Brevet FR3100728A1 — publié le 20210319

L’invention concerne un Méthode de fabrication d’un ensemble (28) constitué au moins : - d’une éprouvette (18) d’axe longitudinal comprenant une première (20) et une seconde (22) parties de préhension reliées l’une à l’autre par un brin (24) présentant une section transverse de dimension inférieure relativement à la première partie (20) et à la seconde partie (22), - un caisson (30) de protection délimitant intérieurement un logement (32) de réception d’au moins une éprouvette (18), ladite au moins une éprouvette (18) étant disposée à l’intérieur du caisson (30) de protection et étant reliée à une face interne du caisson (30) au niveau de la première partie (20) par une première branche (42) et au niveau de la seconde partie (22) par une seconde branche (44), le procédé comprenant les étapes suivantes : a) Fournir au moins un support de fabrication (48) dudit ensemble (28) ; b) Obtenir ledit ensemble (28) en fabriquant l’au moins une éprouvette (18), l’au moins un caisson (30) de protection et lesdites au moins deux branches (42, 44) de connexion, d’une seule pièce par fabrication additive fusion sur ledit support de fabrication (48). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 4 Caractérisation d’une structure lattice Domaine technique de l’invention L’invention porte sur la caractérisation des structures lattices réalisables par fabrication additive. En particulier, l’invention porte sur la réalisation d’éprouvette permettant une caractérisation expérimentale de telles structures lattices. Etat de la technique antérieure Les procédés de fabrication additive permettent aujourd’hui de réaliser des géométries de pièces jusqu’alors irréalisables par les procédés de fabrication traditionnels. En particulier, des géométries fines appelées structures lattices ou structures en treillis se révèlent particulièrement intéressantes pour se substituer entre autres à des structures de type mousse. Les structures lattices permettent ainsi de remplir des fonctions d’amortisseur, de filtre ou encore d’échangeurs thermiques. Elles peuvent être utilisées afin d’alléger les pièces ou pour rechercher des fonctions particulières. Par structure lattice, on entend une structure treillis correspondant à un assemblage de brins métalliques entrecroisés et maintenus les uns aux autres de sorte à former un ensemble rigide et poreux. Un exemple de structure lattice 2 est illustré à la figure 1. Comme on peut le voir, la structure lattice 2 est ici constituée d’un motif élémentaire 6 qui se répète selon trois directions de l’espace, formant alors un réseau tridimensionnel. Les brins métalliques 4 constitutifs du motif 6, sont ordonnés, de sorte à former un volume géométrique élémentaire. Dans l’exemple illustré, le motif 6 est un polyèdre, définissant un volume intérieur creux. Aujourd’hui ces structures sont peu utilisées car il y a peu de connaissances et de méthodes pour établir le comportement des pièces intégrant de telles structures. En effet, il est connu que leur comportement est fortement influencé par le procédé de fabrication, et peut donc différer fortement du comportement théorique attendu. Par ailleurs, il est également connu dans le cas de la réalisation de pièces à géométrie classique, de caractériser ces géométries à l’aide d’éprouvette. En général, ces éprouvettes sont fabriquées avec le même procédé de fabrication que la pièce à caractériser. Dans le cas des structures lattices, afin de caractériser le comportement de la structure dans son intégralité, il est nécessaire de réaliser des micro-éprouvettes représentatives d’un brin de lattice et ce par fabrication additive. Ces micro-éprouvettes doivent donc : - présenter une portion représentative d’un brin de lattice ; - être facilement fabricable par fabrication additive ; - être adaptées à une machine de traction, notamment aux mors à pinces ; - être adaptées pour les méthodes de mesures de géométries sans contact. Un exemple de géométrie de micro-éprouvettes 8 est illustré à la figure 2. La première micro-éprouvette 8 comprend une première partie 10 et une seconde partie 12 de préhension, reliées l’une à l’autre par un brin de lattice 14. Chaque partie de préhension comprend deux faces opposées 14a, 14b planes, de forme rectangulaire (dans le premier exemple) ou polygonale. Le brin 14 présente une section transverse de dimension très inférieure aux dimensions transverses des première 10 et deuxième 12 parties de