EP4633921A1 - Procédé de fabrication additive d'une carcasse d'un pneumatique sans air pour un véhicule - Google Patents

Procédé de fabrication additive d'une carcasse d'un pneumatique sans air pour un véhicule

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Publication number
EP4633921A1
EP4633921A1 EP23822003.2A EP23822003A EP4633921A1 EP 4633921 A1 EP4633921 A1 EP 4633921A1 EP 23822003 A EP23822003 A EP 23822003A EP 4633921 A1 EP4633921 A1 EP 4633921A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
equal
carcass
widths
smallest
width
Prior art date
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Pending
Application number
EP23822003.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Florian VILCOT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Publication of EP4633921A1 publication Critical patent/EP4633921A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D30/00—Producing pneumatic or solid tyres or parts thereof
    • B29D30/02—Solid tyres ; Moulds therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C7/00—Non-inflatable or solid tyres
    • B60C7/10—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency
    • B60C7/14—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs
    • B60C7/146—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs extending substantially radially, e.g. like spokes

Definitions

  • the present invention relates to the field of manufacturing processes for airless tires intended to equip a vehicle.
  • the present invention relates more particularly to additive manufacturing processes using three-dimensional printing machines making it possible to manufacture airless tires by depositing a malleable printing material in successive layers, by means of a nozzle.
  • a printing machine generally comprises a chamber which forms an enclosure delimited by a wall, and inside which there is a plate intended to support a part being printed, as well as a nozzle allowing bring the material constituting said part.
  • drive systems including an elevator to move either the plate or the nozzle vertically, and translation tables crossed with respect to each other to drive horizontally, i.e. the plate, or the nozzle responsible for delivering the material constituting the part.
  • An airless tire or more generally a tire without inflation gas, is a tire which carries the load thanks to structural elements constituting a carcass, and which has performances comparable to those of a conventional tire subjected to to the internal pressure of a gas, generally air.
  • An airless tire, mounted on a hub or rim, is sometimes called a “non-pneumatic elastic wheel”.
  • the circumferential or longitudinal direction designates the direction of rotation of the tire
  • the axial or transverse direction designates the direction parallel to the axis of rotation of the tire
  • the radial direction designates a direction perpendicular to the axis rotation of the tire.
  • An airless tire generally comprises, radially from the inside to the outside: -a carcass, made up of structural elements, intended to cooperate with a rim or a hub,
  • the carcass comprises, radially from the inside to the outside:
  • -a supporting structure intended to structurally carry at least partly the load
  • -a shear band intended to transmit the rolling forces by shearing to the supporting structure and to contribute at least partly to carrying the load
  • the supporting structure generally comprises, radially from the inside to the outside:
  • connection means intended to be fixed by connection means to the radially interior membrane and to the shear band.
  • the supporting structure does not generally delimit a sealed internal cavity intended to contain a gas under pressure, as in a conventional tire. Therefore, an airless tire does not need to have a tight connection to a rim or hub.
  • the shear strip comprises, in a known embodiment, radially from the inside to the outside:
  • the invention therefore aims to remedy the aforementioned drawbacks and to propose a manufacturing process which allows the simple and low-cost production of a carcass of an airless tire, which can use materials included in a vast range, while guaranteeing excellent manufacturing reproducibility and perfect adhesion between the different structural elements of the airless tire carcass.
  • the first width, the second width, the third width, the fourth width and the fifth width are equal to each other, thus making it possible to reduce the preparation time of the carcass model and to save production time.
  • the first maximum thickness, the second maximum thickness, the third maximum thickness and the fourth maximum thickness are equal to each other, thus making it possible to reduce the preparation time of the carcass model and to save in production time.
  • the first maximum thickness is at least equal to 2% and at most equal to 20% of the smallest of the first and fourth widths, preferably at least equal to 5% and at most equal to 10% of the smallest of the first and fourth widths.
  • the fourth maximum thickness is at least equal to 2% and at most equal to 20% of the smallest of the third and fifth widths, preferably at least equal to 5% and at most equal to 10% of the smallest of the third and fifth widths.
  • the plurality of connection portions comprises at least two connection portions of different patterns, each of the connection portions of different pattern being distributed circumferentially in a constant pitch.
  • the printing material is a thermoplastic of the polyaryletherketone (PAEK) type, a thermoplastic of the polyetheretherketone (PEEK) type, an aliphatic polyamide (PA), a polyetherimide (PEI), a polyimide (PI), a polyester glycolized (PETG), or an elastomeric thermoplastic copolyester (TPC-ET).
  • PA polyaryletherketone
  • PEEK polyetherketone
  • TPC-ET thermoplastic elastomeric copolyester
  • the printing material has a melting temperature at least equal to 180°C and at most equal to 450°C, allowing on the one hand to have sufficient thermal resistance in operation for light-demanding uses. , and on the other hand good malleability during the manufacture of the carcass of the invention.
  • the printing material is different between at least two types of cords among the cords respectively of radially inner membrane, of radially intermediate membrane, of radially outer membrane, of connecting structure and of junction structure, thus making it possible to specify the rigidity or flexibility for each structural element.
  • the invention also relates to a carcass produced according to the manufacturing process according to the invention, and an airless tire comprising such a carcass.
  • FIG. 1 Overview and perspective view of an airless tire comprising a carcass produced by the additive manufacturing process according to the invention.
  • FIG. 4 Axial and partial sectional view of an airless tire produced according to the process of the invention.
  • an airless tire 1 comprises, radially from the inside to the outside:
  • the carcass 24 comprises, radially from the inside towards the outside: - a supporting structure 9, intended to cooperate with the rim or the hub 4, - a shear band 3, intended to cooperate with the band of bearing 2.
  • the supporting structure 9 comprises radially from the inside towards the outside: -a radially interior membrane 7 intended to be fixed by means of connection to the rim or to the hub 4, -a connecting structure 28 intended to connect the radially inner membrane 7 and the shear band 3.
  • the means of connecting the radially inner membrane 7 to the rim or the hub 4 can be, for example, means of gluing, riveting, bolting or hooping.
  • the shear band 3 comprises, in a known embodiment, radially from the inside towards the outside:
  • the tread 2 can be fixed to the radially outer membrane 5 of the shear band 3 by fixing means which can be, for example, gluing or hooping means.
  • the carcass 24 is thus made up of structural elements 25 comprising the radially interior membrane 7, the connecting structure 28, the radially intermediate membrane 10, the junction structure 29 and the radially exterior membrane 5.
  • the subject of the present invention is a method for producing the carcass 24 of an airless tire 1 using an additive manufacturing machine 20.
  • FIG. 2 is an overview of an example of an additive manufacturing machine 20 used to carry out the process according to the invention.
  • the additive manufacturing machine 20 comprises a nozzle 12, a manufacturing plate 14, a horizontal movement system 22 in any circumferential plane XY, and a vertical movement system 23 in an axial direction Z, perpendicular to any circumferential plane XY.
  • the horizontal movement system 22 and the vertical movement system 23 make it possible to control a relative movement of the nozzle 12 relative to the plate. manufacturing 14 so that said nozzle 12 can deposit a printing material 21 in fusion and in the form of beads 13, preferably continuous.
