la déformation est plus simple à réaliser que si le moule était
tenu
verticalement et que les organes 19 déformaient latéralement le moule. En
effet, un
problème se poserait pour arriver à maintenir en place le matériau dans le
moule si le
moule était tenu verticalement. Il y aurait un risque que le matériau s'écoule
au sein
du moule et que l'épaisseur du matériau varie.
Plus précisément, les organes 19 de déformation sollicitent l'enveloppe 12.
Les
organes 19 sont au contact de l'enveloppe 12. Par la sollicitation de
l'enveloppe 12,
le moule 14 est déformé. L'avantage est que les risques de perçage du moule 14
sont
réduits, dès lors qu'une double protection est offerte par l'enveloppe 12 et
le moule
14. Les organes de déformation 19 sont donc également situés sous l'enveloppe
12.
La sollicitation de l'enveloppe 12 et la déformation du moule 14 sont
réalisées à
l'encontre de la gravité, par soulèvement ou soutien de l'enveloppe 12 et du
moule 14.
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Selon le premier exemple de réalisation, les organes de déformation 19 sont
par
exemple des vérins. Les organes de déformation 19 peuvent aussi être plus
simplement des tiges métalliques dont la hauteur est réglée en intercalant des
cales
entre la base de la tige et le sol. L'avantage d'utiliser des vérins est que
les formes
qui peuvent être obtenues sont infinies, étant donné que les vérins peuvent
occuper
diverses positions. De façon avantageuse, les axcs des vérins ou des tiges
métalliques
sont orientés verticalement. Le dispositif 10 peut, en outre, comprendre des
rotules
31 (visibles en figure 2) entre chaque organe de déformation 19 et l'enveloppe
12.
Les rotules 31 améliorent la liaison entre les organes de déformation 19 et
l'enveloppe 12 déformée sous l'action des organes 19. A titre d'exemple, la
rotule 31
autorise la rotation autour de trois axes orthogonaux de l'élément de surface
de
l'enveloppe 12 en regard de l'organe de déformation 19 correspondant. En
effet,
alors que l'organe 19 sollicite l'enveloppe 12, cette dernière est soumise à
des
déplacements par rapport à l'organe 19. En particulier, le dispositif 10 peut
comporter un disque 32 (visible en figure 2) entre la rotule 31 et l'enveloppe
12. La
rotule 31 autorise alors la rotation du disque 32 autour de trois axes. Le
disque 32
renforce en outre localement l'enveloppe 12 de façon à réduire encore plus les
risques de déchirure de l'enveloppe 12 et donc du moule 14. Le disque 32 peut
être
moulé dans l'enveloppe 12, en particulier dans la partie inférieure 121 de
l'enveloppe
12. Le disque 32 est ainsi solidaire de l'enveloppe 12. Le disque 32 peut
aussi être
simplement intercalé entre la rotule 31 et l'enveloppe 12. Une adaptation à
une
disposition plus aléatoire des organes de déformation 19 est ainsi facilitée.
A titre
d'exemple, pour permettre la rotation du disque 32 ou de l'élément de surface
de
l'enveloppe 12, la rotule 31 peut correspondre à un plot constitué d'un
matériau
déformable, par exemple du caoutchouc.
Selon le premier exemple de réalisation, le dispositif 10 peut, en outre,
comporter une table 24. L'enveloppe 12 au repos est sur la table 24.
L'introduction
du matériau à mouler dans le moule 14 est ainsi facilitée. En effet, alors que
la partie
inférieure 122 de l'enveloppe 12 repose sur la table 24 et que la coque
inférieure 142
repose sur la partie 122, il est possible d'étaler facilement le matériau sur
la coque
inférieure 142. Les organes de déformation 19 s'étendent à travers la table
24.
Lorsque le dispositif 10 est actionné, les organes 19 de déformation soulèvent
l'enveloppe 12 de la table 24. Les organes 19 soulèvent localement l'enveloppe
12
de façon à créer localement une déformation du moule 14. Les organes 19
s'étendent
depuis le dessous de la table 24 jusqu'au contact de l'enveloppe 12, au
travers de la
table 24. La table 24 comporte donc des orifices 26 pour le passage des
organes 19.
La déformation de pièces qui, au repos, peuvent mesurer environ 5 m2 (à titre
d'exemple) peut être obtenue par le dispositif 10. Les organes 19 de
déformation sont
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régulièrement répartis ou non sous la surface de l'enveloppe 12. De
préférence, les
organes 19 sont régulièrement répartis selon un quadrillage. La déformation du
moule 14 peut ainsi être mieux maîtrisée.
