Brevet FR3114525A1 — publié le 20220401

La présente invention concerne un dispositif de dépoudrage (1) d’une enceinte de fabrication d’une machine de fabrication additive, le dispositif de dépoudrage (1) comprend une enveloppe (2) formant une enceinte d’aspiration présentant une ouverture principale (4) adaptée pour être positionnée sur une platine périphérique (101) encadrant une chemise de fabrication (104) d’une machine de fabrication additive pour définir un volume d’aspiration (6), l’enveloppe (2) comprenant au moins une ouverture de connexion (9) permettant de connecter un aspirateur au dispositif de dépoudrage (1) pour aspirer de la poudre contenue dans le volume intérieur de l’enveloppe (2). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de dépoudrage DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine de la fabrication additive et plus particulièrement du dépoudrage d’une enceinte de fabrication d’une machine de fabrication additive. ETAT DE LA TECHNIQUE D’une manière connue, la fabrication additive consiste à fabriquer une pièce par superposition successive de couches de matière. Parmi les divers procédés de fabrication additive, on connait notamment, les procédés de fusion par faisceau laser (LBM) consistant en une superposition de couches de poudre qui sont fondues localement. Plus précisément, la fabrication additive 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 consolidation (faisceau laser de forte puissance, faisceau d’électrons, etc.). Cette méthode de fabrication permet de réaliser des structures impossibles à fabriquer avec les méthodes traditionnelles (usinage, moulage). Notamment, la fabrication additive permet la réalisation de pièces présentant des dépouilles et contre-dépouilles, c’est-à-dire des pièces présentant des formes géométriques convexes contraires, impossibles à réaliser par moulage et très difficiles à réaliser en usinage. La fabrication additive permet aussi de réaliser des structures en treillis qui ne peuvent être fabriquées autrement. Cependant, à l’issue de la fabrication, l’enceinte de fabrication peut contenir un volume important de poussières mélangeant de la poudre non fondue avec des suies issues de la fusion. Il est précisé que, par la suite, dans la présente demande de brevet, le terme poudre désignera un mélange indistinct de poudre de fabrication, de poussière et de suie. Il est précisé que la composition de la poudre n’a pas d’importance. Dans le cas d’une machine de fabrication additive dans laquelle le plateau de fabrication descend progressivement dans l’enceinte de fabrication, la pièce fabriquée peut être totalement ou partiellement noyée dans un agrégat plus ou moins compact de poudre. Dans ce cas de figure, il peut être nécessaire de retirer la poudre avant de pouvoir extraire la pièce. En sus, lors de l’ouverture de l’enceinte de fabrication, pour extraire la pièce, la poudre peut s’envoler à l’extérieur de l’enceinte de fabrication, ce qui serait dangereux pour les hommes travaillant à proximité et pour l’environnement. En effet, la poudre constituée de fines particules de métal ou de plastique peut s’avérer nocive si elle est respirée. De plus sa dispersion dans l’environnement peut être un facteur de pollution. En sus, la poudre peut être composée de matériaux inflammables ce qui peut être d’autant plus dangereux en cas de dissémination. Pour la sécurité de tous et la préservation de l’environnement, il est nécessaire d’extraire la poudre. Actuellement la méthode de dépoudrage la plus simple à mettre en œuvre et la plus utilisée consiste à ouvrir l’enceinte de fabrication puis aspirer la poudre avec un aspirateur industriel conventionnel. En soit l’aspiration semble être un moyen efficace d’extraction de la poudre. Cependant, l’utilisation d’un aspirateur industriel nécessite l’action d’un opérateur pour déplacer la tête d’aspiration. L’opérateur se trouve donc exposé aux poudres lorsqu’il aspire. De plus, l’opération d’aspiration nécessite de travailler (d’aspirer) avec l’enceinte de fabrication ouverte, de sorte que de la poudre peut se volatiliser dans l’environnement extérieur à l’enceinte de fabrication. En effet, seule la poudre située à proximité et dans l’axe du flux d’aspiration est captée, le reste pouvant librement se volatiliser. Dans ce contexte, il est nécessaire de fournir un dispositif de dépoudrage qui garantisse une bonne protection des opérateurs et de l’environnement tout en étant facile d’utilisation. Selon un premier aspect, l’invention propose un dispositif de dépoudrage d’une enceinte de fabrication d’une machine de fabrication additive, le dispositif de dépoudrage