  • Any other type of additive manufacturing machine by deposition of a bead 13 of a malleable printing material 21 is suitable, such as, for example, machines in which the relative movement of the nozzle 12 relative to the printing plate manufacturing 14 is carried out by moving said manufacturing plate 14.
  • a first layer of said carcass 24, extending in the axial direction Z, will be produced by depositing a printing material 21 on the manufacturing plate 14 through the nozzle 12, to form, in any order, beads Cl, C2, C3, C4, C5.
  • -a bead of radially inner membrane Cl intended for the manufacture of the radially inner membrane 7 of the carcass 24 and having a first width RI
  • -a bead of radially intermediate membrane C2 intended for the manufacture of the radially intermediate membrane 10 of the carcass 24 and having a second width R2
  • junction structure cord C5 intended for the manufacture of a junction structure 29 connecting the radially intermediate membrane 10 to the radially outer membrane 5 via a plurality of junction portions 27, said structural cord junction C5 having a fifth width R5.
  • the bead of connecting structure C4 has a plurality of first interpenetrating zones ZI with the bead of radially inner membrane Cl, said first interpenetrating zones ZI each having a first arc length L1 and, in a radial direction, a first maximum thickness El.
  • the structural cord C4 also has a plurality of second interpenetrating zones Z2 with the radially intermediate membrane cord C2, said second interpenetrating zones Z2 each having a second arc length L2 and, following a radial direction, a second maximum thickness E2.
  • the bead of junction structure C5 has a plurality of third interpenetrating zones Z3 with the radially intermediate membrane bead C2, said third interpenetrating zones Z3 each having a third arc length L3 and, in a radial direction, a third maximum thickness E3.
  • the bead of junction structure C5 also has a plurality of fourth interpenetrating zones Z4 with the bead of radially outer membrane C3, said fourth interpenetrating zones Z4 each having a fourth length of arc L4 and, in a radial direction, a fourth maximum thickness E4.
  • the nozzle 12 will then produce at least one additional layer following step (a), the beads (Cl, C2, C3, C4, C5) of the at least one additional layer being superimposed in an axial direction Z on the cords (Cl, C2, C3, C4, C5) of the previous axially adjacent layer with remelting of the interface between the previous layer and the at least one additional layer.
  • step (a) will make it possible to produce a one-piece carcass 24, of height H in the axial direction Z.
  • the height H of the carcass 24 will obviously be adapted to the type of airless tire 1 to be produced and in particular, said height H will be adjusted to the width of the tread 2 of the airless tire 1.
  • interpenetration zones Z 1, Z2, Z3 and Z4 when depositing the printing material 21 allows, on the one hand, the connecting structure 28 to adhere perfectly to the radially inner membrane 7 and to the radially intermediate membrane 10, and on the other hand to the junction structure 29 to also adhere perfectly to the radially intermediate membrane 10 and to the radially outer membrane 5.
  • the nozzle 12 begins depositing a layer of the bead of radially inner membrane Cl, which is a bead delimiting a closed zone, at a point of starting point which is different compared to the starting point of the previous layer, in order to obtain junction zones located at different horizontal azimuths between two adjacent layers.
  • the deposit of a layer of the other cords C2, C3, each also delimiting a closed zone is also preferably done with starting and ending points of the nozzle 12 different from the layer previous, also making it possible to obtain junction zones, between the beginnings and ends of cords, located according to different horizontal azimuths.
  • junction zones located according to different horizontal azimuths for the cords delimiting closed zones makes it possible to reinforce the mechanical resistance of the carcass 24 by avoiding the propagation of possible cracks in said junction zones.
  • the first width RI, the second width R2, the third width R3, the fourth width R4 and the fifth width R5 are equal to each other and are respectively at least equal to 0.15 mm and at most equal to 4 mm, preferably at least equal to 4 mm and at most equal to 2 mm.
  • each of the structural elements 25 it is possible to optimize the resistance of each of the structural elements 25 by adapting the widths RI, R2, R3, R4 and R5 of said structural elements 25.
  • each of the elements of structure 25 of carcass 24 having a different shape and stress, it is possible to determine as accurately as possible each of the widths RI, R2, R3, R4 and R5.
  • the first maximum thickness El, the second maximum thickness E2, the third maximum thickness E3 and the fourth maximum thickness E4 are equal to each other.
  • the first maximum thickness El is at least equal to 2% and at most equal to 20% of the smallest of the first and fourth widths RI, R4, preferably at least equal to 5% and at most equal to 10% of the smallest of the first and fourth widths RI, R4.
  • the second maximum thickness E2 is at least equal to 2% and at most equal to 20% of the smallest of the second and fourth widths R2, R4, preferably at least equal to 5% and at most equal at 10% of the smallest of the second and fourth widths R2, R4.
  • the third maximum thickness E3 is at least equal to 2% and at most equal to 20% of the smallest of the second and fifth widths R2, R5, preferably at least equal to 5% and at most equal at 10% of the smallest of the second and fifth widths R2, R5.
  • the fourth maximum thickness E4 is at least equal to 2% and at most equal to 20% of the smallest of the third and fifth widths R3, R5, preferably at least equal to 5% and at most equal at 10% of the smallest of the third and fifth widths R3, R5.
  • the first arc length L1 is at least equal to 3 times and at most equal to 150 times the smallest of the first and fourth widths RI, R4, preferably at least equal to 10 times and at most equal at 60 times the smallest of the first and fourth widths RI, R4.
  • the second arc length L2 is at least equal to 3 times and at most equal to 150 times the smallest of the second and fourth widths R2, R4, preferably at least equal to 10 times and at most equal to 60 times the smallest of the second and fourth widths R2, R4.
  • the third arc length L3 is at least equal to 3 times and at most equal to 150 times the smallest of the second and fifth widths R2, R5, preferably at least equal to 10 times and at most equal to 60 times the smallest of the second and fifth widths R2, R5.
  • the fourth arc length L4 is at least equal to 3 times and at most equal to 150 times the smallest of the third and fifth widths R3, R5, preferably at least equal to 10 times and at most equal to 60 times the smallest of the third and fifth widths R3, R5.
  • the width and height of the printing bead depend on the geometric dimensions of the outlet section of the nozzle 12 and the adjustment parameters of the additive manufacturing machine 20.
  • the nozzle 12 of the additive manufacturing machine 20 can be changed during the manufacture of a layer of the carcass 24 in order to make the width of the bead deposited coincide with the widths RI, R2, R3, R4 and R5 of each of the cords C1, C2, C3, C4 and C5 of the structural elements 25, making it possible to make a single pass with the nozzle 12 to produce a layer of each of said structural elements 25.
  • the plurality of connecting portions 26 comprises at least two connecting portions 26 of different patterns, each of the connecting portions 26 of different pattern being distributed circumferentially in a constant pitch.
  • the plurality of junction portions 27 comprises at least two junction portions 27 of different patterns, each of the junction portions 27 of different pattern being distributed circumferentially in a constant pitch.
