Brevet FR3087379A1 — publié le 20200424

Description Titre de l'invention : Procédé de fabrication d'une pièce, pièce et procédé de détermination d'un code associé à une pièce [00011 La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce, une pièce et un procédé de détermination d'un code associé à une pièce. [000 L'invention s'applique plus particulièrement à un procédé de fabrication d'une pièce formée d'un matériau dans un état solide, comportant [00031 - la fourniture du matériau dans un état de poudre en plusieurs points de l'espace ; et [00041 - en fonction du point de l'espace, soit l'agrégation du matériau pour le l'aire passer à l'état solide, soit le maintien du matériau à l'état de poudre. [0005] Un tel procédé de fabrication est par exemple utilisé dans la fabrication additive de pièce. Dans ce cas, après l'agrégation des volumes souhaités pour former la pièce, cette dernière est extraite de la poudre restante n'ayant pas été agrégée. En particulier, lorsqu'une cavité est prévue dans la pièce, il est toujours prévu un trou reliant cette cavité à l'extérieur de la pièce pour évacuer la poudre restante. [0006] Il est par ailleurs connu de prévoir, à l'intérieur de la pièce, une forme géométrique tridimensionnelle représentant un code permettant par exemple d'identifier la pièce. Pour permettre de lire ce code, la forme géométrique doit posséder des propriétés physiques différentes du reste de la pièce. [ )0071 En effet, les méthodes de fabrication additive augmentent le risque de contrefaçon. Une pièce authentique peut être scannée en utilisant différentes techniques telles que la numérisation de la lumière structurée et/ou la tomographie par rayons X, permettant l'accès à tout le volume de la pièce, y compris celui invisible depuis l'extérieur, La pièce peut alors être reproduite avec une bonne précision en utilisant une méthode de fabrication additive. Or, la contrefaçon est un problème important dans de nombreux domaines industriels (aérospatiale, automobile, énergie...) dès lors que la performance et la fiabilité de composants est un enjeu critique. Outre les questions de propriété, les pièces contrefaites risquent d'avoir des performances moindres par rapport au fabricant d'origine (en anglais « Original Equipment Manufacturer OEM), en raison des matériaux et des procédés mis en oeuvre par exemple, [00081 Pour conférer des caractéristiques différentes au code et au reste de la pièce, la demande de brevet américaine publiée sous le numéro US 2015/0147585 Al propose par exemple d'utiliser des paramètres de fusion différents pour le code et le reste de la pièce. [00091 La demande internationale PCT publiée sous le numéro WO 2005/099635 Al décrit de son côté d'ajouter un additif à la poudre pour les volumes destinés à former le code, voire même de laisser ces volumes vides. [0010] La demande de brevet américain publiée sous le numéro US 2017 018074 Al décrit de son côté l'utilisation de deux matériaux à l'état de poudre, différents, l'un pour le code, l'autre pour le. reste de. la pièce. [0011] Les solutions proposées dans les documents ci-dessus présentent toutes comme in- convénient d'être complexes à mettre en oeuvre. [0012] Tl peut ainsi être souhaité de prévoir un procédé de fabrication d'une pièce qui permette de conférer de manière. simple à différents endroits de la pièce. des propriétés physiques différentes. [0013] il est donc proposé un procédé de fabrication d'une pièce formée d'un matériau dans un état solide, comportant : [0014] - la fourniture du matériau dans un état de poudre en plusieurs points de l'espace ; et [0015] - en fonction du point de l'espace, soit l'agrégation du matériau pour le faire passer à l'état solide, soit le maintien du matériau à l'état de poudre ; [0016] caractérisé en ce que le matériau à l'état solide formant la pièce délimite au moins une cavité fermée remplie du matériau laissé a l'état de poudre. [00171 Ainsi, grâce à l'invention, les cavités peuvent être simplement obtenues en suspendant l'agrégation pour certains volumes prédéfinis internes à la pièce. Or, le matériau à l'état de poudre présente des caractéristiques physiques différentes de celles du matériau à l'état solide. Ainsi, sans complexifier le système de fabrication et sans étape de