Brevet FR3063671A1 — publié le 20180914

IMPRIMANTE 3D BÉTON DESCRIPTION Domaine technique [01] La présente invention se rapporte à l'impression de structures par dépôt de matières telles que du mortier. [02] Plus précisément, l'invention concerne un dispositif, un système ainsi qu'un procédé d'impression 3D de structures par dépôt de matière. État de la technique [3] L'impression tridimensionnelle permet de produire un objet réel par des procédés de fabrication additive, c'est-à-dire par le dépôt successif de couches de matière. [4] Initialement utilisée pour le prototypage rapide d'objets, l'impression 3D est maintenant utilisée pour la fabrication de pièces fonctionnelles et cela dans des domaines variés comme la construction de bâtiment ou d'édifices. [05] L'intérêt de l'impression 3D pour la construction de bâtiments est la réduction de 30 à 60% des déchets de construction et un raccourcissement des délais de production de 50 à 70% par rapport à un procédé classique. [6] Actuellement, il existe plusieurs types de technologies pour la construction de bâtiments. Certaines technologies utilisent des systèmes de portique coulissant sur des rails qui soutiennent la tête d'impression de l'imprimante et qui encadrent la zone de construction. Ce sont des mises à l'échelle d'imprimante 3D de « petite taille » utilisées généralement pour l'impression d'objets en plastiques ou métaux de « petite taille ». L'inconvénient de ce type de technologie est l'encombrement et la nécessité d'avoir une structure de grande taille qui englobe le bâtiment à « imprimer ». [7] Pour résoudre ce problème, un autre type d'imprimantes 3D pour le bâtiment utilise un bras robotisé permettant à l'imprimante 3D de se déplacer 3063671 2 au centre de la zone de construction et d'éviter l'installation d'un portique et de rails. [8] Pour s'affranchir des limites précitées causées par l'utilisation d'un bras robotisé ou d'un portique coulissant sur des rails, en termes de hauteur 5 et de périmètre d'action, de nouveaux systèmes d'impression 3D sont apparus et permettent à présent de se fixer à une grue, de type structure en treillis. Ces systèmes sont volumineux, lourds et leur installation est complexe car elle demande en général d'adapter le système de fixation de la grue pour chaque système d'impression. De plus, ce genre d'imprimante 10 pose des problèmes de stabilité et d'énergie déployée pour pomper le matériau à déposer jusqu'au sommet de la grue et de la tête d'impression. [9] Il existe donc un réel besoin d'un système d'impression palliant ces défauts, inconvénients et obstacles de l'art antérieur, en particulier d'un dispositif permettant de maîtriser les conditions d'impression de la structure 15 à imprimer, notamment la position de la tête d'impression, de réduire les coûts de main d'ceuvre et le temps d'installation d'un tel dispositif sur une grue standard dotée d'un crochet. Description de l'invention 20 [10] Pour résoudre un ou plusieurs des inconvénients cités précédemment, l'invention a pour objet un dispositif d'impression 3D mobile par ajout de matière comprenant : - une tête d'impression adaptée pour recevoir de la matière et la déposer ; - des moyens de fixation adaptés pour relier la tête d'impression à un 25 dispositif de levage ; et - des moyens de stabilisation adaptés pour stabiliser la position de la tête d'impression par effet gyroscopique. [11] Ces moyens de stabilisation permettent ainsi de maîtriser la position de la tête d'impression malgré les perturbations extérieures comme le vent, 30 notamment lorsque la tête d'impression est suspendue à un câble. [12] Avantageusement, les moyens de stabilisation sont adaptés pour agir sur la position des moyens de fixation. En compensant les variations de position inopinées des moyens de fixation, par exemple un crochet de grue 3063671 3 auquel le dispositif d'impression pourrait être accroché, les efforts à mettre en oeuvre pour contrôler ensuite la position de la tête d'impression elle-même sont minimisés. [13] Avantageusement, les moyens de stabilisation comprennent au moins 5 trois gyroscopes, adaptés pour stabiliser la position de la tête d'impression par effet gyroscopique, permettant d'augmenter la fiabilité du système de stabilisation ; [14] Le dispositif peut aussi inclure un actionneur adapté pour faire tourner la tête d'impression autour d'un axe de rotation dit vertical (V) 10 perpendiculaire au plan défini par les trois gyroscopes, de manière à donner un premier degré de liberté à la tête d'impression, à savoir une rotation, les moyens de stabilisation étant adaptés pour compenser les perturbations générées par la rotation de la tête d'impression et assurer la stabilité de la tête d'impression pendant la rotation. 