Le dispositif 10 comprend, en outre, un moyen supplémentaire 30, en plus de
5 l'enveloppe 12, permettant l'application d'une pression sur le moule 14,
au moins
après que le moule 14 a été déformé. Dans le premier exemple de réalisation,
le
moyen supplémentaire 30 correspond à une charge 30 qui est adaptée à être
disposée
sur l'enveloppe 12, lorsque le moule 14 est disposé dans l'enveloppe 12 au
cours du
procédé de fabrication de pièces moulées comme cela sera décrit plus en détail
par la
10 suite. La charge 30 correspond à un ou plusieurs éléments massifs, par
exemple des
poids. A titre d'exemple, en figure 1, la charge 30 est constituée de trois
éléments
massifs, pesant, par exemple, plusieurs kilogrammes chacun. De préférence, une
pression est appliquée sur la majeure partie du moule 14 par la charge 30 au
travers
de l'enveloppe 12. De préférence, la pression appliquée par la charge 30 est
répartie
de façon sensiblement uniforme sur la majeure partie du moule 14 au travers de
l'enveloppe 12. A titre d'exemple, la charge 30 peut correspondre à plusieurs
sacs de
sable répartis sur le moule 14 avec interposition de l'enveloppe 12. Selon un
autre
exemple, la charge 30 peut correspondre à une poche dans laquelle sont prévus
des
compartiments juxtaposés, chaque compartiment contenant du sable et/ou de
l'eau.
La poche peut alors être disposée de façon à recouvrir le moule 14, avec
interposition
de l'enveloppe 12. Les compartiments remplis de sable et/ou d'eau sont ainsi
répartis
sur la majeure partie du moule 14 et assurent l'application d'une pression
uniforme
sur le moule 14.
L'invention se rapporte aussi à un procédé pour fabriquer des pièces. Les
pièces peuvent être en béton, de préférence en béton fibré à hautes
performances.
Des pièces minces de quelques millimètres d'épaisseur peuvent être fabriquées
avec
ce type de béton.
De façon générale, le procédé de fabrication comprend une étape
d'introduction d'un matériau à mouler dans le moule 14. Le procédé comprend
ensuite une étape de disposition du moule 14 dans l'enveloppe 12. L'enveloppe
12
est fermée et une dépression est créée dans l'enveloppe 12 par formation d'un
écoulement gazeux par la prise de vide 15. La dépression dans l'enveloppe 12
peut
même se propager dans le moule 14, attention étant portée sur le fait que le
matériau
à mouler ne s'échappe pas du moule 14. Le procédé comprend ensuite une étape
de
déformation du moule 14. Le procédé comprend, en outre, une étape d'arrêt de
l'écoulement gazeux après formation de la dépression dans l'enveloppe 12,
cette
étape pouvant être réalisée avant ou après la déformation du moule 14. Le
procédé
comprend ensuite une étape d'application d'une pression, par le moyen 30
différent
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de l'enveloppe et des organes de déformation, sur au moins une partie du moule
14,
au moins après l'arrêt de l'écoulement gazeux.
Le matériau sèche (ou fait prise) alors même que le moule 14 est maintenu
déformé. Ainsi, il est obtenu une pièce d'une forme particulière, qui peut
donner un
caractère esthétique à un ouvrage. De préférence, le procédé est répété, de
façon à
obtenir une pluralité de pièces dc forme particulière. Les pièces peuvent
ensuite être
assemblées de sorte que le puzzle obtenu donne une impression esthétique. Des
pièces ayant une faible épaisseur (par exemple de 15 mm) peuvent en
particulier être
moulées par le procédé selon l'invention. En effet, l'épaisseur du matériau
est
maîtrisée, et ce, pendant toute la durée du procédé.
Les figures 3 à 6 représentent le dispositif de moulage 10 selon le premier
exemple de réalisation de l'invention à des étapes successives d'un exemple de
procédé de fabrication d'une pièce moulée.
