Brevet FR3081755A1 — publié le 20191206

RACLEUR, APPLICABLE AU TRANSPORT DE POUDRES DESCRIPTION Le sujet de l'invention est un racleur, qui peut être appliqué notamment au transport de poudres pour fabriquer des pièces par fabrication additive sur lit de poudre. Un procédé que l'invention peut perfectionner est décrit dans le document FR 2980380 Al. On décrit la fabrication d'une pièce métallique par frittage d'une poudre. L'installation comprend un bac d'alimentation de la poudre, un plateau de fabrication, un bac de récupération de poudre en excès, ces trois pièces étant alignées et contiguës, avec le plateau entre les deux bacs ; et elle comprend encore un racleur apte à passer au-dessus de ces trois pièces afin de déplacer la poudre du bac d'alimentation au bac de récupération tout en déposant une couche de poudre sur le plateau de fabrication. Le plateau est mobile verticalement sous l'effet d'un vérin réglable, et au moins le fond du bac d'alimentation en poudre est lui aussi mobile sous l'effet d'un vérin réglable, mais indépendant du précédent. Il est également possible que le fond du bac de récupération de la poudre soit mobile sous l'effet d'un tel vérin. En effet, dans certaines configurations, et afin d'optimiser la consommation de poudre, le bac d'alimentation peut devenir bac de récupération et vice-versa. Le racleur change alors de direction de déplacement. Le vérin du bac d'alimentation est périodiquement déployé pour soulever la poudre qui y est contenue et en faire sortir une petite partie au-dessus d'un bord supérieur du bac. Le racleur peut alors être déplacé, et il intercepte au moins une partie de cette quantité de poudre et la déplace pour la laisser s'écouler et se répartir sur la surface du plateau ; la poudre restant éventuellement en excès sur le racleur tombe dans le bac de récupération. Ces opérations sont répétées de manière à déposer la poudre en couches successives et empilées sur le plateau. Dès qu'une couche est déposée, elle peut 2 être fondue par parcelles successives, par un laser par exemple, qui donnent peu à peu une couche agglomérée en se solidifiant, puis le racleur est ramené à sa position d'origine, le vérin du bac d'alimentation est soulevé pour faire sortir une nouvelle quantité de poudre et le vérin du plateau est descendu pour permettre à la matière de la 5 couche suivante de se déposer. Une pièce peut ainsi être fabriquée couche par couche, après des passes successives du racleur. Les fusions et solidifications concernent souvent une partie de la superficie de chaque couche. Cela est d'ailleurs imposé pour fabriquer des pièces de formes complexes, dont la section est différente d'une couche à l'autre. La poudre 10 déposée sur le plateau qui n'entre pas dans la matière de la pièce est en général perdue même si elle n'est pas atteinte par le moyen de fusion, puisqu'elle peut être tout de même polluée en subissant des transformations métallurgiques ou chimiques pendant les étapes de fabrication. Un perfectionnement des racleurs connus de ce type a été recherché 15 pour obvier à cet inconvénient, et la solution, qui constitue l'invention, a consisté en l'utilisation d'un racleur adaptatif par zones. En fonction de la zone utile de chauffage et solidification, il est alors possible d'approvisionner seulement la quantité nécessaire à chaque passe. Une économie de poudre importante devient alors possible, surtout en fin de fabrication, pour des pièces dont la superficie des couches s'amenuise constamment 20 vers les couches supérieures. Sous une forme générale, l'invention concerne un racleur, caractérisé en ce qu'il est composé d'une pluralité d'éléments de raclage montés sur un support commun, les éléments étant contigus le long d'une rangée et déplaçables indépendamment sur le support dans une direction perpendiculaire à la rangée et à une 25 direction prévue de mouvement d'ensemble du racleur. Ce déplacement possible de l'un ou l'autre des éléments de raclage correspond à un levage qui le rend inactif pour le transport de la poudre, et aucun dépôt de la poudre ne se produit sur la bande de surface du plateau parcourue par cet élément. Selon une construction possible du racleur, chacun des éléments de raclage comprend un contenu de raclage saillant hors du support dans une position active 3 Les moyens de déplacement des éléments de raclage peuvent être répartis sur les armatures et le support et comprendre par exemple des mécanismes à vis sans fin, à pignon et crémaillère et des moteurs, situés sur les unes ou l'autre. Les moyens de déplacement pourraient aussi comprendre des verrous, d'autres moyens de blocage, et 5 être de tous genres