15 [15] Avantageusement, le dispositif peut inclure des moyens de déplacement comprenant un premier système de translation adapté pour déplacer la tête d'impression le long d'un axe (H) perpendiculaire à l'axe vertical (V) et permettant ainsi à la tête d'impression d'avoir un second degré de liberté, une translation. Dans ce cas là, le premier système de translation 20 peut comprendre une masse d'équilibrage adaptée pour maintenir l'équilibre du premier système de translation en fonction de la position de la tête d'impression sur l'axe (H) du premier système de translation. Cette masse permet ainsi d'éviter au système de translation horizontale de pencher à cause du poids de la tête d'impression et donc de garder horizontal le 25 système de translation horizontale. [16] Afin de donner à la tête d'impression un troisième degré de liberté, en l'espèce une seconde translation, les moyens de déplacement peuvent comprendre en outre un second système de translation adapté pour déplacer la tête d'impression le long de l'axe vertical (V). 30 [17] Pour pouvoir automatiser l'impression d'une structure, le dispositif d'impression 3D mobile peut comprendre en outre : 3063671 4 - des moyens de localisation adaptés pour déterminer en temps réel la position de la tête d'impression dans un repère géométrique propre à la structure à imprimer ; et - une unité de traitement adaptée pour asservir la position de la tête 5 d'impression en fonction de sa localisation dans le repère géométrique de la structure à imprimer. [18] Avantageusement, les moyens de localisation comprennent : - un système de repérage adapté pour connaître la position absolue d'un point de référence dans le repère géométrique de la structure à 10 imprimer ; et - un ensemble de capteurs adaptés pour permettre de localiser la position de la tête d'impression par rapport au point de référence, l'unité de traitement étant adaptée pour calculer la position de la tête d'impression dans le repère géométrique de la structure à imprimer grâce 15 aux données du système de repérage et aux données de l'ensemble des capteurs. [19] Selon des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison : - la tête d'impression est connectée à un tube d'alimentation de matière, 20 telle que du mortier, dont l'arrivée se fait selon l'axe vertical (V), ce qui permet de réduire l'influence de l'arrivée de la matière sur le dispositif comme l'effet de balancement. Dans ce cas là, le tube d'alimentation de mortier peut être relié à une pompe à béton comprenant un tube de sortie, les deux tubes étant reliés par une combinaison de joints 25 tournants, de manière à éviter les frottements risquant de faire tourner le dispositif autour de l'axe vertical (V), ou autour du crochet dans le cas où le dispositif serait suspendu à un crochet de grue ; - la tête d'impression peut être munie d'une buse tournante permettant un dépôt non rectiligne de la matière, et par conséquent de renforcer 30 et rigidifier la structure à imprimer. 3063671 5 [20] Dans un second aspect, l'invention porte aussi sur un système d'impression 3D pour la construction d'une structure par dépôt de couches de matière comprenant : - un dispositif d'impression 3D mobile selon l'un des modes de 5 réalisation décrits ci-dessus ; et - un dispositif de levage apte à suspendre et déplacer le dispositif d'impression 3D. [21] Un autre aspect de l'invention se rapporte à un procédé d'impression 10 3D d'une structure, telle qu'un bâtiment, par un système d'impression tel que décrit précédemment, comprenant : - une première étape consistant à définir, à l'aide des moyens de localisation, au moins un point de référence dans le repère géométrique de la structure à imprimer , de sorte que l'unité de 15 traitement puisse définir la position de la tête d'impression dans le repère géométrique de la structure à imprimer ; et - une seconde étape d'impression de la structure consistant à alimenter la tête d'impression en matériaux de construction, de type béton ou mortier ou ciment, et à activer l'asservissement de la position de la tête 20 d'impression par l'unité de traitement en fonction de la forme de la structure à imprimer. Brève description des figures [22] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, 25 faite uniquement à titre d'exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : - La figure 1 représente une vue d'ensemble d'un dispositif d'impression selon un mode général de réalisation de l'invention ; - La figure 2 représente une vue d'ensemble d'un dispositif 30 d'impression selon une première variante du mode de réalisation général de l'invention ; 3063671 6 - La figure 3 représente une vue d'ensemble d'un dispositif d'impression selon une deuxième variante du mode de réalisation général de l'invention ; - La figure 4 représente une vue d'ensemble d'un dispositif 5 d'impression selon une troisième variante du mode de réalisation général de l'invention ; - Les figures 5 et 6 représentent des vues de profil du dispositif d'impression selon la troisième variante du mode de réalisation général de l'invention ; 10 - La figure 7 représente une vue de dessus du dispositif d'impression selon la troisième variante du mode de réalisation général de l'invention ; - La figure 8 représente un exemple de système de repérage de point de référence dans le repère géométrique de la structure à imprimer ; et - La figure 9 représente la nomenclature adoptée pour les angles de 15 rotation autour des axes du repère du dispositif d'impression. Modes de réalisation [23] Selon la figure 1 qui représente un mode de réalisation général de l'invention, le dispositif d'impression tridimensionnelle (3D) mobile TDPDO 20 par ajout de matière comprend : - une tête d'impression 2 adaptée pour recevoir de la matière, telle que du mortier ou du béton, et la déposer ; - des moyens de fixation 3 adaptés pour relier la tête d'impression 2 à un dispositif de levage LD, et 25 - des moyens de stabilisation MS adaptés pour stabiliser la position de la tête d'impression 2 par effet gyroscopique. [24] Afin d'être facilement utilisables, les moyens de fixation 3 du dispositif d'impression TDPDO sont adaptés aux dispositifs de levage standards de type grue, pont roulant ou en encore chariot de levage télescopique. En 30 particulier, les moyens de fixation 3 du dispositif sont compatibles avec les systèmes d'accrochage de ces dispositifs de levage tels un crochet de grue 4, de manière à ce qu'aucun ajustement particulier du dispositif de levage 3063671 7 n'ait à être réalisé pour la mise en place du dispositif d'impression mobile TDPDO. [25] Ainsi le dispositif d'impression mobile TDPDO peut être suspendu à un câble (ou une chaîne) de grue, c'est-à-dire une structure non ou peu rigide, 5 à l'aide d'un crochet de grue 4 et de ses moyens de fixation 3. [26] De façon inhérente à un tel montage, sur une structure non ou peu rigide, le dispositif d'impression mobile TDPDO peut être soumis à différentes perturbations. Dans le cadre de la construction d'un bâtiment ces perturbations peuvent venir des perturbations environnementales 10 (exemple : le vent), des forces générées par l'apport de matière jusqu'à la tête d'impression 2, de la réaction de la matière lors de sa dépose, ou encore de l'effet de « ressort » du câble de la grue. [27] Afin de maîtriser le dépôt de matière, il est nécessaire de stabiliser la position de la tête d'impression 2 par laquelle sort effectivement la matière. 15 Cette stabilisation est réalisée à l'aide des moyens de stabilisation MS, qui peuvent agir directement sur la tête d'impression 2. Cependant, les inventeurs ont relevé qu'il pouvait être particulièrement avantageux que les moyens de stabilisation MS agissent sur la position des moyens de fixation 3. 20 [28] En effet, la stabilisation étant assurée par effet gyroscopique, plus celle-ci sera appliquée près du point le plus sensible aux perturbations, comme sur la figure 2, moins il faudra déployer de forces pour compenser les perturbations. Dans la mesure du possible, il est donc intéressant que les moyens de stabilisation MS agissent sur la position des moyens de 25 fixation 3, le reste du dispositif TDPDO ayant une inertie et une stabilité intrinsèque beaucoup plus importante que celle d'un crochet de grue 4 suspendue au bout d'un câble ou d'une chaîne. [29] Les figures 2 à 7 représentent un dispositif d'impression conforme à différentes variantes TDPD1, TDPD2 et TDPD3 du mode de réalisation 30 général de l'invention, dans lequel les moyens de stabilisation MS comprennent au moins trois gyroscopes 5 adaptés pour stabiliser la position de la tête d'impression 2 par effet gyroscopique. Pour des raisons de sécurité et aussi pour un bon équilibre du dispositif, un quatrième gyroscope 3063671 8 peut être utilisé de manière à pouvoir assurer la stabilité de la tête d'impression 2, comme illustré dans les figures 2 à 7. [30] Selon un mode de réalisation particulier, les quatre gyroscopes 5 sont positionnés dans un même plan (P) et fonctionnent de manière symétrique, 5 deux à deux, de manière à contrôler le tangage et le roulis du plan (P) défini par le centre des gyroscopes, et de sorte que la tête d'impression 2 reste dans un plan horizontal par rapport au sol malgré les perturbations. Les figures 2 à 7 illustrent un tel type de montage. [31] Avantageusement, les gyroscopes peuvent être inclinés par rapport à 10 l'axe vertical (V) ce qui améliore la stabilité de l'ensemble, comme illustré dans les figures 4 à 7. [32] Selon une option, le dispositif TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3, peut comprendre un actionneur adapté pour faire tourner la tête d'impression 2 autour d'un axe de rotation, dit vertical (V) perpendiculaire 15 au plan défini par les trois (ou quatre) gyroscopes 5 de manière à permettre à la tête d'impression 2 d'avoir un premier degré de liberté, à savoir une rotation autour de l'axe vertical (V). La rotation de la tête d'impression 2 pouvant générer des perturbations, les moyens de stabilisation doivent être adaptés pour compenser ces perturbations et assurer la stabilité de la tête 20 d'impression pendant la rotation. Ils doivent notamment produire un couple de réaction qui permet de vaincre l'inertie du dispositf d'impression lors de la rotation de la tête d'impression. [33] Avantageusement, cet actionneur peut s'appuyer sur les trois (ou quatre) gyroscopes 5 pour réaliser cette rotation. 