préhension. Les parties de traction sont dimensionnées de sorte à être assez grandes pour être maintenues dans des mors de traction. La fabrication additive implique une fabrication généralement à la verticale sur un plateau. Ainsi, un défaut de fabrication, lors de la fabrication de micro-éprouvettes, est la déformation du brin du fait que la tête offre une surface importante d’accroche au système d’étalement de poudre lorsque celui-ci se déplace pour étaler les couches de poudre suivante. En pratique, les dimensions de la tête et notamment sa hauteur, au regard de l‘épaisseur du brin, sont très importantes et que les déformations sont dues au fait que le brin n’est pas suffisamment rigide pour résister aux contraintes « imposées » par le système d’étalement de poudre lors de son déplacement. Quelle que soit la géométrie des micro-éprouvettes 8, les micro-éprouvettes 8 obtenues par fabrication additive présentent systématiquement le même défaut, une déformation du brin à caractériser. Cette déformation est d’ailleurs observable à la figure 2. Les axes X 1 , X 2 , X 3 , X 4 et X 5 représentent des axes avec lesquels les parties de préhension 12 sont alignés. On observe que systématiquement les premières parties de préhension 14 supérieures sont légèrement inclinées par rapport aux secondes parties de préhension 12 inférieures qui est fabriqué en premier sur le support de fabrication. L’objet de l’invention est donc de proposer une micro-éprouvette ainsi qu’un procédé de fabrication de la micro-éprouvette, compatible avec la caractérisation d’une structure lattice fabriquée par fabrication additive. Brève description des figures représente une structure lattice ou structure en treillis ; représente des micro-éprouvettes réalisées avec la technique de l’art antérieur ; représente une micro-éprouvette selon l’invention ; représente un ensemble selon l’invention. Méthode de fabrication d’un ensemble (28) constitué au moins : - d’une éprouvette (18) de préférence d’axe longitudinal, comprenant une première (20) et une seconde (22) parties de préhension reliées l’une à l’autre par un brin (24) présentant une section transverse de dimension inférieure relativement à la première partie (20) et à la seconde partie (22), - un caisson (30) de protection délimitant intérieurement un logement (32) de réception d’au moins une éprouvette (18), ladite au moins une éprouvette (18) étant disposée à l’intérieur du caisson (30) de protection et étant reliée à une face interne du caisson (30) au niveau de la première partie (20) par au moins une première branche (42) et au niveau de la seconde partie (22) par au moins une seconde branche (44), le procédé comprenant les étapes suivantes : a) Fournir au moins un support de fabrication (48) dudit ensemble (28) ; b) Obtenir ledit ensemble (28) en fabriquant l’au moins une éprouvette (18), l’au moins un caisson (30) de protection et lesdites au moins deux branches (42, 44) de connexion, d’une seule pièce par fabrication additive fusion sur ledit support de fabrication (48). Procédé selon la revendication 1, dans lequel : - ladite au moins une éprouvette (18) est fabriquée de manière à ce que la direction longitudinale soit perpendiculaire à un plan P d’extension du support (48). Procédé selon la revendication 2 dans lequel lesdites au moins deux branches de connexion (42, 44) forment un angle α avec le plan P compris entre 45° et strictement 90°. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le diamètre d’une section des branches de connexion (42, 44) est compris entre 0,1 et 1 mm. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lesdites première (20) et seconde (22) partie comprennent chacune deux faces (38a, 38b) planes opposées selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale, reliées chacune par une branche de connexion (42, 44) au caisson (30). Procédé selon la revendication 4, dans lequel des points de connexion entre des branches de connexion (42, 44) sur les faces opposées (38a, 38b) sont disposés à une même distance du plan P. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le caisson (30) de protection présente la forme d’un cylindre droit dont une génératrice est parallèle à la direction longitudinale, le caisson (30) étant relié à une base. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le caisson (30) est un cylindre elliptique droit. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’ensemble (28) comprend entre 2 et 20 éprouvettes (18).