  • the printing material 21 is, preferably, a thermoplastic of the polyaryletherketone (PAEK) type, such as for example the product AM200® from the company VictrexTM, a thermoplastic of the polyetheretherketone type (PEEK), an aliphatic polyamide (PA), a polyetherimide (PEI), a polyimide (PI), a glycolized polyester (PETG), or an elastomeric thermoplastic copolyester (TPC-ET) such as, for example, the Hytrel® product from the DuPontTM company.
  • PAEK polyaryletherketone
  • the printing material 21 has a melting temperature at least equal to 180°C and at most equal to 450°C.
  • the printing material 21 is different between at least two types of cords among the cords respectively of radially inner membrane Cl, of radially intermediate membrane C2, of radially outer membrane C3, of connecting structure C4 and of structure junction C5.
  • each of the structural elements 25 having a different functional need, for example in rigidity or flexibility, it is possible to choose the material having the most suitable technical characteristics for the production of each of the structural elements 25.
  • the continuity of the connecting structure cord C4 and the junction structure cord C5 makes it possible to minimize the stopping and starting phases when removing the cords (C4, C5), thus saving time and better manufacturing quality of the airless tire carcass.
  • the invention also relates to a carcass 24 produced according to the manufacturing process according to the invention, and an airless tire 1 comprising such a carcass 24.

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Abstract

Procédé de fabrication additive d'une carcasse (24) destinée à la réalisation d'un pneumatique sans air (1), ledit procédé de fabrication additive mettant en œuvre une machine de fabrication additive (20) réalisant, dans tout plan XY perpendiculaire à l'axe de rotation de ladite carcasse (24), plusieurs couches des éléments de structure (25) de ladite carcasse (24) par dépôt de cordons d'un matériau d'impression fusible, le cordon étant continu pour chaque élément de structure (25) et ledit cordon ayant, dans tout plan XY, une portion interpénétrée avec le cordon de chaque élément de structure (25) adjacent.

Description

PROCÉDÉ DE FABRICATION ADDITIVE D'UNE CARCASSE D'UN PNEUMATIQUE SANS AIR POUR UN VÉHICULE
[0001] La présente invention concerne le domaine des procédés de fabrication des pneumatiques sans air destinés à équiper un véhicule.
[0002] La présente invention concerne plus particulièrement les procédés de fabrication additive mettant en œuvre des machines d’impression tridimensionnelles permettant de fabriquer des pneumatiques sans air en déposant un matériau d’impression malléable en couches successives, au moyen d’une buse.
[0003] Une machine d’impression comprend généralement une chambre qui forme une enceinte délimitée par une paroi, et à l’intérieur de laquelle se trouve un plateau destiné à soutenir une pièce en cours d’impression, ainsi qu’une buse permettant d’amener le matériau constitutif de ladite pièce. Pour pouvoir générer la forme de la pièce, il est prévu des systèmes d’entraînement comprenant un ascenseur pour déplacer ou le plateau ou la buse verticalement, et des tables de translation croisées l’une par rapport à l’autre pour piloter horizontalement, soit le plateau, soit la buse chargée de délivrer le matériau constitutif de la pièce.
[0004] De telles machines d’impression sont notamment décrites par le document US 6 722 872.
[0005] Un pneumatique sans air, ou plus généralement un pneumatique sans gaz de gonflage, est un pneumatique qui porte la charge grâce à des éléments de structure, constituant une carcasse, et qui a des performances comparables à celles d’un pneumatique conventionnel soumis à la pression interne d’un gaz, généralement de l’air. Un pneumatique sans air, monté sur un moyeu ou une jante, est parfois appelé « roue élastique non pneumatique ».
[0006] Dans ce qui suit, la direction circonférentielle ou longitudinale désigne la direction de rotation du pneumatique, la direction axiale ou transversale désigne la direction parallèle à l’axe de rotation du pneumatique et la direction radiale désigne une direction perpendiculaire à l’axe de rotation du pneumatique.
[0007] Un pneumatique sans air comprend généralement, radial ement de l’intérieur vers l’extérieur : -une carcasse, constituée par des éléments de structure, destinée à coopérer avec une jante ou un moyeu,
-une bande de roulement, destinée à coopérer avec la carcasse et à transmettre à ladite carcasse les efforts de roulage, à être usée et à garantir l’adhérence du pneumatique sur un sol.
[0008] La carcasse comprend, radial ement de l’intérieur vers l’extérieur :
-une structure porteuse, destinée à porter structurellement au moins en partie la charge, -une bande de cisaillement, destinée à transmettre par cisaillement les efforts de roulage à la structure porteuse et à contribuer au moins en partie au port de la charge.
[0009] La structure porteuse comprend, généralement, radial ement de l’intérieur vers l’extérieur :
-une membrane radialement intérieure destinée à être fixée par des moyens de connexion à une jante ou un moyeu,
-une structure de liaison, destinée à être fixée par des moyens de connexion à la membrane radialement intérieure et à la bande de cisaillement. Toutefois la structure porteuse ne délimite pas généralement une cavité interne étanche destinée à contenir un gaz sous pression, comme dans un pneumatique conventionnel. Par conséquent un pneumatique sans air n’a pas besoin d’avoir une liaison étanche par rapport à une jante ou un moyeu.
[0010] La bande de cisaillement comprend, dans un mode de réalisation connu, radialement de l’intérieur vers l’extérieur :
-une membrane radialement intermédiaire, en interface avec la structure de liaison, -une structure de jonction,
-une membrane radialement extérieure, destinée à recevoir la bande de roulement et reliée à la membrane radialement intermédiaire par la structure de jonction.
[0011] Généralement, la bande de roulement est fixée à la membrane radialement extérieure de la bande cisaillement par des moyens de fixation pouvant être, à titre d’exemple, des moyens de collage ou de frettage.
[0012] La carcasse comporte, par conséquent, une pluralité d’éléments appelés éléments de structure pouvant comprendre, à titre d’exemple, une membrane radialement intérieure, une pluralité de rayons, une membrane radialement intermédiaire, une pluralité d’éléments de cisaillement et une membrane radialement extérieure.
[0013] Des procédés de fabrication de carcasses de pneumatique sans air, bien connus de l’homme du métier, consistent à fabriquer, dans un premier temps et indépendamment les différents éléments de structure avant de les assembler entre eux, dans un deuxième temps, en respectant un procédé d’assemblage et de positionnement précis. Le maintien en position des différents éléments de structure peut s’effectuer suivant différents procédés comme, par exemple, le collage, le rivetage, le boulonnage, le sertissage, ou encore le soudage par ultra-sons.
[0014] De tels procédés d’assemblage d’un pneumatique sans air ont été décrits, à titre d’exemples, dans les documents US20220194129A1, W02008/136099A1, US9908369B2.
[0015] Si de tels procédés permettent de fabriquer des carcasses de pneumatiques sans air, ils présentent toutefois des inconvénients, liés notamment à la faible adhésion entre les différents éléments qui constituent cette carcasse.
