Brevet FR3022828A1 — publié le 20160101

Domaine technique Le domaine de l'invention est celui de l'impression d'objets en trois dimensions. L'invention porte plus particulièrement sur une 5 cartouche d'alimentation en filament pour une utilisation dans un système de modélisation tridimensionnelle par dépôt ou imprimante 3D. Technique antérieure 10 Généralement, les systèmes de modélisation tridimensionnelle par dépôt utilisent un filament en polymère thermoplastique comme matériau de fabrication. Ce filament est guidé depuis une cartouche d'alimentation vers une buse d'extrusion mobile en translation verticale 15 et horizontale pour être liquéfié et déposé sur une plate-forme de construction. Le filament en sortie de la buse d'extrusion se durcit en refroidissant sur la plate-forme de construction. Plusieurs couches peuvent ainsi être déposées par la buse d'extrusion dans des zones 20 définies à partir d'un modèle CAO afin de créer un objet solide tridimensionnel. On connaît du brevet US-2010/0096485 une cartouche d'alimentation en filament pour une imprimante 3D qui comporte un boitier de stockage définissant une chambre 25 destinée à loger le filament enroulé en bobine et présentant une ouverture pour le passage d'un brin du filament. Ces cartouches permettent de protéger le filament des poussières et éventuellement si elles sont étanches de 30 l'humidité de l'air. Elles permettent aussi de facilement changer de filament dans le système d'impression 3D par substitution de cartouches. Ce type de cartouche connu vient s'insérer de façon générale dans un logement formant berceau prévu dans l'imprimante 3D suivant un mouvement en tiroir jusqu'au verrouillage de la cartouche dans le logement. Un galet 5 motorisé vient alors au contact du brin de filament qui sort de la cartouche pour entrainer le filament en déplacement vers une buse d'extrusion. Toutefois, cet agencement connu est relativement complexe et nécessite des pièces mécaniques en mouvement comme le galet 10 d'entrainement qui est généralement monté sur un bras oscillant mobile par rapport à la cartouche. Exposé de l'invention Le but de l'invention est d'améliorer une cartouche 15 d'alimentation en filament pour système de modélisation tridimensionnelle par dépôt qui peut être chargée/déchargée facilement de l'imprimante 3D et qui permet la suppression de la présence d'éléments mécaniques en mouvement dans le logement ou berceau de la 20 cartouche. A cet effet, l'invention a pour objet une cartouche d'alimentation en filament pour un système de modélisation tridimensionnelle par dépôt, comprenant un boitier de stockage définissant une chambre destinée à 25 loger le filament enroulé en bobine et présentant une ouverture pour le passage d'un brin du filament, caractérisé en ce qu'elle comprend un bec qui saille à partir du boitier dans le prolongement de l'ouverture suivant une certaine direction longitudinale, en ce que 30 le bec présente une gorge transversale à ladite direction longitudinale et en ce qu'un canal de guidage du brin de filament est formé dans le bec le long de ladite direction longitudinale, ce canal de guidage croisant ladite gorge. L'invention s'étend à un système de modélisation tridimensionnelle par dépôt qui comprend une cartouche 5 d'alimentation en filament telle que définie ci-dessus. Le système d'impression peut présenter les particularités suivantes : - il comprend un logement formant berceau dans lequel vient s'insérer ladite cartouche d'alimentation suivant 10 un mouvement de levier ; - un galet d'entrainement du brin de filament est prévu dans le logement pour venir s'engager dans la gorge de la cartouche quand la cartouche est insérée dans le logement. 15 Description sommaire des dessins La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée du mode de réalisation pris à titre d'exemple 20 nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une vue en perspective de la cartouche d'alimentation en filament selon l'invention; 25 - la figure 2 représente schématiquement le logement formant berceau de l'imprimante 3D dans lequel vient s'insérer la cartouche de la figure 1. Description des modes de réalisation 30 Sur la figure 1, la cartouche 1 d'alimentation en filament selon l'invention comprend un boitier de stockage 2 définissant une chambre, ici une chambre cylindrique, destinée à loger le filament enroulé en bobine. Le boitier de stockage 2 comporte ici une paroi frontale 3 à partir de laquelle saille un bec 4 dans le prolongement d'une ouverture 5 (représentée en traits interrompus sur la figure 1) à travers laquelle passe un brin du filament pour sortir vers l'extérieur de la chambre. Comme visible sur la figure 1, le bec 4 s'étend 10 perpendiculairement à la paroi frontale 3 suivant une direction longitudinale D parallèle aux flancs latéraux de la cartouche 1. Le sens de la flèche D sur la figure 1 indique le sens d'insertion de la cartouche 1 dans un logement 6 15 formant berceau prévu dans l'imprimante 3D illustrée très partiellement par la référence 7 sur la figure 2. Par ailleurs, selon l'invention, le bec 4 présente une gorge 8 transversale à la direction longitudinale D et un canal de guidage 9 du brin de filament 10 est formé 20 dans le bec le long de la direction longitudinal D. Ce canal de guidage 9 vient croiser la gorge 8 de sorte que le brin de filament 10 dépasse du fond de la gorge 8 pour être en contact mécanique avec un galet d'entrainement du filament comme décrit plus loin. 25 Sur la figure 2, on a illustré très schématiquement en partie suivant une vue en coupe le logement 6 formant berceau dans l'imprimante 3D pour recevoir la cartouche d'alimentation 1. Le logement 6 de l'imprimante 7 est normalement 30 indépendant de la cartouche d'alimentation 1 qui peut être préférentiellement moulée en polymère thermoplastique. 