25 [34] Dans la figure 2, le couple produit par les gyroscopes 5 va permettre d'annuler le couple induit par la mise en rotation de la tête d'impression 2. L'ensemble avec les gyroscopes 5 ne tournera pas, mais le couple produit par les gyroscopes 5 aura permis de mettre en rotation ce qui est dessous à savoir la tête d'impression 2. Cela permet, entre autre, de ne pas faire 30 tourner le crochet de grue sur lequel peut être fixé le dispositif et de stabiliser la position de la tête d'impression 2 pendant sa rotation. [35] Dans les dispositifs TDPD2 et 3 représentés dans les figures 3 à 7, c'est le couple produit par les gyroscopes 5 qui va permettre directement de 3063671 9 mettre en rotation l'ensemble rigide dont ils font partie, comprenant la tête d'impression 2. Dans ces deux configurations, TDPD2 et TDPD3, l'actionneur est principalement composés des gyroscopes 5. [36] Selon une autre option, le dispositif d'impression mobile TDPDO, 5 TDPD1, TDPD2 ou TDPD3 peut inclure également des moyens de déplacement comprenant un premier système de translation 6 adapté pour déplacer la tête d'impression 2 le long d'un axe (H) perpendiculaire à l'axe vertical (V), soit dans plan parallèle au plan (P). Afin d'assurer l'équilibre du premier système de translation 6, celui-ci peut comprendre une masse 10 d'équilibrage 7 adaptée pour maintenir l'équilibre du premier système de translation 6 en fonction de la position de la tête d'impression 2 sur l'axe (H) du premier système de translation 6, comme illustré sur les figures 2 à 7. [37] Dans le cas de la figure 2, le premier système de translation 6 comprend une première et une deuxième poutre rectiligne, 6a et 6b, 15 parallèles entre elles. La tête d'impression 2 se déplace le long de la première poutre 6a, alors que la masse d'équilibrage 7 se déplace le long de la deuxième poutre 6b. L'utilisation de deux poutres permet d'augmenter l'amplitude du déplacement en translation de la tête d'impression (au plus proche possible de l'axe de rotation vertical (V) du dispositif) et donc le rayon 20 d'action du dispositif TDPD1.. [38] Ainsi, quand la tête d'impression 2 s'éloigne de l'axe vertical (V), la masse d'équilibrage 7, s'éloigne aussi de l'axe vertical (V) et réciproquement lorsque la tête d'impression 2 se rapproche de l'axe vertical (V). Par ailleurs, il peut être avantageux, en phase de stabilisation, de mouvoir à la fois la tête 25 d'impression 2 et la masse d'équilibrage 7 en tandem (i.e. dans le même sens) pour lutter ponctuellement contre un ballant excessif du dispositif. [39] Avantageusement, les moyens de déplacement comprennent également un second système de translation 8 adapté pour déplacer la tête d'impression 2 le long de l'axe vertical (V). Celui-ci peut être une poutre ou 30 un rail comme représenté sur les figures 3 à 5 ou cela peut être un vérin pouvant éventuellement être intégré à l'actionneur ou en-dessous des moyens de fixation de sorte à translater d'un bloc le reste des éléments du 3063671 10 dispositif (les gyroscopes 5, les systèmes de translation 6 et 8 et la masse d'équilibrage 7, et la tête d'impression 2) . [40] La tête d'impression 2 peut alors disposer de trois degrés de liberté : - une rotation autour de l'axe vertical (V) assurée par les gyroscopes et 5 éventuellement un actionneur motorisé rotatif (mode de réalisation TDPD1) ; - une translation selon l'axe (H) du premier système de translation 6, soit de manière radiale vis-à-vis de l'axe vertical (V); et - une translation selon l'axe vertical (V) grâce au second système de 10 translation 8. [41] Les deux premiers degrés de liberté permettent le dépôt d'une couche de matière dans un plan parallèle au plan (P) et le troisième degré permet de relever la tête d'impression 2 de manière à pouvoir déposer une autre couche de matière sur la première dans un autre plan superposé au plan 15 précédent. [42] Afin d'éviter des déplacements brutaux générateurs de perturbations, les guidages de tubes et de câbles mobiles sont assurées de préférence par des chaînes porte câble, comme représenté par l'élément 12 du dispositif d'impression TDPD1 de la figure 2. Il en est de même pour l'arrivée de la 20 matière telle que pour du mortier ou du béton, ainsi que pour les autres câbles du système. [43] Selon une option compatible avec les modes de réalisation décrits précédemment, les moyens de stabilisation MS peuvent également comprendre une structure de stabilisation inertielle 9, comme illustré sur la 25 figure 3, permettant d'augmenter la stabilité du dispositif d'impression mobile TDPD2. Avantageusement, cette structure de stabilisation inertielle 9 comprend des atténuateurs de vibrations augmentant encore la stabilité du dispositif d'impression mobile TDPD2 et donc de la tête d'impression 