[0016] En outre, la qualité de fabrication de telles carcasses destinées à la réalisation de pneumatiques sans air n’est pas toujours satisfaisante, les variations de dimensions géométriques liées à la fabrication de chacun des éléments de structure s’ajoutant aux variations de positionnement du procédé d’assemblage, ce qui peut par conséquent nuire à la qualité globale du pneumatique sans air et à ses performances.
[0017] Par ailleurs, les procédés d’assemblage sont assez complexes et nécessitent de nombreuses interventions pour positionner les différents éléments de structure, ce qui engendre des coûts de fabrication élevés.
[0018] D’autres procédés de fabrication de carcasses de pneumatique sans air, utilisant des procédés de moulage pour réaliser les différents éléments de structure, sont également connus de l’homme du métier. Ces procédés ont été décrits, par exemple, dans le document JP 2022034665A.
[0019] Ces procédés de fabrication des éléments de structure par moulage nécessitent la fabrication d’outillage coûteux comme des moules et ne permettent pas la réalisation de géométries complexes parfois nécessaires à la fabrication des éléments de structure d’une carcasse d’un pneumatique sans air. [0020] L’invention vise par conséquent à remédier aux inconvénients susmentionnés et à proposer un procédé de fabrication qui permet la réalisation simple, et à faible coût d’une carcasse d’un pneumatique sans air, pouvant utiliser des matériaux compris dans une vaste gamme, tout en garantissant une excellente reproductibilité de fabrication et une parfaite adhésion entre les différents éléments de structure de la carcasse du pneumatique sans air.
[0021] L’invention a essentiellement pour objet un procédé de fabrication additive d’une carcasse d’un pneumatique sans air pour un véhicule, mettant en œuvre une machine de fabrication additive comprenant un plateau de fabrication, perpendiculaire à l’axe de révolution de la carcasse ayant une direction axiale Z, et une buse, apte à se déplacer selon la direction axiale Z et dans tout plan circonférentiel XY perpendiculaire à la direction axiale Z, ledit procédé de fabrication additive comprenant les étapes successives suivantes :
(a) fabrication d’une première couche de ladite carcasse, s’étendant selon la direction axiale Z, par dépôt d’un matériau d’impression sur le plateau de fabrication par ladite buse, pour former, dans un ordre quelconque, des cordons comme suit :
-un cordon de membrane radialement intérieure, destiné à la fabrication d’une membrane radialement intérieure de la carcasse et ayant une première largeur,
-un cordon de membrane radialement intermédiaire, destiné à la fabrication d’une membrane radialement intermédiaire de la carcasse et ayant une deuxième largeur, -un cordon de membrane radialement extérieure, destiné à la fabrication d’une membrane radialement extérieure de la carcasse et ayant une troisième largeur,
-un cordon de structure de liaison, destiné à la fabrication d’une structure de liaison reliant la membrane radialement intérieure à la membrane radialement intermédiaire, par l’intermédiaire d’une pluralité de portions de liaison, ledit cordon de structure de liaison ayant une quatrième largeur, et ledit cordon de structure de liaison ayant une pluralité de premières zones interpénétrées avec ledit cordon de membrane radialement intérieure, chacune desdites premières zones interpénétrées ayant une première longueur d’arc et, suivant une direction radiale, une première épaisseur maximum, ledit cordon de structure de liaison ayant également une pluralité de deuxièmes zones interpénétrées avec ledit cordon de membrane radialement intermédiaire, chacune desdites deuxièmes zones interpénétrées ayant une deuxième longueur d’arc et, suivant une direction radiale, une deuxième épaisseur maximum,
-un cordon de structure de jonction, destiné à la fabrication d’une structure de jonction reliant la membrane radialement intermédiaire à la membrane radialement extérieure par l’intermédiaire d’une pluralité de portions de jonction, ledit cordon de structure de jonction ayant une cinquième largeur, et ledit cordon de structure de jonction ayant une pluralité de troisièmes zones interpénétrées avec ledit cordon de membrane radialement intermédiaire, chacune desdites troisièmes zones interpénétrées ayant une troisième longueur d’arc et, suivant une direction radiale, une troisième épaisseur maximum, ledit cordon de structure de jonction ayant également une pluralité de quatrièmes zones interpénétrées avec ledit cordon de membrane radialement extérieure, chacune desdites quatrièmes zones interpénétrées ayant une quatrième longueur d’arc et, suivant une direction radiale, une quatrième épaisseur maximum,
(b) réalisation d’au moins une couche supplémentaire suivant l’étape (a), les cordons de la au moins une couche supplémentaire étant superposés selon la direction axiale Z aux cordons de la couche précédente axial ement adjacente avec refusion de l’interface entre la couche précédente et la au moins une couche supplémentaire.
[0022] De façon essentielle, le procédé de fabrication additive selon l’invention permet d’obtenir une carcasse d’un pneumatique sans air en mettant en œuvre un procédé unique de dépôt d’un matériau d’impression sous forme de cordons sortant d’une buse et sans avoir à assembler plusieurs pièces entres-elles pour constituer ladite carcasse. Chaque élément de structure de la carcasse est ainsi constitué par une superposition axiale de couches, chaque couche étant constituée d’un seul cordon ou « mono-cordon », ledit « mono-cordon » permettant de gagner en temps et en qualité de fabrication de la carcasse du pneumatique sans air, tout en améliorant la résistance mécanique de ladite carcasse.
[0023] Par conséquent, le procédé de fabrication additive de l’invention permet de supprimer le processus d’assemblage des différents éléments de structure nécessaires à la fabrication d’une carcasse d’un pneumatique sans air ce qui permet un gain de temps de fabrication et une amélioration de la qualité de réalisation de la carcasse du pneumatique sans air. [0024] En outre, le procédé de fabrication additive selon l’invention engendre un coût de fabrication de la carcasse moins élevé, aucun outillage n’étant nécessaire pour fabriquer les différents éléments de structure.
[0025] Grâce à l’interpénétration des cordons de matériau déposés par la buse de la machine de fabrication additive dans les zones de liaison des différents éléments de structure, l’adhésion entre eux desdits différents éléments de structure est améliorée, permettant ainsi d’obtenir de meilleures propriétés de résistance mécanique et/ou de limite en fatigue de la carcasse.
[0026] Avantageusement, la première largeur, la deuxième largeur, la troisième largeur, la quatrième largeur et la cinquième largeur sont égales entre elles, permettant ainsi de réduire le temps de préparation du modèle de la carcasse et de gagner en temps de réalisation.
[0027] Avantageusement, la première largeur, la deuxième largeur, la troisième largeur, la quatrième largeur et la cinquième largeur sont respectivement au moins égales à 0.15mm et au plus égales à 4mm et de préférence au moins égales à 0.4mm et au plus égales à 2mm, de telles plages dimensionnelles permettant de fabriquer l’objet avec des diamètres de buse standards et des réglages des paramètres de la machine de fabrication additive existants.
[0028] Encore avantageusement, la première épaisseur maximum, la deuxième épaisseur maximum, la troisième épaisseur maximum et la quatrième épaisseur maximum sont égales entre elles, permettant ainsi de réduire le temps de préparation du modèle de la carcasse et de gagner en temps de réalisation.
