Brevet FR3087705A1 — publié le 20200501

IMPRESSION À JET D'ENCRE SUR UNE SURFACE COMPLEXE L'invention a trait au domaine du recouvrement de surfaces plus particulièrement à une station permettant l'impression d'une surface 3D complexe notamment d'un élément de carrosserie avec une impression du type jet d'encre. Le document de brevet publié US 9,527,275 divulgue un système d'impression à jet d'encre comprenant une tête d'impression placée sur un robot pour recouvrir une grande surface convexe pour le domaine aéronautique. Le système applique des bandes d'encre qui sont alignées par détection d'un filigrane dans la bande précédente. Le système connu n'est conçu que pour peindre des surfaces peu complexes, avec des variations de courbures faibles. Une imprimante 3D à jet d'encre permettant l'impression d'objets comme un ballon ou une valise est connue de l'état de l'art. Cette imprimante pourvue d'une base mobile supportant l'objet à imprimer et d'une tête d'impression fixe ne permet que d'imprimer des objets de petite taille présentant une surface extérieure convexe à faible courbure. L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de pouvoir imprimer des surfaces complexes. L'invention a pour objet une station d'application d'encre sur un objet, comprenant au moins une tête d'impression à jet d'encre, au moins une unité de déplacement de l'au moins une tête d'impression remarquable en ce que l'au moins une unité de déplacement comprend au moins une unité de déplacement comprenant un rail et un porte-tête d'impression monté coulissant sur le rail, le porte-tête portant au moins une des têtes d'impression, au moins une unité de déplacement comprenant un bras et un porte-tête d'impression à une extrémité du bras, le porte-tête portant au moins une autre des têtes d'impression, et au moins une des têtes d'impression est du type pilotage goutte à goutte à taille de goutte réglable. Selon un mode avantageux de l'invention, au moins un des porte-têtes porte plusieurs têtes d'impression, au moins une des têtes étant montée mobile sur le porte-tête. 2 Selon un mode avantageux de l'invention, le montage mobile de la tête ou d'au moins une des têtes d'impression sur l'au moins un des porte-tête est suivant un degré de liberté. Selon un mode avantageux de l'invention, le montage mobile suivant un degré de 5 liberté est en rotation. Selon un mode avantageux de l'invention, l'au moins un des porte-tête comprend des moyens de déplacement configurés pour déplacer à l'unisson les têtes d'impression portées par le porte-tête suivant au moins un degré de liberté par rapport à une partie arrière du porte-tête montée coulissante sur le rail ou à l'extrémité du bras. 10 Selon un mode avantageux de l'invention, le montage mobile de la tête ou d'au moins une des têtes d'impression sur l'au moins un des porte-tête est suivant deux degrés de liberté. Selon un mode avantageux de l'invention, le montage mobile suivant deux degrés de liberté est en translation suivant une première direction parallèle à une direction 15 d'injection de l'encre et suivant une deuxième direction perpendiculaire à la première direction. Selon un mode avantageux de l'invention, le rail de l'unité de déplacement s'étend verticalement suivant un galbe et/ou horizontalement de manière à pouvoir appliquer l'encre sur au moins un côté et/ou un toit de carrosserie de véhicule, respectivement. 20 Selon un mode avantageux de l'invention, au moins une des têtes d'impression est équipée d'un dispositif auxiliaire de production d'un jet gazeux dans la direction d'éjection de l'encre, le dispositif étant configuré pour guider l'encre dans la direction. Selon un mode avantageux de l'invention, au moins une des têtes d'impression est configurée pour ajuster l'angle d'au moins deux trajectoires de gouttes pour provoquer 25 une coalescence des gouttes de manière à ce que les au moins deux trajectoires se rapprochent, tout en restant parallèles entre elles. Préférentiellement, l'au moins une tête d'impression est du type piézoélectrique. 3 Préférentiellement, l'au moins une tête d'impression contrôle (règle) la taille et la fréquence des gouttes déposées. Préférentiellement, chacun des porte-tête porte au moins une cartouche d'encre alimentant la ou les têtes d'impression dudit porte-tête. 5 Préférentiellement, le porte-tête comprend au moins deux têtes d'impression montées sur un galbe de forme convexe ou concave. Préférentiellement, au moins un des porte-tête porte des moyens de figeage de l'encre, du type UV (ultraviolet) LED (diode à électroluminescence) ou EB (acronyme anglo-saxon : « Electron Beam faisceau d'électrons). 10 Préférentiellement, le bras est articulé. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent de réaliser une impression d'encre sur une surface particulièrement complexe, comme celle d'un véhicule, et ce de manière optimisée en utilisant des unités de déplacement adaptées à la complexité des surfaces à traiter. De plus, la combinaison de l'ensemble des outils 15 pourvus de têtes d'impression orientables rend l'ensemble des éléments de la carrosserie accessible à l'impression. Enfin, grâce à l'interchangeabilité des outillages formant les outils d'impression à jet d'encre, de nombreuses configurations différentes peuvent être réalisées sur un même îlot de production. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris 20 à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 illustre une station avec trois unités de déplacement ; - La figure 2 représente un outil adapté à l'impression d'une surface verticale avec une courbe complexe ; - La figure 3 montre des outils d'impression montés sur rail. 25 La figure 1 illustre une station 100 présentant différentes possibilités d'intégration d'unités de déplacement de têtes d'impression pour l'application d'encre sur une carrosserie d'un véhicule. La station 100 peut comprendre: une première unité de déplacement 116 comprenant un premier porte-têtes 110 sous forme d'une arche 4 pourvue de plusieurs têtes d'impression adaptées pour appliquer de l'encre sur une grande surface 114 ; une deuxième unité de déplacement 126 sous forme d'un bras articulé (robot multi-axes) pourvue d'un deuxième porte-tête 120, configurée pour appliquer de l'encre sur une surface complexe 124, mais accessible ; et une troisième 5 unité de déplacement 136 sous forme d'un deuxième bras articulé, dédié pour appliquer de l'encre sur une surface complexe non accessible 134. Le deuxième bras est pourvu d'un troisième porte-tête 130. La combinaison de l'ensemble de ces unités de déplacement 116, 126, 136 rend l'ensemble des éléments de la carrosserie accessible à l'impression. Chacune des unités de déplacement comprend au moins 10 une tête d'impression à jet d'encre, avec un pilotage goutte à goutte à taille de goutte réglable, permettant un contrôle du volume et notamment de la fréquence des gouttes déposées. Deux terminologies équivalentes au « pilotage goutte à goutte » sont le «pilotage unitaire de la goutte » et cc DOD » (acronyme anglo-saxon pour « Drop On Demand »). Le pilotage goutte à goutte à taille de goutte réglable permet un contrôle 15 de l'épaisseur de matière appliquée et d'adapter la dépose de matière à la courbure locale d'une des surfaces 114, 124, 134 à imprimer. La figure 2 représente une autre réalisation de l'invention avec une unité de déplacement 206 comprenant trois têtes d'impression 208, les têtes 208 étant montées sur un porte-têtes 210. Le porte-têtes 210 peut être relié à des moyens de 20 déplacement 218 configurés pour déplacer à l'unisson les têtes d'impression 208 portées par le porte-tête 210 suivant au moins un degré de liberté par rapport à une partie arrière 220 du porte-tête 210. Dans la figure 2, le montage mobile 214 d'une des têtes d'impression sur le porte-têtes 210 comprend deux degrés de liberté : un en rotation et l'autre en translation parallèlement à la direction d'injection. Le montage 25 mobile 214 d'une des têtes d'impression sur le porte-têtes 210 peut comprendre un troisième degré de liberté permettant une translation horizontale ou verticale entre les têtes d'impression (208). La partie arrière 220 du porte-tête 210 est montée à l'extrémité d'un bras 222. Aussi, cette configuration avec plusieurs têtes d'impression 208 permet de faire diverger ou converger les jets de deux des têtes d'impression 208 déposant par exemple des matières différentes, c.-à-d. une matière teintée et une matière de protection sans pigment. En outre, cette réalisation intégrant plusieurs degrés de 5 mouvement permet une précision de passage et un suivi d'une surface verticale quel que soit son niveau de complexité. De plus, grâce à la modularité du porte-tête 210 et des moyens de déplacement 218, il est possible de réaliser de nombreuses configurations différentes. Ainsi, des modèles différents de véhicule peuvent être 5 traités sur un même îlot de production. La figure 3 montre une autre réalisation d'une unité de déplacement 306 comprenant deux porte-têtes d'impression 310. Chaque porte-tête 310 d'impression pourvu d'une tête d'impression 308 est monté sur un même rail 318. Avantageusement, en plus du déplacement indépendant des porte-tête d'impression 310 selon la direction du rail 10 318, il est prévu d'ajouter un degré de mouvement supplémentaire via un montage mobile dans une direction perpendiculaire au rail 318 afin que les deux têtes d'impression 308 puissent mieux suivre une surface complexe. En d'autres termes, cette configuration forme un assemblage déformable d'impression, capable de suivre des variations de forme de la surface à imprimer. De plus, le rail 318 de l'unité de 15 déplacement 306 peut s'étendre horizontalement de manière à pouvoir appliquer l'encre sur un toit de carrosserie de véhicule. Pour faciliter l'accès à des zones peu accessibles d'une surface complexe, au moins une tête d'impression 208, 308 peut être positionnée à une distance prédéterminée de la surface, la distance étant inférieure à 8 mm, de préférence 5 mm, grâce à la 20 forme et la disposition de la tête ou de l'une des têtes d'impression 208, 308 en question. Si une des zones est très peu accessible, une des têtes d'impression 208, 308 peut être pourvue de moyens pour augmenter la distance de travail entre la tête d'impression 208, 308 et la surface à imprimer. Les moyens en question peuvent comprendre au moins des moyens de déviation électrostatique, des moyens