2. [44] Selon un autre mode de réalisation du dispositif d'impression mobile 30 TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3, celui-ci peut comprendre de plus : - des moyens de localisation adaptés pour déterminer en temps réel la position de la tête d'impression 2 dans un repère géométrique propre à la structure à imprimer ; et 3063671 11 - une unité de traitement PU adaptée pour asservir la position de la tête d'impression 2 en fonction de sa localisation dans le repère géométrique de la structure à imprimer. [45] La localisation de la tête d'impression 2 dans le repère géométrique de 5 la structure à imprimer peut être réalisée de différentes façons. [46] La figure 8 illustre une solution consistant à utiliser des mires optiques 13 disposées au sol dans le repère 20 de la structure à imprimer 200 et représentant des points de référence dont la position dans le repère géométrique 20 de la structure 200 est déterminée. Selon cette solution, les 10 moyens de localisation de la tête d'impression 2 sont équipés d'au moins une caméra 14 (également visible sur la figure 2) adaptée pour visualiser le sol et détecter les mires optiques 13. Pour des questions de fiabilité, dans les cas où la mire ne serait pas visible sous certains angles, il est souhaitable de mettre en oeuvre une pluralité de caméras. De plus, pour faciliter les 15 calculs de position, il est préférable que les caméras 14 soient fixes et ne tournent pas lors de la rotation la tête d'impression 2. [47] Ces moyens de localisation comprennent en outre : - un inclinomètre présentant deux axes adaptés pour mesurer une inclinaison du dispositif d'impression TDPD1 par rapport à un plan 20 perpendiculaire à la verticale (Z), qui correspond à la mesure des angles (9, 0) représentés sur la figure 9; et - un compas adapté pour mesurer l'angle y de rotation autour de la verticale (Z). [48] L'unité de traitement exploite ensuite les images capturées par la 25 caméra. La position des caméras 14 sur le dispositif TDPD1 étant connue, l'unité de traitement peut, avec les données angulaires (9, 0, y), et la position de chaque point de référence dans le repère 20 de la structure à imprimer 200, déterminer la position de la tête d'impression 2 dans ce repère 20. Il est à noter que l'angle y mesuré par le compas n'est pas nécessaire 30 pour connaître la position du dispositif TDPD1 dans l'espace, cet angle pouvant être déduit à partir de l'analyse des images de la mire prises par la ou les caméras 14. 3063671 12 [49] Selon une autre solution, la localisation de la tête d'impression 2 peut être réalisée par triangulation. Pour cela, le repère géométrique 20 de la structure à imprimer 200 est repéré au sol à l'aide d'une ou plusieurs balises émettrices ou réceptrices représentant les points de référence, de manière 5 à ce qu'un signal soit émis ou reçu par cette ou ces balises régulièrement et reçu ou émis par les moyens de localisation du dispositif d'impression mobile TDPD2 ou TDPD3, tels qu'un ou plusieurs récepteurs positionnés de manière précise sur la tête d'impression 2 ou sur le dispositif d'impression mobile TDPD2 ou TDPD3. Les moyens de localisation envoient ensuite les 10 informations reçues à l'unité de traitement PU qui assure les calculs pour localiser la tête d'impression 2 dans l'espace de la structure, puis calcule et envoie aux moyens de déplacement (pour les translations) ainsi qu'à l'actionneur (pour la rotation) les consignes de déplacement adaptées au chemin d'impression et donc à la forme de la structure à imprimer 200. 15 [50] Différentes technologies peuvent être utilisées pour réaliser cette triangulation : les ultrasons, le laser ou encore un système GPS centimétrique. Cependant, les méthodes de triangulation n'offrant pas toujours des mesures suffisamment régulières (par rapport au débit de matière, ou encore par rapport à la vitesse de déplacement de la tête 20 d'impression), il peut être intéressant, voire nécessaire, d'utiliser un système de mesures complémentaires pour émuler une augmentation de la fréquence des mesures et donc la précision de la localisation de la tête d'impression 2 dans le repère de la structure à imprimer 200. [51] Ainsi, les moyens de localisation peuvent avantageusement 25 comprendre : - un système de repérage (ex : les mires optiques ou les balises émettrices) adapté pour connaître la position absolue d'au moins un point de référence dans le repère géométrique 20 de la structure à imprimer 200; et 30 - un ensemble de capteurs adaptés pour permettre de localiser la position de la tête d'impression 2 par rapport au point de référence, l'unité de traitement PU étant adaptée pour calculer la position de la tête d'impression 2 dans le repère géométrique 20 de la structure à imprimer 200 3063671 13 grâce aux données du système de repérage et aux données de l'ensemble des capteurs. [52] L'ensemble de capteurs pourrait, par exemple, comprendre : - un capteur adapté pour connaître, à intervalles de