[0029] Avantageusement, la première épaisseur maximum est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des première et quatrième largeurs, de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des première et quatrième largeurs.
[0030] Toujours avantageusement, la deuxième épaisseur maximum est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des deuxième et quatrième largeurs, de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des deuxième et quatrième largeurs. [0031] Encore avantageusement, la troisième épaisseur maximum est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des deuxième et cinquième largeurs, de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des deuxième et cinquième largeurs.
[0032] Avantageusement, la quatrième épaisseur maximum est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des troisième et cinquième largeurs, de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des troisième et cinquième largeurs.
[0033] Les intervalles définis précédemment pour les première, deuxième, troisième et quatrième épaisseurs permettent de maximiser l’interpénétration des couches successives sans amener de surplus de matière qui s’accumulerait et entraînerait des défauts de fabrication, voire l’arrêt et la dégradation de la machine.
[0034] Avantageusement, la première longueur d’arc est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des première et quatrième largeurs, de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des première et quatrième largeurs.
[0035] Toujours avantageusement, la deuxième longueur d’arc est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des deuxième et quatrième largeurs, de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des deuxième et quatrième largeurs.
[0036] Encore avantageusement, la troisième longueur d’arc est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des deuxième et cinquième largeurs, de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des deuxième et cinquième largeurs.
[0037] Encore avantageusement, la quatrième longueur d’arc est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des troisième et cinquième largeurs, de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des troisième et cinquième largeurs. [0038] Les intervalles définis précédemment pour les premières, deuxièmes, troisièmes et quatrièmes longueurs d’arc permettent d’obtenir une adhésion suffisante entre les éléments de structure sans augmenter la rigidité et la masse de la roue.
[0039] Préférentiellement, la pluralité de portions de liaison comprend au moins deux portions de liaison de motifs différents, chacune des portions de liaison de motif différent étant répartie circonférentiellement selon un pas constant.
[0040] Toujours préférentiellement, la pluralité de portions de jonctions comprend au moins deux portions de jonctions de motifs différents, chacune des portions de jonction de motif différent étant répartie circonférentiellement selon un pas constant.
[0041] La répartition selon un pas constant des au moins deux portions de liaison de motif différent et des au moins deux portions de jonction de motif différent permet d’obtenir une carcasse dont le fonctionnement mécanique, en particulier sous un effort radial imposé, est identique sur toute la circonférence du pneumatique sans air.
[0042] Préférentiellement, le matériau d’impression est un thermoplastique de type polyaryléthercétone (PAEK), un thermoplastique de type polyetheretherketone (PEEK), un polyamide aliphatique (PA), un polyetherimide (PEI), un polyimide (PI), un polyester glycolisé (PETG), ou un copolyester thermoplastique élastomérique (TPC-ET). Un exemple de polyaryléthercétone (PAEK) est le produit AM 200® de la société Victrex™. Un exemple de copolyester thermoplastique élastomérique (TPC-ET) est le produit Hytrel® de la société DuPont™.
[0043] Avantageusement, le matériau d’impression a une température de fusion au moins égale à 180°C et au plus égale à 450°C, permettant d’une part d’avoir une tenue thermique en fonctionnement suffisante pour des usages peu sollicitant, et d’autre part une bonne malléabilité lors de la fabrication de la carcasse de l’invention.
[0044] Avantageusement, le matériau d’impression est différent entre au moins deux types de cordons parmi les cordons respectivement de membrane radialement intérieure, de membrane radialement intermédiaire, de membrane radialement extérieure, de structure de liaison et structure de jonction, permettant ainsi de spécifier la rigidité ou la flexibilité pour chacun des éléments de structure. [0045] L’invention a également pour objets une carcasse réalisée selon le procédé de fabrication selon l’invention, et un pneumatique sans air comprenant une telle carcasse.
[0046] D’autres objets, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description qui suit, ainsi qu’à l’aide des dessins annexés, fournis à titre purement illustratif et non limitatif :
- Figure 1 : Vue d’ensemble et en perspective d’un pneumatique sans air comprenant une carcasse réalisée par le procédé de fabrication additive selon l’invention.
- Figure 2 : Vue d’ensemble d’une machine de fabrication additive utilisée pour la mise en œuvre du procédé de l’invention.
- Figure 3 : Vue d’ensemble et de dessus de la première couche déposée sur le plateau de fabrication de la carcasse du pneumatique sans air.
- Figure 4 : Vue en coupe axiale et partielle d’un pneumatique sans air réalisé selon le procédé de l’invention.
- Figure 5 : Vue en coupe circonférentielle et partielle d’une carcasse de pneumatique sans air réalisée selon le procédé de l’invention.
- Figure 6 : Vue en coupe circonférentielle de la première zone d’interpénétration.
- Figure 7 : Vue en coupe circonférentielle de la deuxième zone d’interpénétration.
- Figure 8 : Vue en coupe circonférentielle des troisième et quatrième zones d’interpénétration.
[0047] Dans ce qui suit, à des fins de clarté, la direction horizontale et la direction verticale correspondent à l’orientation naturelle des figures 1 à 7. De même, les termes « haut », « bas », « inférieur », « supérieur » et leurs variantes devront être compris en référence à la direction verticale des figures.
[0048] Tel que cela est visible sur la figure 1, un pneumatique sans air 1 comprend, radial ement de l’intérieur vers l’extérieur :
-une carcasse 24 destinée à coopérer avec une jante ou un moyeu 4, -une bande de roulement 2, destinée à coopérer avec la carcasse 24.
[0049] La carcasse 24 comprend, radial ement de l’intérieur vers l’extérieur : -une structure porteuse 9, destinée à coopérer avec la jante ou le moyeu 4, -une bande de cisaillement 3, destinée à coopérer avec la bande de roulement 2. [0050] La structure porteuse 9 comprend radial ement de l’intérieur vers l’extérieur : -une membrane radialement intérieure 7 destinée à être fixée par des moyens de connexion à la jante ou au moyeu 4, -une structure de liaison 28 destinée à relier la membrane radialement intérieure 7 et la bande de cisaillement 3.
[0051] Les moyens de connexion de la membrane radialement intérieure 7 à la jante ou au moyeu 4 peuvent être, à titre d’exemple, des moyens de collage, de rivetage, de boulonnage ou de frettage.
[0052] La bande de cisaillement 3 comprend, dans un mode de réalisation connu, radialement de l’intérieur vers l’extérieur :
-une membrane radialement intermédiaire 10, en interface avec la structure de liaison, -une structure de jonction 29,
-une membrane radialement extérieure 5, destinée à recevoir la bande de roulement 2 et reliée à la membrane radialement intermédiaire 10 par la structure de jonction 29.
[0053] La bande de roulement 2 peut être fixée à la membrane radialement extérieure 5 de la bande de cisaillement 3 par des moyens de fixation qui peuvent être, à titre d’exemples, des moyens de collage ou de frettage.
[0054] La carcasse 24 est ainsi constituée d’éléments de structure 25 comprenant la membrane radialement intérieure 7, la structure de liaison 28, la membrane radialement intermédiaire 10, la structure de jonction 29 et la membrane radialement extérieure 5.