La figure 3 représente le dispositif 10 après que le matériau de moulage a été
mis en place dans le moule 14 et que le moule 14 a été placé dans l'enveloppe
12. Le
moule 14 est représenté en traits pointillés en figure 3. La prise de vide 15
de
l'enveloppe 12 est reliée à la pompe à vide 16 qui n'est pas en fonctionnement
en
figure 3. A titre d'exemple, la partie inférieure 122 de l'enveloppe 12 peut
en
premier lieu être disposée sur la table 24 (non représentée en figure 3). Le
moule 14
est mis dans l'enveloppe 12 en ce sens que, dans un premier temps, seule la
coque
inférieure 142 est disposée sur la partie inférieure 122 de l'enveloppe 12. La
partie
inférieure 122 et la coque inférieure 142 reposent à plat. Cette disposition
facilite
l'étape d'introduction du matériau à mouler dans le moule 14, et l'étalage du
matériau sur toute la surface du moule 14. En particulier, l'épaisseur du
matériau est
ainsi mieux maîtrisée. Le moule 14 et l'enveloppe 12 étant disposés
horizontalement,
le matériau à mouler ne s'écoule pas à l'intérieur du moule 14.
Avantageusement,
l'élément de drainage 20 peut être disposé sur la partie inférieure 122, avant
la mise
en place de la coque inférieure 142. Ceci favorise la création de la
dépression au sein
de l'enveloppe 12. Après que le matériau a été mis sur la coque inférieure
142, le
moule 14 est fermé par disposition de la coque supérieure 141 sur la coque
inférieure
142. Avantageusement, l'élément de drainage 22 est disposé entre le matériau
et la
coque supérieure 141. L'élément de drainage 22 favorise la propagation de la
dépression au sein du moule 14. L'élément de drainage 22 donne aussi un
meilleur
aspect au matériau une fois le procédé terminé. En effet, l'élément de
drainage 22
réduit le risque d'emprisonnement de bulles d'air dans le moule 14, ce qui
donnerait
un aspect crevassé à la surface de la pièce à mouler. A titre de variante,
avant la
fermeture du moule 14, l'élément de guidage d'inserts est disposé entre le
matériau
et la coque supérieure 141. Des inserts sont alors introduits complètement ou
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partiellement dans le matériau à mouler en utilisant les ouvertures de
l'élément de
guidage comme guide pour faire pénétrer les inserts dans le matériau à mouler.
Puis
l'enveloppe 12 est refermée sur le moule 14, par disposition de la partie
supérieure
121 de l'enveloppe 12 sur la coque supérieure 141. Avantageusement, un élément
de
drainage 20 peut également être disposé entre la partie supérieure 121 et la
coque
supérieure 141. Cet élément de drainage 20 favorise la création de la
dépression et
diminue également le risque d'emprisonnement de bulles d'air dans l'enveloppe
12,
ces bulles d'air ayant les effets néfastes décrits précédemment.
La figure 4 représente le dispositif 10 après avoir réalisé une dépression
dans
l'enveloppe 12. La dépression est obtenue par la mise en marche de la pompe à
vide
16. L'enveloppe 12 épouse alors la forme du moule 14 contenant le matériau à
mouler. Sous l'effet de la dépression, l'enveloppe 12 est plaquée contre le
moule 14
(éventuellement par l'intermédiaire des éléments de drainage 20, le cas
échéant).
Cette dépression peut se propager au sein du moule 14. Cette dépression
entraîne
l'obtention d'une galette, composée de l'enveloppe 12 et du moule 14 enfermant
le
matériau à mouler, qui est suffisamment rigide pour que le matériau ne
s'écoule pas
dans le moule 14, mais qui est aussi suffisamment souple pour subir une
déformation
par les organes de déformation 19. Un autre avantage est que le matériau
confiné
dans le moule 14 reste d'épaisseur sensiblement constante lors du procédé de
fabrication. Une pièce moulée d'épaisseur sensiblement constante est ainsi
obtenue.
Dans la suite de la description, l'ensemble constitué de l'enveloppe 12 et du
moule
14, le moule 14 étant disposé dans l'enveloppe 12 et une dépression étant
formée
dans l'enveloppe 12, est appelé ensemble enveloppe 12-moule 14.
La figure 5 représente le dispositif 10 après avoir appliqué l'ensemble
enveloppe 12-moule 14 sur la table 24 et après avoir actionné les organes de
déformation 19, c'est-à-dire les vérins (représentés en pointillés) dans le
premier
exemple de réalisation. La déformation du moule 14 peut s'opérer par
sollicitation de
l'enveloppe 12 par les organes de déformation 19. Selon la forme souhaitée de
la
pièce à obtenir, les organes de déformation 19 sont réglés indépendamment les
uns
des autres. Les organes 19 sollicitent plus ou moins l'enveloppe 12. Pour ce
faire, les
organes 19 soulèvent plus ou moins l'enveloppe 12, indépendamment les uns des
autres.
