Titre : Procédé et système de fabrication d’un objet décoratif formé par l’extrusion à chaud d’au moins un cordon d’une composition à base polymère.

Domaine technique.

[1] L’invention a pour objet un procédé et un système de fabrication d’un objet décoratif formé par l’extrusion à chaud d’au moins un cordon d’une composition à base polymère.

[2] L'invention se rapporte en particulier, mais non exclusivement, au domaine technique des décorations lumineuses temporaires ou permanentes, et de façon plus précise aux décorations lumineuses situées en extérieur, telles que celles installées traditionnellement pour les fêtes ou autres manifestations. L’invention peut également trouver de nombreuses autres applications, par exemple dans le domaine des décorations publicitaires ou pour l’animation de vitrines commerciales.

État de la technique.

[3] On connaît par les documents brevets FR3075313 et FR3069800, au nom de la demanderesse, un procédé de fabrication d’un objet décoratif formé par l’extrusion à chaud d’un cordon d’une composition à base polymère. Ce type de procédé est particulièrement avantageux dans la mesure où il permet d’obtenir un objet dont la forme est complexe, notamment un objet en volume et/ou avec un ou plusieurs contours courbes.

[4] Dans ce procédé, la tête d’extrusion est déplacée selon une trajectoire d’extrusion prédéfinie, de sorte que l’objet décoratif présente des couches d’un même cordon extrudé empilées les unes au-dessus des autres, lesdites couches étant parallèles à un support de réception 20 et définissant des niveaux d’extrusion. La figure 1 schématise des couches d’un cordon C qui s’empile sur quatre couches N1 , N2, N3 et N4 superposées les unes au-dessus des autres, selon le procédé décrit dans FR3075313 et FR3069800. Les flèches à droite de la figure illustrent la trajectoire de la tête d’extrusion 51. Le cordon C est déposé selon une première couche de niveau N1 sur le support 20. Pour former la couche de niveau N2, le cordon C vient se repositionner par-dessus la première couche de niveau N1 et se solidarise à celle-ci lors du refroidissement du cordon. Les autres couches de niveau N3 et N4 viennent se solidariser de la même manière à ce qui a été extrudé au préalable. L’objet 1 est donc réalisé par un seul et même cordon C que l’on extrude selon une trajectoire dans l’espace et qui s’empile par couches successives.

[5] La figure 2 illustre un exemple d’objet décoratif 1 fabriqué selon un procédé décrit dans les documents FR3075313 et FR3069800. Cet objet consiste en une structure de décor lumineux représentant un flocon de neige stylisé installé sur une volute. Une guirlande lumineuse 100 est installée sur chacune des branches 1a, 1 b de la volute. Selon l’enseignement des documents FR3075313 et FR3069800, le flocon de neige et les branches 1a, 1b de la volute présentent le même nombre de couches de cordon extrudé (par exemple quatre couches selon le mode de réalisation de la figure 1 ).

[6] Cela n’est pas totalement satisfaisant dans la mesure où le temps de fabrication de l’objet peut être relativement long et la quantité de matière utilisée relativement importante, selon le nombre de couches empilées.

[7] L’invention vise à remédier à cet état des choses. Aussi, un objectif de l’invention est de proposer un procédé permettant de fabriquer plus rapidement un objet décoratif par l’extrusion à chaud d’au moins un cordon. Un autre objectif de l’invention est de proposer un procédé qui permette de réduire la quantité de matière utilisée pour la fabrication de l’objet décoratif, en comparaison des procédés de l’art antérieur. Encore un autre objectif de l’invention est de proposer un procédé de fabrication d’un objet décoratif formé par l’extrusion à chaud d’au moins un cordon d’une composition à base polymère, qui soit rapide, simple à mettre en œuvre et peu onéreux.

Présentation de l’invention.

[8] La solution proposée par l’invention est un procédé de fabrication d’un objet décoratif formé par l’extrusion à chaud d’au moins un cordon d’une composition à base polymère, comportant les étapes suivantes : - passage d’une composition à base polymère dans une filière d’extrusion depuis une entrée d’alimentation en ladite composition jusqu’à une tête d’extrusion déplaçable de laquelle sort le cordon extrudé, une première couche de cordon extrudé étant déposée sur un support de réception,

- déplacement de la tête d’extrusion selon une trajectoire d’extrusion prédéfinie, de sorte que l’objet décoratif présente des couches d’au moins un cordon extrudé empilées les unes au-dessus des autres, lesdites couches étant parallèles au support de réception et définissant des niveaux d’extrusion Ni.

[9] Ce procédé est remarquable en ce que l’extrusion est réalisée de sorte que l’objet décoratif comprend au moins une première zone présentant un premier nombre de couches et une deuxième zone présentant un deuxième nombre de couches différent dudit premier nombre.

[10] Un objet décoratif comprenant différentes zones présentant chacune un nombre différent de couches est particulièrement avantageux. Cela permet d’ajuster le nombre de couches aux zones de contrainte. En effet, l’objet 1 est susceptible de subir des contraintes de nature et/ou d’intensité différentes dans ses différentes zones. Dans l’exemple de la figure 2, les branches 1a et 1b des volutes peuvent subir des contraintes mécaniques plus importantes que le flocon de neige. Il est alors judicieux de renforcer la rigidité de la volute en augmentant le nombre de couches et/ou d’abaisser le nombre de couches dans la zone du flocon. La zone de la volute peut ainsi être constituée de quatre couches et la zone du flocon de deux couches seulement. On peut alors réduire le nombre de couches dans certaines zones de l’objet de sorte que le gain en termes de temps de fabrication et de matière est significatif.