temps réguliers, la 5 position absolue de la tête d'impression dans le repère géométrique 20 de la structure à imprimer 200; et - une centrale intertielle adaptée pour mesurer en continu les vitesses et accélérations de la tête d'impression 2 selon trois axes, permettant ainsi l'émulation d'une augmentation de la fréquence des mesures et donc 10 une meilleure précision de localisation de la tête d'impression 2. [53] Pour compenser toute dérive des mesures qui pourrait survenir, un réajustement sur la ou les positions de référence de la structure à imprimer 200 peut être effectué à intervalles de temps réguliers. [54] Avantageusement, la tête d'impression 2 est connectée à un tube 15 d'alimentation 10 de matière, telle que des matériaux de construction de type mortier, béton ou ciment, dont l'arrivée 11 se fait parallèlement à l'axe vertical (V), ce qui permet de réduire l'influence de l'arrivée de la matière sur le dispositif d'impression mobile TDPD2 ou TDPD3, comme l'effet de balancement. Sur la figure 3, l'arrivée 11 de matière se fait par le haut du 20 dispositif d'impression mobile TDPD2 alors que sur les figures 4-6 celle-ci se fait par le bas du dispositif d'impression mobile TDPD3. [55] De manière à limiter les frottements risquant de faire tourner le dispositif d'impression mobile TDPD2 ou TDPD3 sur lui-même et donc à limiter les perturbations, notamment pour le dépôt de béton, le tube 25 d'alimentation 10 peut être relié à une pompe à béton comprenant un tube de sortie, les deux tubes étant reliés par une combinaison de joints tournants. Avantageusement, la combinaison de joints tournants peut être motorisée de manière à vaincre le frottement induit par de la matière prise entre les deux tubes formant le joint. 30 [56] Selon une option compatible avec les dispositifs TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3 précédemment présentés, la tête d'impression 2 peut être munie d'une buse tournante permettant un dépôt non rectiligne du 3063671 14 béton. Ce type d'impression en « zigzag » permet de renforcer et rigidifier la structure imprimée. [57] Pour des questions de sécurité, le dispositif d'impression mobile TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3, pourra être équipé d'un capteur 5 météorologique mesurant les perturbations extérieures telles que la force du vent. Ces mesures pourront être envoyées à l'unité de traitement PU qui, selon des seuils prédéfinis, pourra arrêter l'asservissement de la tête d'impression 2 et l'impression de la structure 200 afin de se mettre dans un mode « alerte » en cas de danger pour les utilisateurs et personnes 10 environnantes. [58] Avantageusement, les dimensions et la masse du dispositif d'impression mobile TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3, sont compatibles avec celles d'une remorque de transport facilitant ainsi le déplacement d'un chantier à l'autre du dispositif TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3. 15 Typiquement, la longueur du dispositif sera inférieure à 12 mètres, et la masse inférieure à 1 tonne. [59] Avantageusement, la forme et les dimensions du dispositif TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3, sont adaptées pour limiter la prise au vent, donc l'influence des perturbations extérieures, lorsque le dispositif est suspendu, 20 par exemple à une grue de chantier 4, et utilisé en extérieur. Dans le cas où certains éléments du dispositif seraient capotés, comme sur la figure 2, le ou les capots 15 utilisés auront une forme aérodynamique. [60] La présente invention concerne également un système d'impression 25 3D pour la construction d'une structure 200 par dépôt de couches de béton comprenant : - un dispositif d'impression mobile TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3, selon l'un des modes de réalisation précédemment décrits ; et - un dispositif de levage LD, de type grue, pont roulant ou en encore 30 chariot de levage télescopique, apte à suspendre et déplacer le dispositif d'impression mobile 3D TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3. 3063671 15 [61] Pour des questions de sécurité, lorsque les perturbations extérieures mesurées par le capteur météorologique dépasseront des seuils prédéfinis provoquant l'arrêt de l'asservissement de la tête d'impression 2 et de l'impression de la structure 200, le dispositif de levage LD pourra placer le 5 dispositif d'impression mobile TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3, dans une configuration de sécurité telle que la configuration « drapeau », où le dispositif TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3, se trouvera naturellement orienté dans le sens du vent de manière à en limiter ses effets sur le dispositif. 