étant comprend une enveloppe formant une enceinte d’aspiration présentant une ouverture principale adaptée pour être positionnée sur une platine périphérique encadrant une chemise de fabrication d’une machine de fabrication additive pour définir un volume d’aspiration, l’enveloppe comprenant au moins une ouverture de connexion permettant de connecter un aspirateur au dispositif de dépoudrage pour aspirer de la poudre contenue dans le volume intérieur de l’enveloppe. L’enveloppe peut comprendre des trous pour permettre l’introduction d’un flux d’air extérieur dans le volume intérieur de l’enveloppe. Un joint peut être positionné autour de l’ouverture principale, pour étanchéifier un contact entre l’enveloppe et une platine périphérique d’une machine de fabrication additive. L’ouverture de connexion peut être formée par un manchon creux traversant l’enveloppe, le manchon étant adaptée pour être connecté à un aspirateur. L’ouverture principale peut présenter une section complémentaire de la géométrie d’une platine périphérique d’une machine de fabrication additive. L’enveloppe peut présenter au moins une paroi définissant un volume cylindrique à base circulaire ou polygonale. Un bouchon amovible peut être fixé sur ladite au moins une ouverture de connexion pour l’occulter. Une l’enveloppe peut présenter une section au moins équivalente à une aire de fabrication définie par la platine périphérique. Selon un deuxième aspect l’invention concerne une machine de fabrication additive comprenant une zone de fabrication comprenant une platine périphérique fixe encadrant une ouverture d’une chemise de fabrication dans laquelle un plateau de fabrication est mobile en translation, la machine de fabrication additive étant équipée d’un dispositif de dépoudrage selon l’invention. Selo un troisième aspect, l’invention concerne un procédé de dépoudrage d’une enceinte de fabrication d’une machine de fabrication additive, utilisant un dispositif de dépoudrage selon l’invention, le procédé comprenant les étapes suivantes : - positionnement du dispositif de dépoudrage sur une platine périphérique dans une enceinte de fabrication, l’ouverture principale étant positionnée en regard de la zone de de fabrication pour que la zone de fabrication et l’enveloppe du dispositif définissent un volume intérieur clos ; - aspiration de la poudre au travers de ladite au moins une ouverture de connexion. L’aspiration de la poudre au travers de ladite au moins une ouverture de connexion est réalisée en connectant un aspirateur. L’étape d’aspiration de la poudre au travers de ladite au moins une ouverture de connexion peut comprendre une phase de remonté du plateau de fabrication à une altitude supérieure à l’altitude de la platine périphérique. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard du dessin annexé sur lequel : La figure 1 est une représentation en perspective d’un dispositif de dépoudrage selon l’invention. La figure 2 est une représentation en perspective d’un dispositif de dépoudrage selon l’invention, selon un autre angle de vue. La figure 3 est une représentation d’un dispositif de dépoudrage selon l’invention, face à l’ouverture principale. La figure 4 est une représentation schématique d’une machine de fabrication additive comprenant un dispositif de dépoudrage lors de la mise en route d’un procédé de dépoudrage selon l’invention. La figure 5 est une représentation schématique d’une machine de fabrication additive comprenant un dispositif de dépoudrage durant un procédé de dépoudrage selon l’invention. La figure 6 est une représentation schématique d’une machine de fabrication additive comprenant un dispositif de dépoudrage durant un procédé de dépoudrage selon l’invention. La figure 7 est une représentation schématique d’une machine de fabrication additive comprenant un dispositif de dépoudrage à la fin d’un procédé de dépoudrage selon l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Dispositif de dépoudrage Selon un premier aspect, l’invention propose un dispositif de dépoudrage 1 d’une enceinte de fabrication d’une machine de fabrication additive. Tel que cela sera décrit ultérieurement, l’enceinte de fabrication comprend typiquement une zone de fabrication 102 correspondant à une zone dans laquelle une pièce P peut être fabriquée. La zone de fabrication 102 comprend en général une platine périphérique 101 fixe qui encadre un plateau de fabrication 103 mobile en translation dans une chemise de fabrication 104 à mesure qu’une pièce P est fabriquée par addition de matière. En d’autres termes, la zone de fabrication 102 comprend une chemise de fabrication 104 présentant une