[11] On entend par l’expression « objet décoratif » un objet qui présente comme finalité la décoration esthétique d’un endroit, intérieur ou extérieur. Bien entendu, cet objet décoratif peut être associé à un ou plusieurs autres éléments visuels tels que par exemple des guirlandes ou des lumières et dans ce cas l’objet décoratif sert également de support pour ces éléments associés à l’objet décoratif. [12] D’autres caractéristiques avantageuses de l’invention sont listées ci- dessous. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Chacune de ces caractéristiques contribue, le cas échéant, à la résolution de problèmes techniques spécifiques définis plus avant dans la description et auxquels ne participent pas nécessairement les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Ces dernières peuvent faire l’objet, le cas échéant, d’une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires :

- Selon un mode de réalisation, le premier nombre de couches dans la première zone est supérieur ou égal à 1 , et le deuxième nombre de couches dans la deuxième zone est supérieur ou égal à 3.

- Selon un premier mode de réalisation, le procédé comprend une étape consistant à équiper la tête d’extrusion d’un obturateur mobile entre une position ouverte autorisant la sortie du cordon de ladite tête et une position fermée empêchant la sortie du cordon de ladite tête.

- Selon une caractéristique avantageuse du premier mode de réalisation, pour extruder une couche de niveau N dans la première zone depuis une couche de niveau M dans la deuxième zone, tel que M supérieur ou égal à N+1 , les étapes suivantes sont réalisées : - placer l’obturateur en position fermée après la fin de l’extrusion de la couche de niveau M dans la deuxième zone ; - déplacer la tête d’extrusion depuis la deuxième zone vers une position d’extrusion située en vis-à-vis d’une couche de niveau N-1 de la première zone, l’obturateur étant maintenu dans la position fermée ; - lorsque la tête d’extrusion est positionnée dans la position d’extrusion de la première zone, placer l’obturateur en position ouverte et extruder la couche de niveau N en la déposant sur la couche de niveau N-1 de ladite première zone.

- Selon une caractéristique avantageuse du premier mode de réalisation, pour extruder une couche de niveau N dans la deuxième zone depuis une couche de niveau M dans ladite deuxième zone, tel que M supérieur ou égal à N+2, les étapes suivantes sont réalisées : - placer l’obturateur en position fermée après la fin de l’extrusion de la couche de niveau M ; - déplacer la tête d’extrusion vers une position d’extrusion située en vis-à- vis d’une couche de niveau N-1 de ladite deuxième zone, l’obturateur étant maintenu dans la position fermée ; - lorsque la tête d’extrusion est positionnée dans la position d’extrusion de la deuxième zone, placer l’obturateur en position ouverte et extruder la couche de niveau N en la déposant sur la couche de niveau N-1 de ladite deuxième zone.

- Selon une caractéristique avantageuse du premier mode de réalisation, pour extruder une couche de niveau M dans la deuxième zone depuis une couche de niveau N dans ladite deuxième zone, tel que M supérieur ou égal à N+2, les étapes suivantes sont réalisées : - placer l’obturateur en position fermée après la fin de l’extrusion de la couche de niveau N ; - déplacer la tête d’extrusion vers une position d’extrusion située en vis-à- vis d’une couche de niveau M-1 de la deuxième zone, l’obturateur étant maintenu dans la position fermée ; - lorsque la tête d’extrusion est positionnée dans la position d’extrusion de la deuxième zone, placer l’obturateur en position ouverte et extruder la couche de niveau M en la déposant sur la couche de niveau M-1 de ladite deuxième zone.

- Selon un deuxième mode de réalisation, le procédé comprend une étape consistant à solidariser la tête d’extrusion à un bras de manipulation robotisé de sorte que ladite tête puisse être inclinée d’un angle compris entre 0° et 90° par rapport à une normale du support de réception.

- Selon une caractéristique avantageuse du deuxième mode de réalisation, au moins dans la deuxième zone les couches sont extrudées de manière à présenter des bordures adjacentes et dans lequel pour extruder une couche de niveau N dans la deuxième zone depuis une couche de niveau M dans ladite deuxième zone, tel que M supérieur ou égal à N+2, les étapes suivantes sont réalisées :- après la fin de l’extrusion de la couche de niveau M, orienter la tête d’extrusion perpendiculairement aux bordures ; - déplacer la tête d’extrusion de manière à extruder un cordon le long des bordures, depuis la couche de niveau M, jusqu’à atteindre une position d’extrusion de la couche de niveau N, laquelle position est située en vis-à-vis d’une couche de niveau N-1 de la deuxième zone ; -orienter la tête d’extrusion perpendiculairement à la couche de niveau N-1 et extruder la couche de niveau N en la déposant sur ladite couche de niveau N-1.

- Selon un mode de réalisation, la tête d’extrusion présente un diamètre D d’extrusion, l’extrusion d’une couche de niveau N étant réalisée en déposant un cordon sur une couche de niveau N-1 , ladite tête étant placée à une distance H de ladite couche de niveau N-1 , H étant égal à D +/- 10%.

[13] Un autre aspect de l’invention concerne un système de fabrication d’un objet décoratif formé par l’extrusion à chaud d’au moins un cordon d’une composition à base polymère, comportant :

- une filière d’extrusion disposant à une extrémité d’une entrée d’alimentation et à l’autre extrémité d’une tête d’extrusion, ladite filière étant alimenté avec au moins une composition à base polymère sortant sous la forme d’un cordon extrudé par ladite tête d’extrusion,

- un support de réception sur lequel est déposée une première couche de cordon extrudé,

- la tête d’extrusion est déplaçable selon une trajectoire d’extrusion prédéfinie, de sorte que l’objet décoratif présente des couches d’au moins un cordon extrudé empilées les unes au-dessus des autres, lesdites couches étant parallèles au support de réception et définissant des niveaux d’extrusion,

- une unité de gestion détermine la trajectoire de la tête d’extrusion de sorte que l’extrusion soit réalisée pour que l’objet décoratif comprenne au moins une première zone présentant un premier nombre de couches et une deuxième zone présentant un deuxième nombre de couches différent dudit premier nombre.