3022 82 8 5 Comme visible sur la figure 2, le bas du logement 6 sert ici de socle à l'imprimante 7. Ce logement ou berceau 6 comprend des parois latérales (non représentées sur la figure 2) qui 5 permettent de guider les flancs latéraux de la cartouche 1 au moment où on la charge dans l'imprimante. Le logement 6 comprend ici une languette flexible 11 à l'arrière du logement 6 pour verrouiller en position d'insertion la cartouche 1 et une lame 12 de renvoi de la 10 cartouche 1 lors de son déchargement de l'imprimante. Dans le logement 6, l'imprimante comporte ici un moteur électrique 13 fixé sur un support solidaire du berceau, ce moteur étant muni en bout d'axe d'un galet d'entrainement 14 du brin de filament qui vient dans la 15 gorge 8 du bec de la cartouche quand elle est insérée dans le logement 6. Par ailleurs, comme visible sur la figure 2, sur le support du moteur est fixé un contacteur électrique 15 à lame fonctionnant comme un palpeur de brin de filament. 20 Lorsque le brin de filament 10 sort de la cartouche 1, son extrémité libre passe dans le canal 9 au fond de la gorge 8. Cette cartouche 1 à bec 4 selon l'invention est prévue pour s'insérer dans le logement 6 par un mouvement 25 de levier en deux temps illustré par les flèche L1 et L2 sur la figure 2. D'abord, la cartouche 1 est insérée de manière oblique dans le logement 6 et elle est guidée dans ce mouvement suivant la flèche L1 jusqu'à ce que l'extrémité 30 libre du bec 4 passe sous le galet d'entrainement 14. Puis ensuite, l'arrière de la cartouche 1 est enfoncé verticalement dans le fond du logement 6 comme illustré par la flèche L2, ce qui repousse la lame du palpeur 15 et permet la détection de la présence du brin de filament 10. Inversement, lorsque le brin de filament 10 est 5 rétracté dans la cartouche 1, avant le déchargement de celle-ci, l'information fournie par le palpeur 15 permet de détecter la fin de l'opération. Quand l'arrière de la cartouche 1 est enfoncé verticalement dans le fond du logement 6, par effet de 10 levier, le filament 10 dans la gorge 8 vient en pression contre le galet 14, cette pression étant par ailleurs garantie par la compression du ressort 16, préférentiellement à lame et en acier à ressort, qui est fixé sur le berceau, à proximité du galet d'entrainement. 15 Cet agencement permet donc de démultiplier l'effort appliqué par l'utilisateur afin d'appliquer au filament la pression de contact nécessaire avec le galet d'entrainement. La longueur du bec 4 doit être suffisante pour 20 permettre ce mouvement de levier de toute la cartouche dans le fond du logement 6 avec engagement du galet d'entrainement 14 dans la gorge 8, qui est ici une gorge semi-cylindrique. Le profil de la languette flexible 11 du berceau 25 comporte une pente qui permet à la languette de s'écarter au moment où on rabat la cartouche dans le fond du berceau. Le verrouillage de la cartouche 1 dans le fond du berceau est assuré par une encoche 17 en bas de la 30 languette 11, dans laquelle vient s'insérer une extrémité arrière de la cartouche. Le désengagement de la cartouche 1 hors du berceau 6 est obtenu en tirant vers l'arrière sur la languette flexible 11 ce qui dégage l'arrière de la cartouche 1, la cartouche 1 étant alors poussée en partie vers le haut en dehors du berceau de manière symétrique par l'action combinée du ressort 16 et de la lame de renvoi 12. L'opérateur n'a plus alors qu'à saisir la cartouche pour la sortir de l'imprimante 3D. Cette cartouche 1 à bec selon l'invention peut avantageusement être utilisée dans un système de 10 modélisation tridimensionnelle à application industrielle ou pour des dispositifs destinés au grand public. REVENDICATIONS1. Cartouche d'alimentation (1) en filament pour un système de modélisation tridimensionnelle par dépôt, 5 comprenant un boitier de stockage définissant une chambre destinée à loger le filament (10) enroulé en bobine et présentant une ouverture pour le passage d'un brin du filament, caractérisé en ce qu'elle comprend un bec (4) qui saille à partir du boitier dans le prolongement de 10 l'ouverture suivant une certaine direction longitudinale (D), en ce que le bec présente une gorge (8) transversale à ladite direction longitudinale et en ce qu'un canal de guidage (9) du brin de filament est formé dans le bec le long de ladite direction longitudinale, ce canal de 15 guidage croisant ladite gorge. 2. Système de modélisation tridimensionnelle par dépôt, caractérisé en ce qu'il comprend une cartouche d'alimentation en filament suivant la revendication 1. 20 3. Système de modélisation tridimensionnelle selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un logement (6) formant berceau dans lequel vient s'insérer ladite cartouche d'alimentation suivant un mouvement de 25 levier. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un galet d'entrainement (14) du filament est prévu dans le logement (6) pour venir s'engager dans la gorge 30 (8) de la cartouche quand la cartouche est insérée dans le logement.