ouverture encadrée par une platine périphérique 101 fixe. Un plateau de fabrication 103 mobile est adapté pour se déplacer en translation dans la chemise de fabrication 104. La chemise de fabrication forme une chambre de fabrication (i.e. une fosse) avec une ouverture par laquelle coulisse le plateau de fabrication 103. Le dispositif de dépoudrage 1 comprend notamment une enveloppe 2 formant une enceinte d’aspiration présentant une ouverture principale 4 adaptée pour être positionnée sur la platine périphérique 101 d’une machine de fabrication additive pour définir un volume d’aspiration 6. En d’autres termes l’enveloppe 2 est une paroi (ou l’assemblage de plusieurs parois) délimitant un volume intérieur du dispositif de dépoudrage 1, dit volume d’aspiration 6. En d’autres termes encore, l’enveloppe 2 est une surface d’un espace à trois dimensions, cette surface présentant une forme (i.e. une géométrie) adaptée pour que le dispositif de dépoudrage 1 puisse contenir un volume choisi. Plus particulièrement, et tel que cela sera décrit ci-après, la forme de l’enveloppe 2 et les dimensions du dispositif de dépoudrage 1 sont déterminées en fonction de la géométrie de la platine périphérique 101 sur lequel le dispositif de dépoudrage 1 va être utilisé. Ainsi, par exemple, pour un platine périphérique 101 circulaire on choisira une enveloppe 2 cylindrique ou sphérique, alors que pour une platine périphérique101 rectangulaire on choisira une enveloppe 2 parallélépipèdique (i.e. cylindrique à base polygonale). L’enveloppe 2 présente une section au moins équivalente à une aire de fabrication définie par la platine périphérique 101. Cette disposition permet à l’enveloppe 2 d’englober un volume ayant pour section la platine périphérique 101. En outre, cette disposition permet au dispositif de dépoudrage 1 d’être particulièrement compacte en présentant un volume optimisé. D’une manière particulièrement avantageuse, l’ouverture principale 4 présente une section complémentaire de la géométrie de la platine périphérique. En d’autres termes, le dispositif de dépoudrage 1 présente une géométrie adaptée pour que l’ouverture principale 4 couvre une surface maximale de la zone de fabrication 102 (car la zone de fabrication présente une aire définie par la platine périphérique 101). Ainsi, tel que décrit précédemment, dans le cas par exemple d’une platine périphérique101 rectangulaire, l’ouverture 4 sera elle aussi rectangulaire, et dans le cas d’une platine périphérique 101 circulaire l’ouverture 4 sera circulaire. Les dimensions de l’ouverture 4 sont déterminées en fonction des dimensions de la platine périphérique 101 pour que l’ouverture 4 puisse couvrir une aire maximale de la zone de fabrication 102. En effet, tel que cela sera décrit ci-après, en condition d’utilisation, le dispositif de dépoudrage 1 est positionné sur la platine périphérique 101 pour créer un espace clos autour de la zone de fabrication 102 et ainsi enfermer, dans le dispositif de dépoudrage 1, la poudre X et la pièce fabriquée P. Le volume d’aspiration 6 (i.e. le volume intérieur) du dispositif de dépoudrage 1 est alors fermé par l’enveloppe 2 et par le plateau de fabrication 103 et la chemise de fabrication104 (en fonction de l’altitude du plateau de fabrication 103 mobile dans la chemise de fabrication 104). L’enveloppe 2 peut être monobloc ou constituée de plusieurs éléments assemblés. Selon le mode de réalisation ici présenté, l’enveloppe 2 est constituée de cinq plaques 22 jointes de sorte à définir un volume parallélépipédique. Dans le mode de réalisation ici présenté, la face absente du parallélépipède est l’ouverture principale 4. Typiquement, on choisit un matériau résistant à l’abrasion pour réaliser l’enveloppe 2. Ainsi, selon le mode de réalisation ici présenté, l’enveloppe 2 est constituée de plaques 22 de PMMA (polyméthacrylate de méthyle) jointes par des profilés métalliques présentant une section en L. Selon un autre mode de réalisation, l’enveloppe 2 peut être constituée de plaques 22 de PMMA directement collées les unes aux autres. D’une manière particulièrement avantageuse, le PMMA est un matériau sensiblement transparent ce qui permet à un opérateur de visualiser l’intérieur du dispositif de dépoudrage 1. En sus, un joint 8 est positionné autour de l’ouverture principale 4, pour étanchéifier un contact entre l’enveloppe 2 et la platine périphérique d’une machine de fabrication additive. Typiquement, le joint 8 peut être un joint 8 de type boudin creux. Selon un mode de réalisation le joint 8 peut être réalisé en mousse, ce qui permet au joint d’avoir un écrasement optimal. Par étanchéifier