Brève description des fiqures.

[14] D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d’un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels :

[Fig. 1] précitée schématise un empilement de couches d’un cordon extrudé.

[Fig. 2] précitée est une vue schématique d’un objet décoratif.

[Fig. 3] schématise un premier exemple d’empilement de couches dans deux zones distinctes d’un objet décoratif obtenu selon un procédé conforme à l’invention.

[Fig. 4] schématise un deuxième exemple d’empilement de couches dans deux zones distinctes d’un objet décoratif obtenu selon un procédé conforme à l’invention.

[Fig. 5] schématise un troisième exemple d’empilement de couches dans deux zones distinctes d’un objet décoratif obtenu selon un procédé conforme à l’invention.

[Fig. 6] schématise un quatrième exemple d’empilement de couches dans deux zones distinctes d’un objet décoratif obtenu selon un procédé conforme à l’invention.

[Fig. 7] est une vue de côté d’un système de fabrication conforme à la présente invention.

[Fig. 8] est une vue de dessus du système visible sur la figure 7.

[Fig. 9] est une autre vue de côté du système visible sur la figure 7.

[Fig. 10] est une vue en perspective du système visible sur la figure 7.

[Fig. 11] est une variante de réalisation d’un système de fabrication conforme à la présente invention.

Description des modes de réalisation.

[15] Le procédé et le système objet de l’invention permettent de réaliser des objets décoratifs, notamment des supports de décors tels que des décors lumineux.

Ces décors comportent chacun un objet rigide formant cadre support, et sur laquelle est installée une ou plusieurs guirlandes lumineuses. [16] Sur la figure 2 et comme indiqué précédemment, l’objet décoratif 1 consiste en un flocon de neige stylisé installé sur une volute. À titre d’exemple, sa longueur est comprise entre 50 centimètres (cm) et deux mètres tandis que sa largeur est comprise entre vingt centimètres et un mètre. Un tel objet est formé de différentes couches de cordon(s) extrudé(s), et ces cordons extrudés présentent tous une épaisseur sensiblement identique, préférentiellement comprise entre 3 mm et 10 mm. Cet objet 1 peut être attaché à un câble ou fixé à un poteau ou un mur pour une installation extérieure, par exemple dans une rue ou sur la façade d’un monument, ou encore à l’intérieur d’une habitation.

Une ou plusieurs guirlandes lumineuses 1000 peuvent être fixées sur cet objet 1 , par exemple au moyen d’attaches rapides, telles que des colliers de serrage du type Rislan®.

Choix de la composition à base polymère.

[17] Conformément à l’invention, l’objet 1 est obtenu par l’extrusion à chaud d’une composition à base polymère. Selon un mode de réalisation, cette composition consiste en une matrice polymère comportant au moins 70% en poids, avantageusement au moins 95% en poids, d’acrylonitrile butadiène styrène (ABS), d’acide polylactique (polyester PLA) ou de polycarbonate (PC).

[18] Selon un autre mode de réalisation, la composition à base polymère consiste en du polyéthylène téréphtalate (PET) recyclé, ou un mélange de PET recyclé et de PET non recyclé. On entend par l’expression « mélange de PET recyclé et de PET non recyclé » un mélange à base de polyéthylène téréphtalate recyclé, par exemple issu du recyclage de bouteilles, incorporant ou incluant un ajout de PET non recyclé, c’est-à-dire non issu d’un processus de recyclage, provenant d’une synthèse directe de polyéthylène téréphtalate. L’utilisation de PET recyclé permet de recycler une partie de ce plastique abondamment utilisé à l’heure actuelle, notamment dans les bouteilles. Ainsi, on peut créer un objet décoratif, facile à produire, et vertueux au regard des considérations écologiques. Ce PET non recyclé peut consister en du PET dit « vierge » ou du PET-G, Polyéthylène Téréphtalate modifié glycol (« polyethylene terephthalate glycol-modified ») et ce PET non recyclé peut présenter en tout ou partie du PET vierge et/ou du PET-G. Autrement dit, le PET non recyclé peut consister lui-même en un mélange PET, typiquement un mélange de PET et de PET-G, ou consister intégralement en du PET-G. Selon un mode de réalisation avantageux, un mélange de PET recyclé et de PET (non recyclé) présente au moins 50% en poids de PET recyclé, préférentiellement au moins 70% en poids de PET recyclé. Et selon un mode préféré de réalisation, la composition présente au moins 99% en masse de PET et les quantités résiduelles suivantes :

- au plus 50 ppm de Polychlorure de vinyle, avantageusement au plus 10 ppm de Polychlorure de vinyle.

- au plus 100 ppm d’eau, avantageusement d’au plus 10 ppm d’eau, et

- au plus 30 ppm de Polyéthylène.

[19] Le restant inférieur à 1% en poids de la composition polymère peut consister en un polyester tel que par exemple un PLA (polymère d’acide polylactique) ou un PCL (Polycaprolactone).

[20] La teneur en eau est déterminée par un titrage Karl Fischer tandis que la teneur en PVC (Polychlorure de vinyle) et en PE (Polyéthylène) peuvent être obtenue par différents procédés connus de l’homme du métier et qui donnent des résultats identiques ou quasi-identiques, en particulier l’ASTM D5991-17 (procédé C ou D) de 2017 pour le PVC et l’ISO 11542-1 de 2001 ou encore l’ISO 1133-1 de 2011 pour le PE.