traitement supplémentaire dans le procédé de fabrication, il est possible de conférer à différents endroits de la pièce des propriétés physiques différentes : d'une part les propriétés physiques du matériau à l'état de poudre et d'autre par les propriétés physiques du matériau à l'état solide. Ainsi, les coûts de fabrication ne sont sensiblement pas modifiés. Ces propriétés physiques différentes peuvent être utilisées pour insérer un code dans la pièce, comme dans les publications mentionnées ci-dessus. Elles peuvent également être utilisées dans d'autres buts. Par exemple la présence de matériau à l'état de poudre peut affaiblir localement la pièce afin de lui conférer une fonction de fusible mécanique. 10018] De façon optionnelle, le matériau comporte l'un parmi du plastique, du métal et de la céramique. [0019] De façon optionnelle également, la fourniture de matériau à l'état poudre est réalisée couche par couche, et l'agrégation du matériau comporte, après chaque dépôt de couche, l'agrégation d'au moins une partie de la. couche déposée pour la. faire passer solide. [00201 De façon optionnelle également, pour chaque cavité [00211 - la. partie à l'état solide d'une couche forme un fond de la cavité [007.2] - la ou les parties à l'état solide respectivement d'une ou plusieurs couches suivant la couche formant le fond,définissent des latérales e la cavité s'élevant. depuis le fond ; et [0023] - la partie à l'état solide d'une couche suivant la ou les couches définissant les parois latérales, forme un couvercle reposant sur les parois latérales pour fermer la cavité. [0024] De façon optionnelle également, le procédé comporte en outre [0025] l'obtention d'un code associé à la pièce ; et [0026] - la définition d'au moins une caractéristique géométrique de la ou des avités fermées i partir du code. [00'271 De façon optionnelle également, les cavités forment,dans un plan prédéfini, un code barre ou un code QR. [0028] De façon optionnelleéga cirent l agrégation est une ion du matériau à état de poudre. [0029] il est également proposé une pièce formée d'un matériau dans un état solide, ca- ractérisée en ce qu'elle comporte au moins une cavité fermée remplie de ce môme matériau à l'état de poudre. [0030] De façon optionnelle, le matériau à l'état solide provient a fusion de cc matériau alors qu'il était à l'état de poudre. [0031] Il est également proposé un procédé de détermination d'un code associé à une pièce selon l'invention, comportant [0032] - la génération d'un signal dans la pièce de. sorte que le signal soit modifié dif- féremment par le matériau à l'état solide et par le matériau à l'état de poudre ; [0033] - la détection du signal modifié ; [0034] - la détermination d'au moins une caractéristique géométrique fermées à partir du signal modifié détecté ; et [0035] la détermination du code à partir de la ou des caractéristiques géométriques dé- terminées. [0036] L'invention sera mieux co mse à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : [00371 fig. I la figure 1 représente schématiquement schématquemerlt la structure générale d'un brication d'une pièce, selon un mode de réalisation de l'invention, [0038] [ fig.21 la figure 2 illustre les étapes successives d'un procédé de fabrication d'une pièce, selon un mode de réalisation de l'invention, [0039] fig.31 la ligure 3 représente schématiquement le système de la figure 1 avec une pièce en cours de fabrication selon le procédé de la figure 2, la pièce étant dans un premier état intermédiaire, [ )040]] [fig.4] la figure 4 représente schématiquement le système de la figure 1 avec une pièce en cours de fabrication selon le procédé de la figure 2, la pièce étant dans un deuxième état intermédiaire, [0041] [fig.5] la figure 5 représente schématiquement le système de la figure 1 avec une pièce en cours de fabrication selon le procédé de la figure 2, la pièce étant dans un troisième premier état intermédiaire., [ )0 2] [fig.6] la figure 6 représente schématiquement le système de la figure 1 avec une pièce en cours de fabrication selon le procédé de la figure 2, la pièce étant dans un état final, [0043] [fig.7] la figure 7 représente schématiquement la pièce des figures 3r 6 après extraction du système de fabrication, [00441 [fig.8] la figure 8 représente schématiquement