Brevet FR3098753A1 — publié le 20210122

Description Titre de l'invention : dispositif de filtration destiné aux imprimantes 3D, quelles que soient leur taille ou leur technologie, pour remédier aux inconvénients de diffusion de pollutions [0001] L'invention est relative à un dispositif de filtration destiné aux imprimantes 3D, quelles que soient leur taille ou la technologie qu'elles embarquent, destinée à remédier aux inconvénients de diffusion de pollutions dus au fonctionnement des appareils, dans le but d'assurer une hygiène et une sécurité auprès des utilisateurs. [0002] État des connaissances : Les Imprimantes 3D grands format reposent sur des tech- nologies de types frittage ou stéréo lithographie. Parmi celles les plus répandues et relatives qui concernent les résilles et polymères, citons les technologies suivantes : [0003] Relatif à la première famille dite à frittage (notamment les produits des marques Stratasys, Prodway ...) le principe de cette technologie est que le matériau composant matière à une forme initiale de pulvérulent et est ensuite fritté par laser aux fins de prendre forme en état solide. Cette technologie est contrainte en ce qu'elle produit des émanations de poudres importantes qui oblige à un environnement de sécurité des personnes : tenue vestimentaire adaptée pour ne pas subir les émanations, et nécessité d'installer ces machines dans des salles blanches, d'où il ressort un cout important d'infrastructures. [0004] Concernant la technologie par stéréo lithographie qui est la première technologie his- toriquement connue dans l'impression 3D, le principe de celle-ci réside par la polymérisation d'une résine liquide par laser. Généralement la résine est contenue dans un bac placé dans l'enceinte où se forme l'objet (plateau d'imprimante, dite aussi tank), l'action du laser solidifie la résine à l'endroit de l'objet. Or cette technologie dégage des substances gazeuses de nature à altérer la santé des personnes utilisatrices de l'imprimante. [0005] Une troisième technologie connue pour les imprimantes 3D de grand format dé- veloppée par la marque « Massivit » selon plusieurs brevets publiés sous les numéros : « US2019047309 », « US20180311898 », «US20180043611 », «US2018016464 », est basé sur le principe de l'emploi d'un gel durcissant extrudé qui permet de répondre à des exigences de couleurs variées des objets constitués, et une réalisation rapide de l'objet du fait de la faible résolution obtenue par cette technologie (les couches épaisses constituent rapidement la pièce). Comme d'autres technologies citées, celle-ci dégage des substances gazeuses importantes néfastes à la santé. [0006] la technologie la plus démocratisée reste celle de l'imprimante à dépôt de fil fondu. Le principe consiste à extruder un filament en polymère par une action de chauffage du 2 filament, tandis qu'il est déposé couche à couche pour former l'objet. La technologie permettant cette action est régie par un équipement constitué d'un bloc d'extrusion placé sur un axe mobile évoluant en X/Y/Z , et d'un plateau d'impression . [0007] En revanche, cette technologie à dépôt de fil fondu présente également un in- convénient en fonctionnement de dégager des substances gazeuses nocives (particules et gaz). [0008] Au regard de l'exposé de ces technologies et des conséquences qu'elles génèrent pour la sécurité sanitaire des personnes au travail, il est facile de constater que : - les technologies par frittage sont soumises à une obligation d'installation en salle blanche en raison de la présence de poudres volatiles. A cet effet, si ces machines présentent un capotage qui limite la diffusion de pulvérulents, dès lors qu'il s'agit de manutentionner la pièce réalisée ou assurer la maintenance sur la machine, la diffusion de pulvérulent exige une protection intégrale des personnes. [0009] - Pour les autres technologies présentes, des émanations gazeuses dotées de nano particules produisent des risques sanitaires sur les personnes exposées au travail. Si aucune précaution particulière n'est mise en oeuvre à ce jour, le danger de ces émanations est avéré sur l'ensemble des technologies (résultante de la chauffe de polymère). [0010] Pour pallier à ces inconvénients, Il existe des systèmes de filtration d'imprimantes 3D contenues à l'intérieur d'un capotage, qui sont régis par des filtrations de type charbon actif (HEPA) répondant à des exigences de filtration > à 0,3 microns, tandis qu'un système d'aspiration est placé derrière le filtre aux fins d'aspirer l'air et assurer son filtrage. L'inconvénient de cette technologie de filtration est qu'elle ne filtre pas les particules en dessous de 0,3 microns. De plus, si des préconisations sont faites aux utilisateurs pour changer régulièrement les filtres, ces instructions sont toutes basées sur un temps d'usage de l'imprimante en utilisation au-delà duquel il est nécessaire d'agir en maintenance du filtre. Or l'homme de l'art constate qu'à temps égal d'utilisation de la machine, la saturation des filtres est très différente selon que l'on fabrique des petites