[21 ] De telles compositions à base polymère permettent d’obtenir un objet décoratif 1 avec de très bonnes qualités esthétiques et mécaniques (notamment en termes de retrait, de Module d’Yong et d’élongation à la rupture), et des propriétés physico chimiques optimums pour les usages variés, dans un environnement souvent très rigoureux.

[22] La composition pourra comprendre un certain(s) nombre(s) d’additif(s) ou de composant(s) destiné(s) à conférer des propriétés particulières additionnelles et/ou à améliorer les propriétés intrinsèques de la composition. Ces additifs ou composants sont présents dans le mélange « composition à base polymère - additif/composant » à hauteur d’au plus 40% en poids dudit mélange, préférentiellement d’au plus 10% en poids dudit mélange, et très préférentiellement d’au plus 5% en poids dudit mélange. Cet additif peut consister en des plastifiants, des promoteurs d’adhésion, des stabilisants/absorbeurs d’UV, des antioxydants, des retardateurs de flamme, de pigments/colorants/azurants et/ou de charges. Ainsi, préalablement à l’étape d’extrusion des cordons, on peut mélanger la composition à base de polymère selon l’invention avec au moins un additif de manière à former un mélange final, présentant des propriété(s) et/ou fonction(s) additionnelle(s).

[23] Lorsque l’objet décoratif est destiné à rester en extérieur pendant une longue période dans des régions ensoleillées du globe, le rayonnement UV (Ultra-Violet) est susceptible d’entraîner un léger jaunissement de la composition à base de polymère utilisée de sorte que des stabilisants UV et des absorbeurs UV tels que le benzotriazole, le benzophénone et les autres amines encombrés, peuvent avantageusement être ajoutés afin d’assurer la transparence ou une coloration invariante de l’objet décoratif durant toute sa durée de vie. Ces composés peuvent être par exemple à base de benzophénone ou de benzotriazole. On peut les ajouter dans des quantités inférieures à 10% en masse de la masse totale de la composition et préférentiellement de 0,1 à 5%.

Description du système de fabrication.

[24] Les figures 7 à 11 s’attachent à montrer les éléments d’un système de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins un cordon extrudé de la composition à base polymère précitée. Ces éléments permettent la mise en œuvre du procédé selon l’invention de sorte qu’une caractéristique liée au système trouve à s’appliquer au procédé, et inversement.

[25] Pour faire fondre la composition, une filière d’extrusion 50 la chauffe. Un cordon sort alors de la tête d’extrusion 51 en milieu ambiant. L’extrusion se faisant en milieu ambiant et non pas en atmosphère contrôlée et/ou dans une enceinte fermée, les paramétrages liés aux températures d’extrusion et de refroidissement décrits plus avant dans la description sont particulièrement complexes à maîtriser pour assurer une bonne répétabilité du procédé à un niveau industriel.

[26] Il est avantageux de régler la température de chauffage de manière à ce que le cordon ne sorte pas en fusion, ou dans un état liquide, mais plutôt dans un état pâteux. [27] Pour la composition à matrice polymère précitée, les meilleurs résultats pour industrialiser le procédé sont obtenus lorsque la température du cordon extrudé, à la sortie de la tête d’extrusion 51, est comprise entre 180°C et 260°C, préférentiellement entre 200°C et 240°C. Pour une composition comprenant du polyéthylène téréphtalate (PET) recyclé, ou un mélange de PET recyclé et de PET non recyclé, les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la température du cordon extrudé, à la sortie de la tête d’extrusion 51, est comprise entre 200°C et 300°C, préférentiellement entre 200°C et 230°C et très préférentiellement à 215°C (+/- 5°C).

[28] Le cordon extrudé présente avantageusement une largeur comprise entre 5 mm et 10 mm, préférentiellement entre 6 mm et 8 mm, et très préférentiellement de 7 mm (+/- 0,5 mm). Et avantageusement une hauteur comprise entre 2 mm et 10 mm, préférentiellement entre 3 mm et 5 mm, et très préférentiellement de 4 mm (+/- 0,5 mm). Lorsque le cordon sort de la tête d’extrusion 51, il présente une section circulaire, mais suite à sa dépose sur le support de réception 20, il s’aplatit pour présenter in fine une largeur plus importante que sa hauteur, selon les données présentées ci-dessus.

[29] Un tel cordon est ainsi relativement fin tout en étant suffisamment mécaniquement résistant. La largeur et/ou la hauteur du cordon extrudé dépendent notamment du diamètre d’ouverture de la tête d’extrusion 51 et de la distance ou hauteur à laquelle ladite tête d’extrusion se situe de la surface du support de réception 20 (pour la première couche) ou de la dernière couche de cordons extrudée (pour une structure multicouche). On obtient un cordon ayant une très bonne tenue mécanique lorsque la distance ou hauteur d’extrusion correspond (au moins sensiblement, par exemple +/- 10%) au diamètre d’ouverture de la tête d’extrusion 51. La hauteur du cordon correspond alors à la hauteur d’extrusion. Le diamètre d’ouverture de la tête d’extrusion 51 est préférentiellement fixe, mais peut être variable pendant la durée d’extrusion de l’objet 1. Dans l’hypothèse où ce diamètre d’ouverture est variable ou différent au cours de la fabrication de l’objet décoratif 1 , le rapport préféré défini précédemment entre la distance ou hauteur d’extrusion et le diamètre d’ouverture de la tête d’extrusion, reste valable. Ainsi, si on modifie le diamètre d’ouverture au cours de la fabrication, alors la distance ou hauteur d’extrusion est modifiée en conséquence.