de 25 guidage par flux d'air, des moyens de réduction de viscosité et/ou des moyens de modulation de la pression. Afin de réduire le temps de figeage de l'encre déposée, la station peut comprendre des moyens de figeage montés par exemple sur une des unités de déplacement 116, 126, 136, 206, 306. Les moyens de figeage peuvent être une fibre optique en silice 30 pure, un globe divergent, une loupe divergente ou convergente pour piloter la profondeur de champ en silice pure, un flash à grande échelle pour éclairer l'ensemble 6 de la surface complexe, un système de lampe UV (Ultraviolet) LED (Acronyme angle-saxon cc Light Emitting Diode ») ou un dispositif EB pour concentrer la polymérisation dans une zone précise de surface complexe, et/ou une pluralité de micromiroirs pilotés. Les moyens de figeage peuvent être disposés sur un porte-outil dédié au 5 figeage. Une telle station 100 permet de polymériser rapidement, en moins d'une seconde, toutes les couches appliquées. De plus, afin de réduire la consommation d'énergie et l'échauffement des lampes UV LED ou du dispositif EB, un pilotage ON/OFF des lampes LED UV ou du dispositif EB peut être prévu. Les chemins de câbles nécessaires à l'alimentation en matière et au pilotage d'au 10 moins une tête d'impression sont nombreux et peuvent être lourds et encombrants selon la cinématique mise en oeuvre. Pour pallier cela, il est envisagé d'embarquer la matière c.-à-d. l'encre sur l'outil adapté pour recevoir les moyens d'impression sous la forme d'une cartouche ou d'une recharge. Une communication sans fil pour le pilotage peut être envisagée, ainsi que l'utilisation de batteries pour l'alimentation en 15 énergie embarquée. En conséquence, un tel ensemble permet un circuit d'encre limité et plus facilement maîtrisable. Il est aussi possible d'envisager une interchangeabilité de l'au moins une tête d'impression, REVENDICATIONS1. Station (100) d'application d'encre sur un objet, comprenant : - au moins une tête d'impression (208, 308) à jet d'encre ; - au moins une unité de déplacement (116, 126, 136 ; 206 ; 306) de l'au moins une tête d'impression (208, 308) ; caractérisée en ce que l'au moins une unité de déplacement (116, 126, 136 ; 206 ; 306) comprend : - au moins une unité de déplacement (116 ; 306) comprenant un rail (318) et un porte-tête d'impression (110 ; 310) monté coulissant sur ledit rail (318), ledit porte-tête (110 ; 310) portant au moins une des têtes d'impression (308) ; - au moins une unité de déplacement (126, 136 ; 206) comprenant un bras et un porte-tête d'impression (120, 130 ; 210) à une extrémité dudit bras, ledit porte-tête (120, 130 ; 210) portant au moins une autre des têtes d'impression (208) ; - au moins une des têtes d'impression (208 ; 308) est du type pilotage goutte à goutte à taille de goutte réglable. 2. Station selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un des porte-têtes (210) porte plusieurs têtes d'impression (208), au moins une desdites têtes étant montée mobile sur ledit porte-tête (210). 3. Station selon la revendication 2, caractérisée en ce que le montage mobile (214) de la tête ou d'au moins une des têtes d'impression (208) sur l'au moins un des porte-tête (210) est suivant un degré de liberté. 4. Station selon la revendication 3, caractérisée en ce que le montage mobile (214) suivant un degré de liberté est en rotation. 5. Station selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'au moins un des porte-tête (210) comprend des moyens de déplacement (218) configurés pour déplacer à l'unisson les têtes d'impression portées par ledit porte-tête (210) suivant au moins un degré de liberté par rapport à une partie arrière (220) dudit porte-tête (210) montée coulissante sur le rail ou à l'extrémité du bras (222). 8 6. Station selon la revendication 2, caractérisée en ce que le montage mobile (214) de la tête ou d'au moins une des têtes d'impression sur l'au moins un des porte-tête (210) est suivant deux degrés de liberté. 7. Station selon la revendication 6, caractérisée en ce que le montage mobile 5 (214) suivant deux degrés de liberté est en translation suivant une première direction parallèle à une direction d'injection de l'encre et suivant une deuxième direction perpendiculaire à la première direction. 8. Station selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le rail (318) de l'unité de déplacement (306) s'étend verticalement suivant un galbe et/ou 10 horizontalement de manière à pouvoir appliquer l'encre sur au moins un côté et/ou un toit de carrosserie de véhicule, respectivement. 9. Station selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'au moins une des têtes d'impression (208, 308) est équipée d'un dispositif auxiliaire de production d'un jet gazeux dans la direction d'éjection de l'encre, ledit dispositif 15 étant configuré pour guider l'encre dans ladite direction. 10. Station selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'au moins une des têtes d'impression (208, 308) est configurée pour ajuster l'angle d'au moins deux trajectoires de gouttes pour provoquer une coalescence des gouttes de manière à ce que lesdites au moins deux trajectoires se 20 rapprochent, tout en restant parallèles entre elles.