envisageables, manuels ou télécommandés. Un autre aspect de l'invention est une installation de raclage perfectionnant des installations analogues à celle qu'on a décrite et comprenant un plateau mobile verticalement de support d'une pièce à fabriquer, un bac d'alimentation en poudre, un bac de récupération, le bac d'alimentation, le plateau et le bac de récupération étant 10 alignés et contigus, avec le plateau entre les bacs, le bac d'alimentation ayant un bord supérieur surplombant le plateau et étant ouvert entre le bord supérieur, l'installation comprenant encore un dispositif de frittage d'une poudre déposée sur le plateau et un racleur de transport de la poudre du bac d'alimentation au plateau et éventuellement au bac de récupération, le racleur étant mobile au-dessus du bord supérieur, du plateau et du 15 bac de récupération, caractérisée en ce que le racleur est conforme à ce qui précède. Un autre aspect encore de l'invention est un procédé de fabrication d'une pièce au moyen du racleur ou de l'installation conforme à ce qui précède, le procédé comprenant des dépôts de couches empilées de poudre, associés à des passes successives où le racleur apporte la poudre de chaque couche, et de frittage de chaque couche entre 20 le dépôt de ladite couche et le dépôt de la couche suivante, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape de levage d'au moins un des éléments de raclage après le dépôt d'une des couches, le levage étant suffisant pour rendre l'élément levé inactif pour transporter la poudre aux passes suivantes. Une réalisation purement illustrative de l'invention sera maintenant 25 décrite en liaison aux figures suivantes : - la figure 1 illustre une installation de fabrication d'une pièce mécanique à parti d'une poudre, comprenant un racleur conforme à l'invention ; - la figure 2 illustre le racleur selon l'invention ; 4 - la figure 1 illustre une installation de fabrication d'une pièce mécanique à parti d'une poudre, comprenant un racleur conforme à l'invention ; - la figure 2 illustre le racleur selon l'invention ; - la figure 3 représente un élément de raclage selon l'invention et un 5 exemple d'un moyen de déplacement ; - et la figure 4 illustre les particularités de fabrication qu'autorise l'invention. L'invention représente schématiquement une installation de fabrication d'une pièce à partir de poudre, comprenant un bac d'alimentation 1, un plateau 2, un bac 10 de récupération 3 et un racleur 4. Le bac d'alimentation 1, le plateau 2 et le bac de récupération 3 sont alignés. Un premier vérin 5 permet d'ajuster la hauteur du plateau 2, qui est disposé entre les bacs 1 et 3 et un second vérin 6 permet d'ajuster la hauteur d'un fond 7 du bac d'alimentation 1 et donc la profondeur de ce bac. Le plateau 2 est orienté en X-Y, c'est-à-dire horizontal. Un laser 8 le surplombe, peut être déplacé dans les mêmes 15 directions X et Y par un mécanisme non représenté, de manière que son faisceau puisse être dirigé vers tout point du plateau 2. Le bac d'alimentation 1 est empli de poudre 9 jusqu'à son bord supérieur 10, et son sommet est ouvert. Le racleur 4 conforme à l'invention s'allonge principalement dans une des directions horizontales X, et il peut être déplacé le long de rails 11 s'étendant dans la direction horizontale perpendiculaire Y. Au 20 cours de la fabrication d'une pièce dans l'installation, il passe successivement au-dessus du bord supérieur 10 du bac d'alimentation 1, du plateau 2 et du bord supérieur 12 du bac de récupération 3. Le fond 7 ayant été soulevé pour faire dépasser une quantité de poudre 9 du bord supérieur 10, cette quantité est au moins en partie interceptée par le racleur 4 et transportée sur le plateau 2, où elle se dépose en formant une couche 13. Le 25 laser 8 est ensuite mis en action pour chauffer au moins une portion 14 de la couche 13 et la fondre, après quoi elle est laissée à se solidifier. La coalescence des grains de poudre dans les portions 14 solidifiées des couches 13 successivement déposées produit peu à peu une pièce 15 de poudre agglomérée. La poudre en excès de chaque couche 13 aboutit au bac de récupération 3 quand le racleur 4 l'atteint. Le plateau 2 est descendu 5 avant chaque passage du racleur 4 pour permettre le dépôt de la couche suivante, dont la surface est habituellement limitée par le bord inférieur du racleur 4. La construction de ce dernier est la suivante. Outre une armature 17 coulissant sur les rails 11, des éléments de raclage 18 se succédant dans la direction X 5 sont portés par l'armature 17. Ces éléments de raclage 18 sont mobiles indépendamment dans la direction verticale Z, de manière à présenter au moins une