le contact, il est entendu que lorsque le dispositif de dépoudrage 1 est positionné sur une platine périphérique 101, le joint 8 est au contact de la platine périphérique 101, entre la platine périphérique et l’enveloppe 2. Le joint 8 permet d’éviter la circulation d’air ou de poudre entre l’intérieur du volume formé par le dispositif de dépoudrage 1 et la zone de fabrication, au niveau de la zone d’interface entre l’enveloppe 2 la platine périphérique. L’enveloppe 2 comprend au moins une ouverture de connexion 9 permettant de connecter un aspirateur au dispositif de dépoudrage 1 pour aspirer de la poudre contenue dans le volume intérieur de l’enveloppe 2. Selon le mode de réalisation ici présenté, l’ouverture de connexion 9 est formée par un manchon creux traversant l’enveloppe 2, le manchon étant adaptée pour être connecté à un aspirateur. Typiquement le manchon creux peut être un tube métallique. Le dispositif de dépoudrage 1 peut comprendre un bouchon amovible fixé sur ladite au moins une ouverture de connexion 9 pour l’occulter. Ainsi, il est possible d’ouvrir ou d’occulter une ouverture de connexion 9 à la guise d’un opérateur. D’une manière avantageuse, le dispositif de dépoudrage 1 peut comprendre plusieurs ouvertures de connexions 9. La pluralité d’ouvertures de connexion peut, par exemple, permettre de connecter simultanément plusieurs aspirateurs au dispositif de dépoudrage 1. En outre, l’enveloppe 2 peut présenter une pluralité de trous 10. Les trous 10 peuvent être répartis à travers l’enveloppe 2 pour permettre la circulation d’un flux d’air extérieur dans le volume intérieur 6 de l’enveloppe 2. Les trous 10 peuvent être positionnés en fonction de la géométrie d’une pièce à fabriquer. La circulation d’un flux d’air, entrant dans l’enveloppe 2 par les trous 10, peut permettre un dépoudrage optimal de certaines pièces présentant des géométries complexes. De plus, les trous 10 peuvent permettre la canalisation et l’orientation du flux d’air pour générer des courants d’air entrainant la poudre X vers l’ouverture de connexion 9. Selon une disposition particulière, chaque trou 10 peut présenter un volet automatisé. Les volets automatisés permettent de commander l’ouverture ou la fermeture d’un trou. Cette disposition permet d’avoir une pluralité de trous 10 qui ne sont ouverts que lorsque cela est adapté à la géométrie de la pièce P à dépoudrer. Machine de fabrication additive Selon un deuxième aspect, l’invention propose une machine de fabrication additive équipée d’un dispositif de dépoudrage 1. D’une manière traditionnelle, la machine de fabrication additive comprend une enceinte de fabrication présentant une zone de fabrication 102 qui comprend une platine 101 périphérique fixe encadrant un plateau de fabrication 101 mobile en translation dans une chemise de fabrication. En d’autres termes, la zone de fabrication 102 comprend une chemise de fabrication 104 présentant une ouverture encadrée par une platine périphérique 101 fixe. Un plateau de fabrication 103 mobile est adapté pour se déplacer en translation dans la chemise de fabrication 104. De plus la machine de fabrication additive comprend une source d’énergie, un distributeur de poudre ainsi que tous les éléments usuels. Typiquement la source d’énergie peut être une source laser ou un canon à électrons. Procédé de dépoudrage Selon un troisième aspect, l’invention concerne un procédé de dépoudrage d’une enceinte de fabrication d’une machine de fabrication additive, utilisant un dispositif de dépoudrage (1). Le procédé comprend les étapes suivantes : - positionnement du dispositif de dépoudrage (1) sur une platine périphérique dans une enceinte de fabrication, l’ouverture principale 4 étant positionnée en regard de la zone de fabrication 102 pour que la zone de fabrication 102 et l’enveloppe 2 du dispositif définissent un volume intérieur clos ; - aspiration de la poudre X au travers de ladite au moins une ouverture de connexion 9. Préférentiellement, l’aspiration de la poudre au travers de ladite au moins une ouverture de connexion 9 est réalisée en connectant un aspirateur. Selon un mode de réalisation préférentiel, durant l’aspiration, le plateau de fabrication 103 est remonté dans la chemise de fabrication 104 jusqu’à être sensiblement au même niveau que la platine périphérique. En pratique, le dépoudrage est réalisé à l’issue d’un cycle de fabrication dans l’enceinte de fabrication additive. Dans cette configuration, le plus souvent le plateau de fabrication est descendu dans la chemise de fabrication 104 et supporte la pièce fabriquée ainsi que de la poudre. Pour procéder au dépoudrage, on positionne