la structure générale d'un système de déter- mination d'un code associé à une pièce, [0045] [fig.9] la figure 9 illustre les étapes successives d'un procédé de détermination d'un code associé à une pièce, selon un mode de réalisation de l'invention, [0046] [fig.10] la figure 10 représente schématiquement une autre n par un procédé selon l'invention. [0047] En référence à la figure 1, un exemple de système e fabrication additive 100 mettant en oeuvre l'invention va à présent étre décrit. [0048] Dans l'exemple décrit, le système 100 est un système de fabrication additive sur lit de poudre, par exemple de type SLM (de l'anglais « SelecLaser Melting »), Mais l'invention n'est pas limitée à cet exemple et pourrait également s'appliquer à d'autres types de méthode de fabrication additive, sur lit de poudre ou non. [0049] Le système 100 comporte tout d'abord un plateau 102. sur lequel une pièce 104 en cours de fabrication est destinée à s'étendre. Le plateau 102 est mobile verticalement. [00501 Le système 100 comporte en outre un réservoir 106 conçu pour contenir de la poudre et pour verser cette poudre. [00511 Le système 100 comporte en outre un dispositif d'étalement 108 conçu pour étaler la poudre versée pour former une couche de poudre. [0052] Le système 100 comporte en outre un dispositif de fusion 110 conçu pour fusionner au moins une partie de la couche de poudre sur toute son épaisseur, par exemple par apport d'énergie thermique. Le dispositif de fusion 110 comporte par exemple un laser. [ )053[ Le système 100 comporte en outre un dispositif dc commande 112 du plateau 102, du réservoir de poudre 106, du dispositif d'étalement 108 et du dispositif de fusion 110. Le dispositif de commande 112 est par exemple un dispositif informatique comportant une unité de traitement 114 (par exemple une unité de traitement centrale, de l'anglais Central Processing Unit » ou CPU) et une mémoire 116 (par exemple, une mémoire vive, de l'anglais « Random Access Memory » ou RAM) conçue pour contenir des instructions de programme d'ordinateur destinées à être exécutées par l'unité de traitement 114 pour la mise en oeuvre des fonctions du dispositif de commande 112. [ )054] En référence à la figure 2, un exemple de procédé 200 selon l'invention de fa- brication d'une pièce 104 formée d'un matériau dans un état solide, va à présent être décrit. Ce procédé 200 est par exemple réalisé par le système 100 de la figure 1. [0055] Au cours d'une étape 202, le dispositif de commande 112 obtient un plan d'une pièce à fabriquer. Le plan est par exemple créé par CAO (Conception Assistée par Ordinateur). [0056] Au cours d'une étape 204, le dispositif de commande 112 obtient un code associé a ia pièce 104. Au moins une première partie du code représente une information associée à la pièce comme par exemple un identifiant unique de la pièce, une référence produit, une date etiou un lieu de fabrication. '[Inc autre partie du code peut en outre être présente et représenter des données de vérification de la première partie etiou de correction d'erreur de la première. partie. Dans le cas d'un code binaire, cette autre partie représente par exemple des bits de parité de la première partie du code. [0057] Au cours d'une étape 206, le dispositif de commande 112 définit une géométrie d'une ou plusieurs cavités cavit s fermées, la géométrie de la ou des cavités présentant au moins une caractéristique définie à partir du code. Les cavités peuvent par exemple être codées selon une dimension. Par exemple, les cavités peuvent être des pavés ayant tous la même hauteur et la même profondeur, mais ayant une largeur pouvant prendre deux valeurs différentes, l'une petite et l'autre grande. Les largeurs des cavités peuvent donc exprimer un code binaire la petite largeur représentant l'une des deux valeurs binaires et la grande largeur représentant l'autre, En complément ou à la place de la variation de largeur, les distances entre les cavités peuvent également être codées. Les cavités peuvent ainsi former, dans le plan de leur hauteur et de leur largeur, un code barre.. Alternativement, les cavités peuvent être codées selon deux dimensions. Elles peuvent par exemple ramier, dans le plan de leur hauteur et de leur largeur, un code QR (de l'anglais « Q3uicl