[30] De manière générale et de façon préférée, si la tête d’extrusion 51 présente un diamètre D d’extrusion, l’extrusion d’une couche de niveau N est réalisée en déposant un cordon sur une couche de niveau N-1 , ladite tête étant placée à une distance H de ladite couche de niveau N-1, H étant égal à D +/- 10%.

[31 ] Selon un mode de réalisation, la tête d’extrusion 51 est solidarisée à un moyen de déplacement. Sur la figure 7, ce moyen de déplacement est un bras de manipulation robotisé 30. La tête d’extrusion 51 est solidarisée à ce bras robotisé 30, qui la déplace longitudinalement, transversalement et éventuellement verticalement. Le bras 30 est un bras articulé à 3 axes ou, préférentiellement, un bras articulé à 6 axes.

[32] Un tel bras articulé permet de déplacer en translation la tête d’extrusion 51 selon les axes X (abscisse), Y (ordonnée) et Z (côte) d’un repère cartésien, ou repère orthonormé. La tête d’extrusion 51 reste orientée verticalement, pour garder la direction d’extrusion perpendiculaire à la surface du support de réception 20 et/ou perpendiculaire à une couche de niveau. Un bras articulé 3 axes permet de réaliser des objets relativement complexes, en 2D ou 3D, avec un ou plusieurs contours courbes, comme celle illustrée sur la figure 1. Un bras articulé 6 axes, en plus des translations précitées, permet en outre une rotation de la tête d’extrusion 51 selon chacun des axes X, Y et Z. La tête d’extrusion 51 peut ainsi être orientée dans n’importe quelle position, ce qui est un avantage comme expliqué plus avant dans la description.

[33] Dans l’exemple des figures 7 à 10, le bras robotisé 30 comprend : une base 32 montée mobile en rotation selon un axe vertical sur un socle 35 ; un bras principal 31 monté mobile en rotation selon un axe horizontal sur la base 32 ; un avant-bras 33 monté mobile en rotation selon un axe horizontal sur le bras principal 31. Une articulation permet d’assembler une tête d'accouplement 34 à l'extrémité de distale l’avant-bras 33, laquelle tête coopère avec un organe d'accouplement 30 de la filière d’extrusion 50. Les liaisons entre la base 30 et le socle 35, entre le bras principal 31 et la base 35, entre l’avant-bras 33 et le bras principal 31 , et entre l’avant-bras 33 et la tête d'accouplement 34, forment les articulations du bras robotisé 30.

[34] Les dimensions du bras principal 31 et de l’avant-bras 33 sont adaptées à l’usage du bras robotisé 30, c’est-à-dire à la fabrication de l’objet 1 sur le support de réception 20.

[35] Des moyens d'actionnement, du type vérins et/ou moteurs rotatifs, disposés au niveau de ces articulations, produisent des mouvements de translation et éventuellement de rotation de la tête d’extrusion 51.

[36] La direction et la vitesse de déplacement du bras robotisé 30 sont pilotées par une unité de gestion électronique. Cette unité de gestion se présente notamment sous la forme d’un ordinateur portable ou fixe, pourvu notamment d’un processeur, microprocesseur ou CPU (pour Central Processing Unit) et d’une mémoire, dans laquelle est enregistré un logiciel dont les instructions, lorsqu’elles sont exécutées par le processeur, microprocesseur ou CPU, permettent de commander le déplacement de la tête d’extrusion 51 dans l’espace. Le terme « logiciel » peut être compris comme : application informatique, programmes informatiques ou software. Par souci de clarté, il faut comprendre au sens de l’invention que « le bras robotisé 30 fait quelque chose » signifie « le logiciel exécuté par le processeur, microprocesseur ou CPU de l’unité de gestion électronique fait quelque chose ». En particulier, les instructions du logiciel permettent de réaliser les opérations d’extrusion en couches du procédé selon l’invention.

[37] Selon un mode de réalisation, le bras robotisé 30 est piloté de sorte que la vitesse de déplacement de la tête d’extrusion 51 soit compris entre 50 mm/s et 110 mm/s, cette vitesse dépendant notamment de la viscosité du cordon extrudé. Une vitesse de déplacement comprise entre 50 mm/s et 60 mm/s est préférée, cette plage de vitesse permettant d’obtenir un cordon d’aspect lisse particulièrement esthétique, notamment lorsque sa viscosité en sortie de la tête d’extrusion 51 est comprise entre 400 et 450 Pascal par seconde définie selon la norme ISO 11443.

[38] L’unité de gestion électronique gère aussi la filière d’extrusion 50, c’est-à-dire en particulier l’alimentation en composition à base polymère et le débit d’extrusion. [39] Le déplacement de la tête d’extrusion 51 selon une trajectoire prédéfinie, permet de fabriquer un objet 1 par ajout de matière (fabrication additive), et plus particulièrement par un ou plusieurs cordons de matière thermoplastique extrudée qui, le cas échéant, s’empile en couches. Ces couches peuvent être empilées les unes au-dessus des autres et éventuellement accolées les unes à côté des autres. Cet empilement crée le volume de l’objet. La trajectoire de la tête d’extrusion 51 selon les axes X et Y, et éventuellement Z, permet de réaliser les contours courbes de l’objet 1.

[40] Selon un mode de réalisation, un concepteur dessine l’objet 1 grâce à un outil de conception assistée par ordinateur (CAO). Le fichier obtenu est traité par le logiciel enregistré dans la mémoire de l’unité de gestion, qui organise la trajectoire de la tête d’extrusion 51 pour la réalisation de l’objet 1. Le bras robotisé 30 est piloté selon cette trajectoire, de sorte que l’extrusion est réalisée jusqu'à obtenir l’objet 1 final. L’objet 1 est ainsi obtenu de manière rapide, précise et avec une répétabilité optimale. Lorsque l’objet 1 comprend une pluralité de couches de cordons extrudés, chaque couche successive, après la première couche, forme alors le support de réception de la couche de cordon extrudé suivante.