[0055] La présente invention a pour objet un procédé de réalisation de la carcasse 24 d’un pneumatique sans air 1 mettant en œuvre une machine de fabrication additive 20.
[0056] La figure 2 est une vue d’ensemble d’un exemple de machine de fabrication additive 20 mise en œuvre pour réaliser le procédé selon l’invention. La machine de fabrication additive 20 comprend une buse 12, un plateau de fabrication 14, un système de déplacement horizontal 22 dans tout plan circonférentiel XY, et un système de déplacement vertical 23 selon une direction axiale Z, perpendiculaire à tout plan circonférentiel XY.
[0057] Le système de déplacement horizontal 22 et le système de déplacement vertical 23 permettent de piloter un déplacement relatif de la buse 12 par rapport au plateau de fabrication 14 afin que ladite buse 12 puisse déposer un matériau d’impression 21 en fusion et sous forme de cordons 13 de préférence continus.
[0058] Tout autre type de machine de fabrication additive par déposition d’un cordon 13 d’un matériau d’impression 21 malléable convient, comme, par exemple, des machines dans lesquelles le déplacement relatif de la buse 12 par rapport au plateau de fabrication 14 est réalisé par le déplacement dudit plateau de fabrication 14.
[0059] Selon une première étape du procédé de l’invention, une première couche de ladite carcasse 24, s’étendant selon la direction axiale Z, va être réalisée par le dépôt d’un matériau d’impression 21 sur le plateau de fabrication 14 par la buse 12, pour former, dans un ordre quelconque, des cordons Cl, C2, C3, C4, C5.
[0060] Tel que cela est visible sur les figures 3 et 5, la buse 12 va déposer :
-un cordon de membrane radial ement intérieure Cl, destiné à la fabrication de la membrane radial ement intérieure 7 de la carcasse 24 et ayant une première largeur RI, -un cordon de membrane radialement intermédiaire C2, destiné à la fabrication de la membrane radialement intermédiaire 10 de la carcasse 24 et ayant une deuxième largeur R2,
-un cordon de membrane radialement extérieure C3, destiné à la fabrication de la membrane radialement extérieure 5 de la carcasse 24 et ayant une troisième largeur R3, -un cordon de structure de liaison C4, destiné à la fabrication d’une structure de liaison 28 reliant la membrane radialement intérieure 7 à la membrane radialement intermédiaire 10, par l’intermédiaire d’une pluralité de portions de liaison 26, ledit cordon de structure de liaison C4 ayant une quatrième largeur R4,
-un cordon de structure de jonction C5, destinés à la fabrication d’une structure de jonction 29 reliant la membrane radialement intermédiaire 10 à la membrane radialement extérieure 5 par l’intermédiaire d’une pluralité de portions de jonction 27, ledit cordon de structure de jonction C5 ayant une cinquième largeur R5.
[0061] Tel que cela est illustré sur la figure 6, le cordon de structure de liaison C4 a une pluralité de premières zones interpénétrées ZI avec le cordon de membrane radialement intérieure Cl, lesdites premières zones interpénétrées ZI ayant chacune une première longueur d’arc L1 et, suivant une direction radiale, une première épaisseur maximum El. [0062] Comme le montre la figure 7, le cordon de structure C4 a également une pluralité de deuxièmes zones interpénétrées Z2 avec le cordon de membrane radialement intermédiaire C2, lesdites deuxièmes zones interpénétrées Z2 ayant chacune une deuxième longueur d’arc L2 et, suivant une direction radiale, une deuxième épaisseur maximum E2.
[0063] Tel que cela est visible sur la figure 8, le cordon de structure de jonction C5 a une pluralité de troisièmes zones interpénétrées Z3 avec le cordon de membrane radialement intermédiaire C2, lesdites troisièmes zones interpénétrées Z3 ayant chacune une troisième longueur d’arc L3 et, suivant une direction radiale, une troisième épaisseur maximum E3.
[0064] Comme cela est toujours visible sur la figure 8, le cordon de structure de jonction C5 a également une pluralité de quatrièmes zones interpénétrées Z4 avec le cordon de membrane radialement extérieure C3, lesdites quatrièmes zones interpénétrées Z4 ayant chacune une quatrième longueur d’arc L4 et, suivant une direction radiale, une quatrième épaisseur maximum E4.
[0065] Selon le procédé de l’invention, la buse 12 va ensuite réaliser au moins une couche supplémentaire suivant l’étape (a), les cordons (Cl, C2, C3, C4, C5) de la au moins une couche supplémentaire étant superposés selon une direction axiale Z aux cordons (Cl, C2, C3, C4, C5) de la couche précédente axial ement adjacente avec refusion de l’interface entre la couche précédente et la au moins une couche supplémentaire.
[0066] Tel que cela est visible sur la figure 4, la répétition de l’étape (a) va permettre de réaliser une carcasse 24 monobloc, de hauteur H suivant la direction axiale Z. La hauteur H de la carcasse 24 sera bien évidemment adaptée au type de pneumatique sans air 1 à réaliser et en particulier, ladite hauteur H sera ajustée à la largeur de la bande de roulement 2 du pneumatique sans air 1.
[0067] La refusion de l’interface entre deux couches adjacentes permet d’obtenir une liaison très forte entre chaque couche permettant ainsi de fabriquer des carcasses 24 monoblocs avec des résistances mécaniques élevées.
[0068] La réalisation de zones d’interpénétration Z 1, Z2, Z3 et Z4 lors de la dépose du matériau d’impression 21 permet, d’une part à la structure de liaison 28 d’adhérer parfaitement à la membrane radialement intérieure 7 et à la membrane radialement intermédiaire 10, et d’autre part à la structure de jonction 29 d’adhérer également parfaitement à la membrane radialement intermédiaire 10 et à la membrane radialement extérieure 5.
[0069] Cette parfaite adhésion entre les éléments de structure 25 de la carcasse 24 permet d’obtenir une très grande résistance mécanique et une très bonne résistance à la fatigue de ladite carcasse 24 lors des sollicitations en fonctionnement.
[0070] De préférence, lors de la fabrication d’une couche de la carcasse 24, la buse 12 commence la dépose d’une couche du cordon de membrane radialement intérieure Cl, qui est un cordon délimitant une zone fermée, à un point de départ qui est différent par rapport au point de départ de la couche précédente, afin d’obtenir des zones de jonction situées à des azimuts horizontaux différents entre deux couches adjacentes.
[0071] De la même manière, la dépose d’une couche des autres cordons C2, C3, chacun délimitant aussi une zone fermée, se fait également de préférence avec des points de départ et d’arrivée de la buse 12 différents de la couche précédente, permettant également d’obtenir des zones de jonction, entre les débuts et les fins de cordons, situées selon des azimuts horizontaux différents.
[0072] L’obtention, pour chacune des couches de la carcasse 24, de zones de jonction situées selon des azimuts horizontaux différents pour les cordons délimitant des zones fermées permet de renforcer la résistance mécanique de la carcasse 24 en évitant la propagation d’éventuelles fissures dans lesdites zones de jonction.