pièces consécutives nécessitant des arrêts entre chaque pièce (déchargement /rechargement), où de grandes pièces qui elles s'exécutent durant un temps plus long ; si bien que la saturation des filtres intervient plus rapidement dans le second cas. Ainsi les directives d'emploi des filtres sont très relatives en matière d'efficacité, et ne permettent pas selon les utilisations qui sont faites, de remédier aux problématiques sanitaires résultant des émanations produites par les imprimantes. [0011] Également et en complément de cette première technologie de filtration, il existe des systèmes de photo catalyse dont le principe est de détruire les gaz nocifs par les UV. L'avantage de ce dispositif est qu'il détruit les gaz. [0012] Si bien que conjugués, ces systèmes trouvent une efficacité complémentaire : la 3 filtration opérant un emprisonnement des particules, tandis que le second détruit les composés organiques volatiles. [0013] La limite de ces dispositifs décrits, est qu'ils sont toujours mus par un déclenchement de l'opérateur, si bien qu'en cas d'omission, le risque polluant devient total. D'autre part, ces dispositifs complémentaires réunis ne sont efficaces que dès lors que le système d'aspiration est dimensionné proportionnellement au volume d'air à filtrer. Or, étant mus manuellement sans qu'un principe de régulation ne soit établi en fonction de la mesure de la qualité de l'air, le traitement devient aléatoire et potentiellement inefficace. [0014] Également une variable n'est jamais introduite dans les préconisations de protection de rejets résultant de l'imprimante 3D, qu'est la caractérisation physique des matériaux et qui influence conséquemment la saturation des agents polluants, cc dernier facteur venant encore altérer l'efficacité du traitement [0015] C'est aux fins de remédier à ces inconvénients que le présent brevet est destiné. [0016] Présentation de l'invention : L'invention est relative à un dispositif de filtration destiné aux imprimantes 3D, quelles que soient leur taille ou leur technologie, visant à remédier aux inconvénients de diffusion de pollutions ducs au fonctionnement des appareils, dans le but d'assurer une hygiène et une sécurité sanitaire auprès des utilisateurs, ce dispositif intégrant les technologies cumulées de filtration HEPA(f) et photo-catalyse (g) (traitement par UV), se caractérisant par : [0017] - un capteur (a) placé sur le capot à l'entrée d'air avant les technologies de filtration, [0018] - un second (b)placée sur le capot à la sortie d'air après que les technologies de filtration aient été sollicitées, [0019] - une ventilation (c)à vitesse régulée, [0020] - un asservissement (d)qui reçoit l'information des capteurs (a, b) et commande la ré- gulation de vitesse de la ventilation (c) sans aucune action de déclenchement par l'opérateur, l'asservissement étant déclenché dès la mise sous tension de la machine, [0021] - une alarme (e) placée sur le filtre HEPA (f) à l'objet d'informer l'opérateur de la nécessité d'action de maintenance sur le filtre, selon le principe d'une mesure de saturation effective, et non de préconisation théorique (de type abaque). [0022] Le fonctionnement de cette invention est régi selon le principe que l'air entrant dans le capot de l'imprimante est toujours mesuré, ainsi que l'air de sortie. Selon les mesures enregistrées et les consignes d'activation contenues dans l'asservissement, la ventilation pilotée par ce même asservissement varie sa vitesse pour assurer une filtration sans faille. [0023] Par ailleurs, une alarme est déclenchée dès lors que le filtre HEPA (f) est saturé, indiquant ainsi à l'opérateur la nécessaire intervention de maintenance. [0024] [fig.1] représente un schéma de principe de fonctionnement Glossaire : 100251 a) capteur (a) placé sur le capot à l'entrée d'air 100261 b) un second (b)placée sur le capot à la sortie d'air 100271 c) une ventilation (c)à vitesse régulée 100281 d) asservissement [0029] c) alarme [0030] f) filtre HEPA [0031 ] g) photocatalysc [Revendication I] REVENDICATIONS Dispositif de filtration destiné aux imprimantes 3D aux fins dc remédier aux inconvénients de diffusion de pollutions ducs au fonctionnement des appareils, dans le but d'assurer une hygiène et une sécurité auprès des utilisateurs, cc dispositif intégrant les technologies cumulées dc filtration HEPA et photo-catalyse, et se caractérise par : - un capteur (a) placé sur le capot à l'entrée d'air avant les technologies de filtration, - un second (h)placé sur le capot à la sortie d'air après que les technologies de filtration aient été sollicitées, - une ventilation (c)à vitesse régulée, - un asservissement (d)qui reçoit l'information des capteurs (a, b) et commande la régulation de vitesse de la ventilation (c) sans aucune action de déclenchement par l'opérateur, l'asservissement étant déclenché dès la mise sous tension de la machine, - une alarme (e) placée sur le filtre HEPA à l'objet d'informer l'opérateur de la nécessité d'action de maintenance sur le filtre, selon le principe d'une mesure de saturation effective.