[41] La figure 11 illustre une variante de réalisation où la tête d’extrusion 51 est solidarisée à un chariot 8 qui est mobile selon les axes X, Y et Z d’un repère cartésien. Le chariot 8 est par exemple monté mobile sur une première glissière - ou rail - 80 d’axe X. Cette première glissière est elle-même montée mobile sur une seconde glissière 81 d’axe Y. Un mécanisme d’entrainement, par exemple du type à crémaillère ou à vérin, piloté par l’unité de gestion précitée, permet de translater le chariot 8 sur la première glissière 80, et de translater ladite première glissière sur la seconde glissière 81. On peut ainsi déplacer longitudinalement et transversalement la tête d’extrusion 51 par rapport à la surface du support 20. Le déplacement vertical de la tête d’extrusion 51 (selon l’axe Z) est rendu possible en montant la seconde glissière 81 mobile en translation sur des guides verticaux 83. Un mécanisme d’entrainement, par exemple du type à crémaillère ou à vérin, piloté par l’unité de gestion précitée, permet de translater la seconde glissière 81 le long des guides verticaux 83. Un résultat similaire est obtenu en solidarisant la tête d’extrusion 51 à un pont roulant. [42] Selon une autre variante de réalisation, la tête d’extrusion 51 est fixe et c’est le support 20 qui est déplacé. C’est dans ce cas le support 20 qui est solidarisé à un moyen de déplacement du type bras robotisé 30 ou chariot 8 précité, le déplacement dudit plateau étant piloté par l’unité de gestion.

[43] Selon un mode préféré de réalisation, le cordon extrudé est déposé sur le support de réception 20 (ou sur une couche inférieure) par l’effet de la gravitation. On doit noter ici que l’expression « effet de la gravitation » concernant le cordon extrudé renvoie au fait que le déplacement du cordon extrudé, depuis sa sortie de la tête d’extrusion 51 jusqu’au support de réception 20, est principalement contraint ou dirigé par le poids dudit cordon. Cet effet est rendu possible en particulier par le fait que la tête d’extrusion 51 est disposée ou orientée verticalement, autrement dit dans la direction d’application de la force gravitationnelle. Bien entendu, il faut considérer également la poussée exercée par la filière d’extrusion 50 sur le cordon extrudé, autrement dit l’énergie cinétique de ce dernier en sortie de la tête d’extrusion 51 , mais cette force ou cette énergie cinétique est également orientée dans la direction, et le sens, de la force gravitationnelle.

Description du support de réception

[44] Comme on peut le voir notamment sur la figure 4, dans l’exemple choisi pour illustrer l’invention, ce support de réception 20 se présente sous la forme d’un L, avec deux portions rectangulaires 21 , 22 de forme et de dimensions sensiblement identiques s’étendant perpendiculairement l’une par rapport à l’autre. Ces deux portions rectangulaires 21, 22 forment chacune les portions d’extrémités du support de réception 20 tandis qu’une portion carrée 23 est disposée à l’angle de jonction formé entre ces deux portions d’extrémités 21, 22. À titre d’exemple, les portions d’extrémités 21, 22, rectangulaires, présentent une longueur comprise entre 50 cm et 2 m et une largeur comprise entre 50 cm et 150 cm. La portion de jonction 23 est un carré d’une longueur comprise entre 50 cm et 150 cm, étant considéré que la largeur des portions d’extrémités 21, 22 est avantageusement égale à la longueur du côté de la portion de jonction 23 de manière à ce que les bords d’extrémités du support de réception 20 soient bien continus et essentiellement linéaires ou rectilignes. [45] Selon un mode de réalisation, ce support de réception 20 présente une épaisseur comprise entre 5 mm et 30 cm. Des fonctions secondaires de ce support de réception 20 consistent à réceptionner le cordon extrudé sans que ce dernier n’adhère au support de réception 20, ni bien entendu ne soit déformé ou dégradé par ce dernier.

[46] Considérant ce support de réception 20, un aspect important réside dans sa localisation autour du bras robotisé 30, ou au moins en partie autour de ce bras robotisé 30. Ainsi, ici le support de réception 20 présente une forme générale en L, le bras robotisé 30 étant situé à proximité de la portion de jonction 23 sensiblement à égale distance des portions d’extrémité 21 , 22. On peut également prévoir que le support de réception 20 se présente sous la forme générale d’un cadre carré ou circulaire entourant le bras robotisé 30, ce dernier étant complètement entouré ou ceinturé par le support de réception 20. Enfin, le support de réception 20 peut présenter une forme générale en I ou encore une forme générale en U avec trois côtés entourant le bras robotisé 30.

[47] Selon un mode de réalisation, le support de réception 20 est monté sur un piétement de surélévation 40 qui permet de placer le support de réception 20 à une hauteur du sol comprise entre vingt centimètres et un mètre, de manière à s’adapter aux dimensions du bras robotisé 30 et à faciliter la prise et la manutention de l’objet 1 réalisée sur le support 20.

[48] Le support 20 peut intégrer un circuit de refroidissement ou de chauffage 200 visible sur la figure 8, et qui va permettre de refroidir ou de chauffer ledit support.

Description du procédé de fabrication selon l’invention.

[49] Selon l’invention, l’extrusion est réalisée de sorte que l’objet décoratif 1 comprend au moins une première zone présentant un premier nombre de couches et une deuxième zone présentant un deuxième nombre de couches différent dudit premier nombre. L’invention n’est pas limitée à un objet présentant deux zones distinctes, l’objet pouvant comprendre un nombre supérieur de zones présentant chacune un nombre de couches qui lui est propre.