[0073] Dans un mode de réalisation particulier, et tel que cela est illustré sur la figure 5, la première largeur RI, la deuxième largeur R2, la troisième largeur R3, la quatrième largeur R4 et la cinquième largeur R5 sont égales entre elles et sont respectivement au moins égales à 0.15 mm et au plus égales à 4 mm, de préférence au moins égales à 4 mm et au plus égales à 2 mm.
[0074] Dans un autre mode de réalisation, il est possible d’optimiser la résistance de chacun des éléments de structure 25 en adaptant les largeurs RI, R2, R3, R4 et R5 desdits éléments de structure 25. En effet, chacun des éléments de structure 25 de la carcasse 24 ayant une forme et une sollicitation différente, il est possible de déterminer au plus juste chacune des largeurs RI, R2, R3, R4 et R5.
[0075] Ces différences d’épaisseurs permettent, en outre, de baisser le poids de la carcasse 24, et de gagner en quantité de matériau déposé et en temps de fabrication.
[0076] Préférentiellement, et telle que cela est visible sur la figure 5, la première épaisseur maximum El, la deuxième épaisseur maximum E2, la troisième épaisseur maximum E3 et la quatrième épaisseur maximum E4 sont égales entre elles.
[0077] Avantageusement, la première épaisseur maximum El est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des première et quatrième largeurs RI, R4, de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des première et quatrième largeurs RI, R4.
[0078] Toujours avantageusement, la deuxième épaisseur maximum E2 est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des deuxième et quatrième largeurs R2, R4, de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des deuxième et quatrième largeurs R2, R4.
[0079] Encore avantageusement, la troisième épaisseur maximum E3 est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des deuxième et cinquième largeurs R2, R5, de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des deuxième et cinquième largeurs R2, R5.
[0080] Toujours avantageusement, la quatrième épaisseur maximum E4 est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des troisième et cinquième largeurs R3, R5, de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des troisième et cinquième largeurs R3, R5.
[0081] Avantageusement, la première longueur d’arc L1 est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des première et quatrième largeurs RI, R4, de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des première et quatrième largeurs RI, R4.
[0082] Encore avantageusement, la deuxième longueur d’arc L2 est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des deuxième et quatrième largeurs R2, R4, de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des deuxième et quatrième largeurs R2, R4.
[0083] Toujours avantageusement, la troisième longueur d’arc L3 est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des deuxième et cinquième largeurs R2, R5, de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des deuxième et cinquième largeurs R2, R5.
[0084] Encore avantageusement, la quatrième longueur d’arc L4 est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des troisième et cinquième largeurs R3, R5, de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des troisième et cinquième largeurs R3, R5.
[0085] Tel que cela est visible sur la figure 5, dans les zones interpénétrées Zl, Z2, Z3, Z4, le cordon d’un élément de structure 25 de la carcasse 24 est tangent avec le cordon de l’élément de structure 25 adjacent. Cette tangence permet de donner aux éléments de structure 25 des géométries adaptées aux types de sollicitations subies par la carcasse 24, améliorant ainsi la résistance mécanique et la résistance à la fatigue desdits éléments de structure 25.
[0086] Tel que cela est bien connu de l’homme du métier, la largeur et la hauteur du cordon d’impression dépendent des dimensions géométriques de la section de sortie de la buse 12 et des paramètres de réglage de la machine de fabrication additive 20.
[0087] Avantageusement, la buse 12 de la machine de fabrication additive 20 pourra être changée pendant la fabrication d’une couche de la carcasse 24 afin de faire coïncider la largeur du cordon déposé aux largeurs RI, R2, R3, R4 et R5 de chacun des cordons Cl, C2, C3, C4 et C5 des éléments de structure 25, permettant d’effectuer un seul passage avec la buse 12 pour réaliser une couche de chacun desdits éléments de structure 25.
[0088] De préférence, la pluralité de portions de liaison 26 comprend au moins deux portions de liaison 26 de motifs différents, chacune des portions de liaison 26 de motif différent étant répartie circonférentiellement selon un pas constant.
[0089] Toujours de préférence, la pluralité de portions de jonctions 27 comprend au moins deux portions de jonctions 27 de motifs différents, chacune des portions de jonction 27 de motif différent étant répartie circonférentiellement selon un pas constant. [0090] Toujours selon le procédé de l’invention, le matériau d’impression 21 est, de préférence, un thermoplastique de type polyaryléthercétones (PAEK), comme par exemple le produit AM200® de la société Victrex™, un thermoplastique de type polyetheretherketone (PEEK), un polyamide aliphatique (PA), un polyetherimide (PEI), un polyimide (PI), un polyester glycolisé (PETG), ou un copolyester thermoplastique élastomérique (TPC-ET) comme, par exemple le produit Hytrel® de la société DuPont™.
[0091] Avantageusement, le matériau d’impression 21 a une température de fusion au moins égale à 180°C et au plus égale à 450°C.
[0092] Avantageusement, le matériau d’impression 21 est différent entre au moins deux types de cordons parmi les cordons respectivement de membrane radialement intérieure Cl, de membrane radialement intermédiaire C2, de membrane radialement extérieure C3, de structure de liaison C4 et de structure de jonction C5. Ainsi, chacun des éléments de structure 25 ayant un besoin fonctionnel différent, par exemple en rigidité ou en flexibilité, il est possible de choisir le matériau ayant les caractéristiques techniques les plus adaptées pour la réalisation de chacun des éléments de structure 25.
[0093] La continuité du cordon de structure de liaison C4 et du cordon de structure de jonction C5 permet de minimiser les phases d’arrêt et de démarrage lors de la dépose des cordons (C4, C5), engendrant ainsi un gain de temps et une meilleure qualité de fabrication de la carcasse du pneumatique sans air.
[0094] Il est possible de généraliser l’invention au cas d’une carcasse 24 du pneumatique sans air 1 comprenant, radialement de l’intérieur vers l’extérieur : -au moins deux structures porteuses 9, la première membrane radialement intérieure 7 de la première structure porteuse 9 étant destinée à être fixée à la jante ou au moyeu 4, chacune des autres membranes radialement intérieure 7 servant d’interface entre chacune des structures de liaison 28,
-et/ou au moins deux bandes de cisaillement 3, la dernière membrane radialement extérieure 5 étant destinée à recevoir la bande de roulement 2, chacune des autres membranes radialement extérieures 5 servant d’interface entre chacune des structures de jonction 29. Le tableau 1 ci-dessous présente les caractéristiques d’un mode de réalisation d’une carcasse 24 destinée à la fabrication d’un pneumatique sans air 1 :
[Tableau 1]
[0095] L’invention a également pour objets une carcasse 24 réalisée selon le procédé de fabrication selon l’invention, et un pneumatique sans air 1 comprenant une telle carcasse 24.