position inactive quand l'élément de raclage 18 correspondant est levé (c'est le cas de l'élément du milieu à la figure 2) et au moins une position active quand l'élément correspondant est abaissé. Chacun des éléments de raclage comprend (figure 3) une armature 19 10 supérieure et une lame 20 suspendue de façon fixe à l'armature 19 et s'étendant au- dessous d'elle et du support 17. Le système de déplacement peut comprendre pour chaque élément de raclage 18, des glissières 21 verticales fixées à l'armature 17, une vis sans fin 22 verticale dépendant d'un moteur 23 également fixée à l'armature 17, et des paliers et écrous 24 et 25 dépendant de l'armature 19, associés respectivement aux 15 glissières 21 et à la vis sans fin 22. La rotation des moteurs 23 et des vis 22 déplacent verticalement les éléments de raclage 18. Quand l'un d'eux est à la position levée, il est impuissant à transporter la poudre du bac d'alimentation 1, et (figure 4) cet élément de raclage, noté 18a, fait apparaître sur le plateau 2, au-dessus des couches 13 déjà déposées, une bande 26 de 20 même position transversale (en X) et de même largeur, sur laquelle la poudre n'est pas déposée. La quantité de poudre 27 en regard de la bande 26 dans le bac d'alimentation 1, n'ayant pas été transportée par l'élément de raclage 18a, demeure dans ce bac. Elle pourra être employée pour une couche ultérieure après une égalisation du niveau de poudre dans le bac d'alimentation 1. Cette étape de levage différencié des éléments de 25 raclage 18, caractéristique du racleur de l'invention, est possible sans inconvénient dès que la portion 14 à agglomérer de la couche concernée, notée 13a, ne s'étend pas sur la bande 26, et qu'aucune portion 14 à agglomérer d'une couche supérieure ne s'étendra au-dessus de la bande 26. Le procédé utilisant le racleur conforme à l'invention 4 comporte en principe seulement des levages successifs des éléments de raclage 18, mais 30 normalement pas d'opérations inverses, qui conduiraient à faire tomber de la poudre 6 dans des portions creuses de l'ébauche de pièce, sans permettre de recréer des couches régulières. Il convient donc particulièrement bien à la fabrication de pièces mécaniques s'amenuisant toujours plus vers le haut : les quantités de poudre 27 qui ne sont pas versées sur le plateau 2, qui échappent aux pollutions de fabrication et sont donc 5 économisées, REVENDICATIONS1) Racleur (4), caractérisé en ce qu'il est composé d'une pluralité d'éléments de raclage (18) montés sur un support (17) commun, les éléments étant contigus le long d'une rangée et déplaçables indépendamment sur le support dans une direction (Z) perpendiculaire à la rangée et à une direction prévue (Y) de mouvement d'ensemble du racleur (4). 2) Racleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des éléments de raclage comprend une lame (20) de raclage saillant hors du support (17) dans une position active de l'élément, une armature (19) à laquelle la lame (20) est liée, et le support comprend des rails de guidage (21) sur lesquels les armatures coulissent. 3) Racleur suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de déplacement (22, 23, 24) des éléments de raclage, répartis sur les armatures et le support. 4) Installation de raclage comprenant un plateau (2), mobile verticalement, de support d'une pièce (15) à fabriquer, un bac d'alimentation (1) en poudre, un bac de récupération (3), le bac d'alimentation, le plateau et le bac de récupération étant alignés et contigus, avec le plateau entre les bacs, le bac d'alimentation ayant un bord supérieur (10) surplombant le plateau (2) et étant ouvert; l'installation comprenant encore un dispositif de frittage d'une poudre déposée sur le plateau (2) et un racleur (4) de transport de la poudre du bac d'alimentation au plateau et éventuellement au bac de récupération, le racleur étant mobile au-dessus du bord supérieur, du plateau et du bac de récupération, caractérisée en ce que le racleur est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 5) Procédé de fabrication d'une pièce au moyen du racleur ou de l'installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, le procédé comprenant des dépôts de couches (13) empilées de poudre, associés à des passes successives où le racleur (4) apporte la poudre de chaque couche, et de frittage de chaque couche entre le dépôt de ladite couche et le dépôt de la couche suivante, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape de levage d'au moins un des 8 éléments de raclage (18) après le dépôt d'une des couches, le levage étant suffisant pour rendre l'élément levé inactif pour transporter la poudre aux passes suivantes.