La figure 6 représente le dispositif 10 après avoir réalisé les étapes
suivantes :
disposition de la charge 30 sur l'ensemble enveloppe 12-moule 14 ;
blocage de l'écoulement d'air traversant la prise de vide 15 ; et
interruption du fonctionnement de la pompe à vide 16.
Comme cela a été décrit précédemment, l'interruption du fonctionnement de la
pompe à vide 16 peut entraîner automatiquement le blocage de l'écoulement
d'air
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par la prise de vide 15. L'interruption du fonctionnement de la pompe à vide
16 peut
être réalisé avant ou après la disposition de la charge 30, voire avant la
déformation
de l'ensemble enveloppe 12-moule 14 par les organes de déformation 19. Après
l'arrêt de la pompe à vide 16, la pression dans l'enveloppe 12 augmente
lentement,
notamment à cause de fuites au niveau de l'enveloppe 12. Toutefois, la
présence de
la charge 30 empêche le déplacement du moule 14, et notamment le déplacement
de
la coque supérieure 141 par rapport à la coque inférieure 142. Après la prise
du
matériau de moulage, le moule 14 peut être retiré de l'enveloppe 12.
Après une durée déterminée, la pièce est retirée du moule 14. La pièce obtenue
est une surface pouvant comporter des aspérités et des creux. La pièce obtenue
est un
objet tridimensionnel avec une courbure variable localement. La courbure peut
être
localement de signe positif ou négatif. De préférence, il n'y a pas de
singularité ni de
discontinuité. Si un seul organe 19 de déformation est implémenté, la surface
peut
comporter une seule bosse. Si plusieurs organes 19 sont utilisés, alors la
surface peut
comporter une pluralité de bosses plus ou moins hautes et séparées par des
creux. Les
bosses peuvent alors correspondre aux emplacements des organes 19 sollicitant
l'enveloppe 12, alors que les creux peuvent correspondre aux emplacements où
il n'y
a pas d'organes de déformation 19.
Une pièce peut être fabriquée par moulage par le procédé décrit précédemment.
11 est envisageable que le procédé soit répété de façon à fabriquer plusieurs
pièces
par moulage, puis à assembler ces pièces entre elles. Les pièces à assembler
sont
alors des modules. La surface ainsi fabriquée est elle-même un objet
tridimensionnel
avec une courbure variable localement. La courbure peut être localement de
signe
positif ou négatif. De préférence, il n'y a pas de singularité ni de
discontinuité. Une
surface plus grande (par exemple de 8000 m2) peut alors être obtenue par
fabrication
de pièces plus petites (par exemple jusqu'à 20 m2, de préférence de 5 m2, de
façon
encore plus préférentielle de 2 m2, de façon encore plus préférentielle de 1
m2). De
façon avantageuse, les organes de déformation sollicitent de la même manière
les
bords de deux pièces destinées à être contiguës dans l'assemblage, de manière
à
pouvoir assembler les pièces entre elles par leurs bords et que l'assemblage
obtenu
soit continu d'une pièce à l'autre. L'avantage du dispositif et du procédé est
que les
pièces obtenues et assemblées sont minces donc relativement moins lourdes.
La figure 7 représente un dispositif de moulage 40 selon un deuxième exemple
de réalisation de l'invention. Selon le deuxième exemple de réalisation,
l'organe de
déformation 19 correspond à un gabarit. L'avantage est que la déformation
appliquée
à l'ensemble enveloppe 12-moule 14 peut être réalisée de manière reproductible
facilement et à coût réduit. Le gabarit 19 comprend une face 42 contre
laquelle est
appliqué l'ensemble enveloppe 12-moule 14, une fois la dépression formée dans
le
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moule 14. En posant l'ensemble enveloppe 12-moule 14 sur la face 42 du gabarit
19,
le gabarit 19 sollicite l'enveloppe 12 de façon à déformer le moule 14. Le
gabarit 19
a par exemple la forme d'une selle dc cheval, d'une portion sphérique, d'une
portion
cylindrique (comme cela est représenté en figure 7) et, de façon générale,
d'une
surface courbe dans les trois dimensions. En figure 7, la charge 30 est
représentée par
trois éléments massifs. A titre de variante, la chargc 30 peut correspondre à
un
contre-gabarit, ayant une face dont la forme est complémentaire de la forme du
gabarit 19, et qui est adapté à recouvrir l'ensemble enveloppe 12-moule 14. Le
contre-gabarit est constitue d'un matériau suffisamment lourd pour entraîner
l'application d'une pression suffisante sur le moule 14 au travers de
l'enveloppe 12.