[50] Sur la figure 3, l’objet 1 comprend une première zone Z1 présentant deux couches N1 , N2 et une deuxième zone Z2 présentant quatre couches N1 , N2, N3, N4. Chaque couche étant parallèles au support de réception 20 et définissant un niveau d’extrusion. Les flèches de la figure 3 illustrent la trajectoire de la tête d’extrusion 51.

[51] Selon un mode de réalisation, le nombre de couches dans la première zone Z1 est supérieur ou égal à 1 , par exemple compris entre 1 et 4. Et le nombre de couches dans la deuxième zone Z2 est supérieur ou égal à 3, par exemple compris entre 3 et 10. Ces zones sont définies notamment en fonction des contraintes mécaniques auxquelles sera soumis l’objet 1 lors de son usage et/ou lors de son transport. Les zones les plus contraintes auront davantage de couches que les zones moins contraintes de façon à leur conférer davantage de rigidité. Dans l’exemple de la figure 3, la zone Z2 sera plus contrainte que la zone Z1 de sorte que le nombre de couches dans ladite deuxième zone est supérieur à celui dans ladite première zone.

[52] Sur la figure 4, la première zone Z1 présente trois couches N1 , N2, N3 et la deuxième zone Z2 présente quatre couches N1 , N2, N3, N4. Les flèches de la figure 4 illustrent la trajectoire de la tête d’extrusion 51. On commence par extruder les deux premières couches N1 et N2 dans la première zone 1 et dans la deuxième zone Z2, puis on extrude les couches N3 et N4 dans ladite seconde zone pour enfin extruder la troisième couche N3 dans ladite première zone. En pratique, cette trajectoire peut typiquement être déterminée par l’unité de gestion afin d’optimiser les déplacements de la tête d’extrusion.

[53] Avec le procédé décrit dans les documents FR3075313 et FR3069800, l’extrusion de la couche N4 dans la seconde zone Z2 puis le l’extrusion de la couche N3 dans la première zone Z1 peut être complexe. En effet, l’extrusion d’une couche ne se fait qu’en déposant le cordon sur une couche de niveau inférieur. Par exemple, une couche de niveau M dans la seconde zone Z2 (ex : N4) ne peut être extrudée que sur une couche de niveau M-1 (ex : N3) dans ladite seconde zone. Il n’est pas possible de passer directement d’une couche de niveau M (ex : N4) à une couche de niveau M-2 (ex : N2). En effet, si la hauteur d’extrusion devient trop importante (notamment supérieure au diamètre de la tête d’extrusion et/ou supérieure à l’épaisseur du cordon), le cordon tombe de trop haut et s’étale ou forme des ondulations, ce qui n’est pas esthétiquement acceptable.

[54] Ainsi, en appliquant le procédé décrit dans les documents FR3075313 et FR3069800, l’extrusion de la couche N3 dans la première zone Z1 suite à l’extrusion de la couche N4 dans la deuxième zone Z2 est réalisée de la façon suivante. Depuis la couche N4, le cordon est extrudé sur la couche N3, puis sur la couche N2 de ladite deuxième zone. Il doit ensuite atteindre la couche de niveau N2 dans la première zone Z1 pour enfin être extrudé de façon à créer la couche N3 dans ladite première zone. Cela contribue à augmenter le temps d’extrusion et la quantité de matière. Des caractéristiques préférées de l’invention permettent de résoudre ce problème.

Premier mode de réalisation

[55] Selon un premier mode de réalisation illustré sur les figures 4 et 5, la tête d’extrusion 51 est équipée d’un obturateur 510 mobile entre une position ouverte autorisant la sortie du cordon de ladite tête et une position fermée empêchant la sortie du cordon de ladite tête. Le déplacement de l’obturateur 510 est piloté par l’unité de gestion. On peut par exemple utiliser un obturateur à guillotine.

[56] L’extrusion de la couche N3 dans la première zone Z1 suite à l’extrusion de la couche N4 dans la deuxième zone Z2 est alors réalisée de la façon suivante. On place l’obturateur 510 en position fermée après la fin de l’extrusion de la couche de niveau N4 dans la deuxième zone Z2. On déplace ensuite la tête d’extrusion 51 depuis la deuxième zone Z2 vers une position d’extrusion située en vis-à-vis de la couche de niveau N2 de la première zone Z1. Lorsque la tête d’extrusion 51 est positionnée dans la position d’extrusion de la première zone Z1 , l’obturateur 510 est placé en position ouverte et on extrude la couche de niveau N3 en la déposant sur la couche de niveau N2 de ladite première zone. On peut donc déplacer directement la tête d’extrusion de la couche N4 de la deuxième zone Z2 vers la position d’extrusion située dans la première zone, sans avoir à repasser par les niveaux intermédiaires et sans avoir à extruder de cordon. Le temps d’extrusion et la quantité de matière sont donc fortement réduits. [57] Sur la figure 5, la première zone Z1 présente deux couches N1 , N2 et la deuxième zone Z2 présente quatre couches N1 , N2, N3, N4, plus une deuxième couche de niveau N2 référencée N2’. Les flèches de la figure 5 illustrent la trajectoire de la tête d’extrusion 51 déterminée par l’unité de gestion afin d’optimiser les déplacements de la tête d’extrusion 51. On commence par extruder une première couche N1 dans la deuxième zone Z2, puis une première couches N1 et N2 dans la première zone 1 et dans la deuxième zone Z2, puis on extrude les couches N3 et N4 dans ladite seconde zone pour enfin extruder la couche N2’ dans ladite deuxième zone.

