Brevet FR3092019A1 — publié le 20200731

Description Titre de l'invention : Fabrication additive par modulation de vitesse de balayage Domaine technique [0001] La présente invention concerne le domaine général de la fabrication additive sélective. Technique antérieure [0002] La fabrication additive sélective consiste à réaliser des objets tridimensionnels par consolidation de zones sélectionnées sur des strates successives de matériau pulvérulent (poudre métallique, poudre de céramique, etc...). Les zones consolidées correspondent à des sections successives de l'objet tridimensionnel. La consolidation se fait par exemple couche par couche, par une fusion sélective totale ou partielle réalisée avec une source de puissance. [0003] Classiquement, on utilise comme source pour réaliser la fusion des couches de poudre des sources laser de forte puissance ou des sources de faisceau d'électrons. [0004] Classiquement, au cours du procédé de fabrication d'un objet tridimensionnel utilisant une source laser de forte puissance, la température maximale atteinte par la poudre peut dépasser la température d'évaporation, et le champ de température au sein d'une couche de poudre présente d'importants gradients. [0005] La perte de matière par évaporation et les forts gradients provoquent des contraintes résiduelles qui ont un effet sur les caractéristiques mécaniques de l'objet, en particulier des déformations locales, des fissures de l'ordre du micromètre voire au-delà, entraînant des micro fissures et des dislocations de couches. [0006] Il y a donc un besoin de mieux contrôler le champ de température de la couche de poudre au cours du procédé de fabrication. Exposé de l'invention [0007] Un but général de l'invention est de pallier les inconvénients des procédés de fa- brication additive de l'art antérieur. [0008] Notamment, un but de l'invention est de proposer une solution pour mieux contrôler le champ de température au cours du procédé. [0009] Le but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un procédé de fa- brication additive sélective d'un objet tridimensionnel à partir d'une couche de poudre, le procédé comprenant les étapes de : [0010] application d'une couche de poudre de fabrication additive sur un support ou sur une couche préalablement consolidée, [0011] émission d'un faisceau laser sur un premier point de la couche de poudre de fa- 2 brication additive, de sorte à consolider une première zone de la couche de poudre comprenant le premier point, [0012] le procédé comprenant en outre [0013] un ajustement d'une vitesse de balayage du faisceau laser en fonction d'une variation de température estimée de la couche de poudre en un deuxième point distinct du premier point de la couche de poudre causée par l'émission du faisceau laser de sorte à consolider la première zone de la couche de poudre, [0014] une émission d'un faisceau laser sur le deuxième point de sorte à consolider une deuxième zone de la couche de poudre comprenant le deuxième point, la variation de température estimée étant fonction d'un intervalle de temps prédéterminé séparant l'émission sur le premier point et l'émission sur le deuxième point et de la distance séparant le premier point et le deuxième point qui est égale au produit de la vitesse de balayage ajustée par l'intervalle de temps prédéterminé. [0015] Un tel procédé est avantageusement complété par les différentes caractéristiques ou étapes suivantes prises seules ou en combinaison : [0016] La variation de température estimée AT est préalablement estimée, en fonction de la distance r2, entre le premier point et le deuxième point et de l'intervalle de temps prédéterminé (t241), en calculant : [0017] [Math.1] -20-21)2 2Q1 1 A TO'21, ^117-3 (eLLE(t2-1-1))1Z2 I Su ! 02- (l)) ? (4(41K-11n) exp( 2 [0018] Q, étant une énergie reçue par la couche au cours de l'émission du faisceau laser de sorte à consolider la première zone de la couche de poudre, e étant une effusivité thermique de la couche de poudre, R étant un rayon du faisceau laser, a étant une diffusivité thermique de la couche de poudre et t' est un instant prédéterminé. [0019] Le procédé comprend en outre des étapes de : - ajustement d'une vitesse de balayage du faisceau laser en fonction d'une estimation d'une température de la poudre avant consolidation Tp(t') à un instant t' prédéterminé en un n-ème point de la couche, n étant un nombre entier supérieur ou égal à deux, l'estimation dépendant des variations en température de la poudre dues à l'émission d'un faisceau laser de sorte à consolider n-1 zones de la couche de poudre, le n-ème point étant situé à la distance r,' d'un i-ème point de la couche de poudre, avec i=1, 2, ...(n-1) chaque i-ème point étant situé au sein d'une i-ème zone de la couche de poudre consolidée et étant éclairé par le faisceau laser à l'instant ti prédéterminé, de la manière suivante : [0020] [Math.2] Tp(t,)= T- + vin 1 .A T(r t 0 -.'-' = 1 - n 1 n 3 [0021] dans laquelle To est la température initiale de la poudre, - émission à l'instant t, d'un faisceau laser vers le n-ème point de sorte à consolider une n-ème zone de la couche de poudre comprenant le n-ème point, la distance séparant le (n-1) ème point et le n-ème point étant égale au produit de la vitesse de balayage ajustée par l'intervalle de temps séparant l'émission sur le (n-1) ème point et l'émission sur le n-ème point. [0022] Chaque i-ème point des (n-1) premiers points de la couche est situé à une distance r,' du n-ème point de la couche de poudre telle que r',