Les figures 8 et 9 représentent le dispositif de moulage 40 selon le deuxième
exemple de réalisation à des étapes successives d'un exemple de procédé de
fabrication d'une pièce moulée.
Les étapes initiales du procédé sont identiques à ce qui a été décrit
précédemment en relation avec les figures 3 et 4.
La figure 8 représente le dispositif 40 après avoir appliqué l'ensemble
enveloppe 12-moule 14 contre l'organe de déformation 19, c'est-à-dire un
gabarit
dans le deuxième exemple de réalisation. L'ensemble enveloppe 12-moule 14 se
déforme pour épouser la forme de la face 42 du gabarit 19.
La figure 9 représente le dispositif 40 après avoir réalisé les étapes
suivantes :
disposition de la charge 30 sur l'ensemble enveloppe 12-moule 14 ;
blocage de l'écoulement d'air traversant la prise de vide 15 ; et
interruption du fonctionnement de la pompe à vide 16.
Comme cela a été décrit précédemment, l'interruption du fonctionnement de la
pompe à vide 16 peut entraîner automatiquement le blocage de l'écoulement
d'air
par la prise de vide 15. L'interruption du fonctionnement de la pompe à vide
16 peut
être réalisé avant ou après la disposition de la charge 30, voire avant
l'application de
l'ensemble enveloppe 12-moule 14 sur le gabarit 19. La pression présente dans
l'enveloppe 12 augmente alors lentement, notamment à cause de fuites au niveau
de
l'enveloppe 12. Toutefois, la présence de la charge 30 empêche le déplacement
du
moule 14, et notamment le déplacement de la coque supérieure 141 par rapport à
la
coque inférieure 142. Après la prise du matériau de moulage, le moule 14 peut
être
retiré de l'enveloppe 12 et le matériau de moulage peut être démoulé.
Dans les exemples de réalisation décrits précédemment, le moyen
supplémentaire 30, en plus de l'enveloppe 12, permettant l'application d'une
pression sur le moule 14 correspond à une charge posée sur le moule 14 avec
interposition de l'enveloppe 12. Il est toutefois clair que le moyen
supplémentaire 30
peut correspondre à n'importe quel type de système permettant le maintien du
moule
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14 contre l'organe de déformation 19. A titre d'exemple, le moyen
supplémentaire
30 peut correspondre à un système de fixation du moule 14 au gabarit 19, par
exemple un ensemble de sangles ou de mâchoires maintenant le moule 14 contre
le
gabarit 19. De préférence, le moyen supplémentaire 30 permet l'application
d'une
5 pression sur le moule 14 la plus uniforme possible sur la plus grande
partie possible
du moule 14 opposée au gabarit 19.
Le matériau utilisé pour fabriquer la pièce par le procédé et le dispositif
est de
préférence du béton fibré à ultra-hautes performances (en abrégé BFUP). Cette
pièce
a, par exemple, une épaisseur de 5 à 50 mm. Des pièces très minces peuvent
ainsi
10 être obtenues. De préférence la pièce aune épaisseur d'environ 15 mm.
Les bétons fibrés à ultra-hautes performances sont des bétons ayant une
matrice cimentaire contenant des fibres. Il est renvoyé au document intitulé
Bétons
fibrés à ultra-hautes performance du Service d'études techniques des routes
et
autoroutes (Setra) et de l'Association Française de Génie Civil (AFGC). La
15 résistance de ces bétons à la compression est en général supérieure à
150 MPa, voire
même supérieure à 250 MPa. Les fibres peuvent être métalliques, organiques, ou
correspondre à un mélange de fibres organiques et métalliques. Le dosage en
liant est
élevé (le ratio E/C est faible; en général le ratio E/C est d'au plus environ
0.3).
La matrice cimentaire comprend en général du ciment (Portland), un élément à
réaction pouzzolanique (notamment fumée de silice) et un sable fin. Les
dimensions
respectives sont des intervalles choisis, selon la nature et les quantités
respectives.
A titre d'exemple de matrices cimentaires, on peut citer les matrices décrites
dans les demandes de brevet EP-A-518777, EP-A-934915, WO-A-9501316, WO-A-
9501317, WO-A-9928267, WO-A-9958468, WO-A-9923046, WO-A-0158826, et
W02008/056065 auxquelles il est renvoyé pour plus de détails.