[58] L’extrusion de la couche N2’ est réalisée de la façon suivante. On place l’obturateur 510 en position fermée après la fin de l’extrusion de la couche de niveau N4 dans la deuxième zone Z2. On déplace ensuite la tête d’extrusion 51 vers une position d’extrusion située en vis-à-vis de la couche de niveau N1 de la deuxième zone Z2, l’obturateur 510 étant maintenu dans la position fermée. Lorsque la tête d’extrusion 51 est positionnée dans la position d’extrusion, l’obturateur 510 est placé en position ouverte et on extrude la couche de niveau N2’ en la déposant sur la couche de niveau N1 de la deuxième zone Z2.

[59] Des étapes similaires sont mises en œuvre si après avoir extrudé la couche N2’, on devait extruder une couche de niveau N5 dans la deuxième zone Z2. On place l’obturateur 510 en position fermée après la fin de l’extrusion de la couche N2’. On déplace ensuite la tête d’extrusion 51 vers une position d’extrusion située en vis-à-vis de la couche de niveau N4 de la deuxième zone Z2, l’obturateur 510 étant maintenu dans la position fermée. Lorsque la tête d’extrusion 51 est positionnée dans la position d’extrusion, l’obturateur 510 est placé en position ouverte et on extrude la couche de niveau N5 en la déposant sur la couche de niveau N4 de la deuxième zone Z2.

Deuxième mode de réalisation

[60] Selon un deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 6, la tête d’extrusion 51 est solidarisée au bras de manipulation précité (30) de sorte que ladite tête puisse être inclinée d’un angle « a » compris entre 0° et 90° par rapport à une normale du support de réception 20. Cela est notamment possible en utilisant un bras robotisé à 6 axes. En d’autres termes, la tête d’extrusion est capable non seulement d’extruder perpendiculairement au support 20, mais également parallèlement audit support et dans toutes les positions intermédiaires. L’orientation de la tête d’extrusion 51 est commandée par l’unité de gestion.

[61] Sur la figure 6, la première zone Z1 présente deux couches N1 , N2 et la deuxième zone Z2 présente quatre couches N1 , N2, N3, N4, plus une deuxième couche de niveau N2 référencée N2’. La trajectoire de la tête d’extrusion 51 déterminée par l’unité de gestion est telle qu’on commence par extruder une première couche N1 dans la deuxième zone Z2, puis une première couches N1 et N2 dans la première zone 1 et dans la deuxième zone Z2, puis on extrude les couches N3 et N4 dans ladite seconde zone pour enfin extruder la couche N2’ dans ladite deuxième zone. Au moins dans la deuxième zone Z2, les couches sont extrudées de manière à présenter des bordures B adjacentes.

[62] L’extrusion de la couche N2’ est réalisée de la façon suivante. On oriente la tête d’extrusion 51 perpendiculairement aux bordures B après la fin de l’extrusion de la couche de niveau N4 dans la deuxième zone Z2. On déplace ensuite la tête d’extrusion 51 de manière à extruder un cordon C’ le long des bordures B, depuis la couche de niveau N4, jusqu’à atteindre une position d’extrusion située en vis- à-vis d’une couche de niveau N1 de ladite deuxième zone. Si les bordures B sont dans un plan vertical, on extrude donc dans ce plan, c’est-à-dire perpendiculairement au support 20. De même, si les bordures B sont dans un plan incliné, on extrude dans ce plan. Lorsque la tête d’extrusion 51 est positionnée dans la position d’extrusion, on oriente la tête d’extrusion 51 perpendiculairement à la couche de niveau N1 et on extrude la couche de niveau N2’ en la déposant sur ladite couche de niveau N-1. L’objet décoratif 1 peut alors être réalisé par un seul et même cordon.

[63] Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. En outre, une ou plusieurs caractéristiques et/ou étapes exposées seulement dans un mode de réalisation peuvent être généralisées aux autres modes de réalisation. De même, une ou plusieurs caractéristiques et/ou étapes exposées seulement dans un mode de réalisation peuvent être combinées avec une ou plusieurs autres caractéristiques et/ou étapes exposées seulement dans un autre mode de réalisation.

[64] L’agencement des différents éléments et/ou moyens et/ou étapes de l’invention, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, ne doit pas être compris comme exigeant un tel agencement dans toutes les implémentations. Diverses variantes peuvent être prévues, et notamment :

- Selon un mode de réalisation, seule la tête d’extrusion 51 est fixée sur le bras robotisé 30, la filière d’extrusion 50 étant déportée dudit bras.

- La forme et les dimensions du support de réception 20 sont variables, en fonction de l’objet décoratif 1 à réaliser, mais surtout en fonction de la disposition et des dimensions du bras robotisé 30. Plus ces dernières sont grandes plus les dimensions du support de réception 20 peuvent être variées et grandes.

- Le bras robotisé 30 peut présenter autant de sections que nécessaires ou utiles pour la fabrication de l’objet décoratif 1. De la même manière, la forme et le degré de liberté du bras robotisé 30 sont variables pour autant qu’ils offrent la possibilité d’amener la tête d’extrusion 51 à la hauteur souhaitée du support de réception 20, compte tenu du diamètre d’ouverture de la tête d’extrusion 51. On peut également prévoir qu’il y ait une pluralité de bras robotisé 30, par exemple au moins deux bras robotisés 30 travaillant de concert pour fabriquer un objet décoratif 1 selon l’invention.

- Une couche de niveau N-1 ou M-1 peut bien évidemment correspondre au support de réception 20 dans le cas où aucun cordon n’est extrudé sous une couche de niveau N ou M.

- La tête d’extrusion 51 peut être équipée de l’obturateur 510 et en même temps avoir la capacité d’inclinaison définie dans le deuxième mode de réalistion. [65] L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.

[66] Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.