Claims

Revendications Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) d’un pneumatique sans air (1) pour un véhicule, mettant en œuvre une machine de fabrication additive (20) comprenant un plateau de fabrication (14), perpendiculaire à l’axe de révolution de la carcasse (24) ayant une direction axiale Z, et une buse (12), apte à se déplacer selon la direction axiale Z et dans tout plan circonférentiel XY perpendiculaire à la direction axiale Z, ledit procédé de fabrication additive comprenant les étapes successives suivantes : (a) fabrication d’une première couche de ladite carcasse (24), s’étendant selon la direction axiale Z, par dépôt d’un matériau d’impression (21) sur le plateau de fabrication (14) par ladite buse (12), pour former, dans un ordre quelconque, des cordons (Cl, C2, C3, C4, C5) comme suit :
-un cordon de membrane radial ement intérieure (Cl), destiné à la fabrication d’une membrane radialement intérieure (7) de la carcasse (24) et ayant une première largeur (RI),
-un cordon de membrane radialement intermédiaire (C2), destiné à la fabrication d’une membrane radialement intermédiaire (10) de la carcasse (24) et ayant une deuxième largeur (R2),
-un cordon de membrane radialement extérieure (C3), destiné à la fabrication d’une membrane radialement extérieure (5) de la carcasse (24) et ayant une troisième largeur (R3),
-un cordon de structure de liaison (C4), destiné à la fabrication d’une structure de liaison (28) reliant la membrane radialement intérieure (7) à la membrane radialement intermédiaire (10), par l’intermédiaire d’une pluralité de portions de liaison (26), ledit cordon de structure de liaison ayant une quatrième largeur (R4), et ledit cordon de structure de liaison (C4) ayant une pluralité de premières zones interpénétrées (Zl) avec ledit cordon de membrane radialement intérieure (Cl), chacune desdites premières zones interpénétrées (Zl) ayant une première longueur d’arc (Ll) et, suivant une direction radiale, une première épaisseur maximum (El), ledit cordon de structure de liaison (C4) ayant également une pluralité de deuxièmes zones interpénétrées (Z2) avec ledit cordon de membrane radialement intermédiaire (C2), chacune desdites deuxièmes zones interpénétrées (Z2) ayant une deuxième longueur d’arc (L2) et, suivant une direction radiale, une deuxième épaisseur maximum (E2),
-un cordon de structure de jonction (C5), destiné à la fabrication d’ une structure de jonction (27) reliant la membrane radialement intermédiaire (10) à la membrane radialement extérieure (5) par l’intermédiaire d’une pluralité de portions de jonction, ledit cordon de structure de jonction (C5) ayant une cinquième largeur (R5), et ledit cordon de structure de jonction (C5) ayant une pluralité de troisièmes zones interpénétrées (Z3) avec ledit cordon de membrane radialement intermédiaire (C2), chacune desdites troisièmes zones interpénétrées (Z3) ayant une troisième longueur d’arc (L3) et, suivant une direction radiale, une troisième épaisseur maximum (E3), ledit cordon de structure de jonction (C5) ayant également une pluralité de quatrièmes zones interpénétrées (Z4) avec ledit cordon de membrane radialement extérieure (C3), chacune desdites quatrièmes zones interpénétrées (Z4) ayant une quatrième longueur d’arc (L4) et, suivant une direction radiale, une quatrième épaisseur maximum (E4),
(b) réalisation d’au moins une couche supplémentaire réalisée suivant l’étape (a), les cordons (Cl, C2, C3, C4, C5) de la au moins une couche supplémentaire étant superposés selon une direction axiale Z aux cordons (Cl, C2, C3, C4, C5) de la couche précédente axialement adjacente avec refusion de l’interface entre la couche précédente et la au moins une couche supplémentaire. Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon la revendication 1, dans lequel la première largeur (RI), la deuxième largeur (R2), la troisième largeur (R3), la quatrième largeur (R4) et la cinquième largeur (R5) sont égales entre elles. Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel la première largeur (RI), la deuxième largeur (R2), la troisième largeur (R3), la quatrième largeur (R4) et la cinquième largeur (R5) sont respectivement au moins égales à 0.15mm et au plus égales à 4mm et de préférence au moins égales à 0.4mm et au plus égales à 2mm. Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la première épaisseur maximum (El), la deuxième épaisseur maximum (E2), la troisième épaisseur maximum (E3) et la quatrième épaisseur maximum (E4) sont égales entre elles. Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la première épaisseur maximum (El) est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des première et quatrième largeurs (RI, R4), de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des première et quatrième largeurs (RI, R4). Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la deuxième épaisseur maximum (E2) est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des deuxième et quatrième largeurs (R2, R4), de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des deuxième et quatrième largeurs (R2, R4). Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la troisième épaisseur maximum (E3) est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des deuxième et cinquième largeurs (R2, R5), de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des deuxième et cinquième largeurs (R2, R5). Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la quatrième épaisseur maximum (E4) est au moins égale à 2% et au plus égale à 20% de la plus petite des troisième et cinquième largeurs (R3, R5), de préférence au moins égale à 5% et au plus égale à 10% de la plus petite des troisième et cinquième largeurs (R3, R5). Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la première longueur d’arc (Ll) est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des première et quatrième largeurs (RI, R4), de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des première et quatrième largeurs (RI, R4). Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la deuxième longueur d’arc (L2) est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des deuxième et quatrième largeurs (R2, R4), de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des deuxième et quatrième largeurs (R2, R4). Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la troisième longueur d’arc (L3) est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des deuxième et cinquième largeurs (R2, R5), de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des deuxième et cinquième largeurs (R2, R5). Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la quatrième longueur d’arc (L4) est au moins égale à 3 fois et au plus égale à 150 fois la plus petite des troisième et cinquième largeurs (R3, R5), de préférence au moins égale à 10 fois et au plus égale à 60 fois la plus petite des troisième et cinquième largeurs (R3, R5). Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la pluralité de portions de liaison (26) comprend au moins deux portions de liaison (26) de motifs différents, chacune des portions de liaison (26) de motif différent étant répartie circonférentiellement selon un pas constant. Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel la pluralité de portions de jonctions (27) comprend au moins deux portions de jonctions (27) de motifs différents, chacune des portions de jonction (27) de motif différent étant répartie circonférentiellement selon un pas constant. Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel le matériau d’impression (21) est un thermoplastique de type polyaryléthercétones (PAEK), un thermoplastique de type polyetheretherketone (PEEK), un polyamide aliphatique (PA), un polyetherimide (PEI), un polyimide (PI), un polyester glycolisé (PETG), ou un copolyester thermoplastique élastomérique (TPC-ET). Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon la revendication 15, dans lequel le matériau d’impression (21) a une température de fusion au moins égale à 180°C et au plus égale à 450°C. Procédé de fabrication additive d’une carcasse (24) selon la revendication 15, dans lequel le matériau d’impression (21) est différent entre au moins deux types de cordons parmi les cordons respectivement de membrane radialement intérieure (Cl), de membrane radialement intermédiaire (C2), de membrane radialement extérieure (C3), de structure de liaison (C4) et de structure de jonction (C5). Carcasse (24) d’un pneumatique sans air (1) réalisée par la mise en œuvre du procédé de fabrication selon l’une des revendications 1 à 17. Pneumatique sans air (1) comprenant une carcasse (24) selon la revendication 18.
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