10 [62] La présente invention concerne également un procédé d'impression 3D d'une structure en béton par un système d'impression 3D tel que décrit précédemment, comprenant : - une première étape consistant à définir au moins un point et une 15 direction de référence dans le repère géométrique de la structure à imprimer à l'aide d'un système de repérage et une direction, et à localiser la position de la tête d'impression 2 du dispositif d'impression TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3, dans le repère géométrique de la structure à imprimer ; et 20 - une seconde étape d'impression de la structure consistant à alimenter la tête d'impression 2 en matériaux de construction, de type béton, mortier ou ciment, et à activer l'asservissement de la position de la tête d'impression 2 par l'unité de traitement PU en fonction de la forme de la structure à imprimer 200. 25 [63] Avantageusement, l'asservissement de la tête d'impression 2 comprend le dépôt d'une première couche de matériau selon un plan perpendiculaire à l'axe vertical (V), l'unité de traitement PU pilotant les positions angulaire et radiale (soit selon le premier système de translation 6) de la tête d'impression 2 par rapport à l'axe vertical (V) par envoi de 30 consignes adaptées à l'actionneur et aux moyens de déplacement du dispositif d'impression mobile TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3. [64] Avantageusement, l'asservissement de la tête d'impression 2 comprend également au moins un déplacement de la tête d'impression 2 3063671 16 selon l'axe vertical (V) de manière à pouvoir procéder au dépôt d'une nouvelle couche de matériau sur la précédente couche de matériau déposée. [65] De manière à pouvoir imprimer une structure dont l'envergure est plus 5 grande que le déplacement autorisé de la tête d'impression 2 par l'actionneur et les moyens de déplacement du dispositif d'impression mobile TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3, le procédé peut comprendre en outre au moins une étape supplémentaire de déplacement du dispositif d'impression mobile TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3 par le dispositif de 10 levage LD entre deux dépôts de couche de matériau. [66] Enfin, la présente invention concerne également un logiciel d'impression 3D adapté pour coordonner les étapes de dépôt de matériau du procédé d'impression 3D tel que défini précédemment de manière à ce 15 que l'impression de la structure 200 puisse reprendre à la position où se trouvait la tête d'impression 2 avant le déplacement du dispositif d'impression mobile TDPDO, TDPD1, TDPD2 ou TDPD3, par le dispositif de levage LD entre deux dépôts de couche de matériau. 20 [67] La description et les dessins illustrent simplement les principes de l'invention. On comprendra ainsi que l'homme du métier sera capable de concevoir diverses variantes qui, bien que non explicitement décrites ou illustrées ici, incorporent les principes de l'invention. En outre, tous les exemples cités ici sont principalement destinés à des fins pédagogiques 25 pour aider le lecteur à comprendre les principes de l'invention et les concepts apportés par l'inventeur à l'art antérieur et doivent être interprétés comme étant sans limitation à ces exemples et conditions spécifiquement cités. Par ailleurs, toutes les déclarations dans lesquelles des principes, aspects et modes de réalisation de l'invention, ainsi que des exemples 30 spécifiques de ceux-ci, sont censés englober des équivalents de ceux-ci. 3063671 17 LISTE DES NUMÉROS DE RÉFÉRENCE TDPDO Dispositif d'impression mobile selon un mode général de réalisation 5 de l'invention (Three-Dimensional Printing Device) TDPD1 Dispositif d'impression mobile selon une première variante du mode général de réalisation de l'invention (Three-Dimensional Printing Device) TDPD2 Dispositif d'impression mobile selon une deuxième variante du mode général de réalisation de l'invention (Three-Dimensional Printing 10 Device) TDPD3 Dispositif d'impression mobile selon une troisième variante du mode général de réalisation de l'invention (Three-Dimensional Printing Device) LD Dispositif de levage (Lifting Means) MS Moyens de Stabiliation (Means of Stabilization) 15 PU Unité de Traitement (Process Unit) 2 Tête d'impression 3 Moyens de fixation 4 Crochet de grue 5 Gyroscope 20 6 Premier système de translation 6a première poutre rectiligne du premier système de translation 6b seconde poutre rectiligne du premier système de translation 7 Masse d'équilibrage 8 Second système de translation 25 9 Structure de stabilisation inertielle 10 Tube d'alimentation de matière 11 Arrivée de la matière 12 chaîne porte câble 13 Mire optique 30 14 Caméra 15 Capot 20 Repère géométrique de la structure à imprimer 200 Structure à imprimer REVENDICATIONS1. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, 5 TDPD3) par ajout de matière comprenant - une tête d'impression (2) adaptée pour recevoir de la matière et la déposer ; - des moyens de fixation (3) adaptés pour relier la tête d'impression (2) à un dispositif de levage (LD), 10 caractérisée en ce qu'il inclut en outre - des moyens de stabilisation (MS) adaptés pour stabiliser la position de la tête d'impression (2) par effet gyroscopique. 2. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, 15 TDPD3) selon la revendication 1, dans lequel les moyens de stabilisation (MS) sont adaptés pour agir sur la position des moyens de fixation (3). 3. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, TDPD3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel les 20 moyens de stabilisation (MS) comprennent au moins trois gyroscopes (5), adaptés pour stabiliser la position de la tête d'impression (2) par effet gyroscopique. 4. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, 25 TDPD3) selon la revendication 3 comprenant en outre un actionneur adapté pour faire tourner la tête d'impression (2) autour d'un axe de rotation, dit vertical (V), perpendiculaire au plan défini par les trois gyroscopes (5), les moyens de stabilisation étant adaptés pour compenser les perturbations générées par la rotation de la tête d'impression et assurer la stabilité de la 30 tête d'impression pendant la rotation. 3063671 19 5. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, TDPD3) selon la revendication 4 incluant en outre des moyens de déplacement comprenant un premier système de translation (6) adapté pour déplacer la tête d'impression (2) le long d'un axe (H) perpendiculaire à l'axe vertical (V). 6. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, TDPD3) selon la revendication 5, dans lequel le premier système de translation (6) comprend une masse d'équilibrage (7) adaptée pour maintenir l'équilibre du premier système de translation (6) en fonction de la position de la tête d'impression (2) sur l'axe (H) du premier système de translation (6). 7. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, TDPD3) selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel les moyens de déplacement comprennent en outre un second système de translation (8) adapté pour déplacer la tête d'impression (2) le long de l'axe vertical (V). 8. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, 20 TDPD3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre : - des moyens de localisation adaptés pour déterminer en temps réel la position de la tête d'impression (2) dans un repère géométrique (20) propre à la structure à imprimer (200) ; et 25 une unité de traitement adaptée pour asservir la position de la tête d'impression (2) en fonction de sa localisation dans le repère géométrique (20) de la structure à imprimer (200). 9. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, 30 TDPD3) selon la revendication 8, dans lequel les moyens de localisation comprennent : 3063671 - un système de repérage adapté pour connaître la position absolue d'un point de référence dans le repère géométrique (20) de la structure à imprimer (200) ; et un ensemble de capteurs adaptés pour permettre de localiser la 5 position de la tête d'impression (2) par rapport au point de référence, l'unité de traitement étant adaptée pour calculer la position de la tête d'impression (2) dans le repère géométrique (20) de la structure à imprimer (200) grâce aux données du système de repérage et aux données de l'ensemble des capteurs. 10 10. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, TDPD3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la tête d'impression (2) est connectée à un tube d'alimentation de matière, dont l'arrivée se fait selon l'axe vertical (V). 11. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, TDPD3) selon la revendication 10, dans lequel le tube d'alimentation de matière (10) est relié à une pompe à matériaux comprenant un tube de sortie, les deux tubes étant reliés par une combinaison de joints tournants. 12. Dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, TDPD3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel la tête d'impression (2) est munie d'une buse tournante permettant un dépôt non rectiligne de la matière. 13. Système d'impression 3D pour la construction d'une structure par dépôt de couches de matière comprenant : - un dispositif d'impression 3D mobile (TDPDO, TDPD1, TDPD2, TDPD3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 ; et - un dispositif de levage (LD) apte à suspendre et déplacer le dispositif d'impression 3D (TDPDO, TDPD1, TDPD2, TDPD3). 15 20 3063671 21 14. Procédé d'impression 3D d'une structure telle qu'un bâtiment par un système d'impression 3D selon la revendication 13, comprenant : - une première étape consistant à définir, à l'aide d'un système de 5 repérage, au moins un point de référence dans le repère géométrique (20) de la structure à imprimer (200), de sorte que l'unité de traitement puisse définir la position de la tête d'impression (2) dans le repère géométrique (20) de la structure à imprimer (200) ; et *une seconde étape d'impression de la structure consistant à 10 alimenter la tête d'impression (2) en matériaux de construction, de type béton, mortier ou ciment, et à activer l'asservissement de la position de la tête d'impression (2) par l'unité de traitement en fonction de la forme de la structure à imprimer (200).