le dispositif de dépoudrage (1) dans l’enceinte de fabrication. Plus précisément, le joint 8 encerclant l’ouverture principale 4 du dispositif de dépoudrage (1) est positionné sur la platine périphérique. Ainsi, la pièce fabriquée et la poudre sont emprisonnées dans le volume intérieur du dispositif de dépoudrage (1). Un opérateur peut ensuite connecter un aspirateur à l’ouverture de connexion 9. L’aspiration générée par l’aspirateur provoque l’entrée, par les trous, dans le volume intérieur, d’un flux d’air. La localisation et l’orientation des trous (i.e. perçage droit ou en biais dans l’enveloppe 2) permet d’orienter le flux d’air pour décompacter et soulever la poudre afin qu’elle soit facilement aspirée. D’une manière particulièrement avantageuse, le joint 8 encerclant l’ouverture principale 4 permet d’avoir une liaison quasi-hermétique entre le dispositif de dépoudrage 1 et la platine périphérique, ce qui permet d’éviter d’avoir des pertes de charge dans l’aspiration (i.e. le seul flux d’air entrant provient des trous). Typiquement, pour procéder au dépoudrage, il est possible d’actionner le plateau de fabrication 103 pour le faire remonter dans la chemise de fabrication 104 (i.e. le déplacer en translation vers une altitude plus élevée), au fur et à mesure que des couches de poudre X sont aspirées, tel que cela est schématisé sur les figures 4 à 7. Selon une disposition particulièrement avantageuse, le plateau de fabrication 103 peut être remonté à une altitude supérieure à l’altitude de la platine périphérique 101. En étant ainsi remonté, le plateau de fabrication 103 peut occulter des trous 10 du dispositif 1, ce qui modifie la circulation d’air dans l’enveloppe 2. Ainsi la remonté du plateau de fabrication 103 au-dessus du niveau de la platine périphérique permet – par l’occultation de certains trous 10 – de modifier les perturbations engendrées par la circulation d’air dans l’enveloppe, ce qui permet d’améliorer le dépoudrage. En d’autres termes la remonté du plateau de fabrication 103 dans l’enveloppe 2 occulte des trous 10 ce qui modifie la circulation d’air dans l’enveloppe 2 et permet de maximiser l’aspiration de la poudre X. Dispositif de dépoudrage (1) d’une enceinte de fabrication d’une machine de fabrication additive, le dispositif de dépoudrage (1) étant caractérisé en ce qu’il comprend une enveloppe (2) formant une enceinte d’aspiration présentant une ouverture principale (4) adaptée pour être positionnée sur une platine périphérique (101) encadrant une chemise de fabrication (104) d’une machine de fabrication additive pour définir un volume d’aspiration (6), l’enveloppe (2) comprenant au moins une ouverture de connexion (9) permettant de connecter un aspirateur au dispositif de dépoudrage (1) pour aspirer de la poudre contenue dans le volume intérieur de l’enveloppe (2). Dispositif de dépoudrage (1) selon la revendication 1 dans lequel l’enveloppe (2) comprend des trous 10 pour permettre l’introduction d’un flux d’air extérieur dans le volume intérieur (6) de l’enveloppe (2). Dispositif de dépoudrage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un joint (8) est positionné autour de l’ouverture principale (4), pour étanchéifier un contact entre l’enveloppe (2) et une platine périphérique (101) d’une machine de fabrication additive. Dispositif de dépoudrage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’ouverture de connexion (9) est formée par un manchon creux traversant l’enveloppe (2), le manchon étant adaptée pour être connecté à un aspirateur. Dispositif de dépoudrage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’ouverture principale (4) présente une section complémentaire de la géométrie d’une platine périphérique (101) d’une machine de fabrication additive. Dispositif de dépoudrage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’enveloppe (2) présente au moins une paroi définissant un volume cylindrique à base circulaire ou polygonale. Dispositif de dépoudrage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel un bouchon amovible est fixé sur ladite au moins une ouverture de connexion (9) pour l’occulter. Dispositif de dépoudrage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel une l’enveloppe (2) présente une section au moins équivalente à une aire de fabrication définie par la platine périphérique (101). Machine de fabrication additive comprenant une zone de fabrication comprenant une platine périphérique (101) fixe encadrant une ouverture d’une chemise de fabrication (104) dans laquelle un plateau de fabrication (103) est mobile en translation, la machine de fabrication additive étant équipée d’un dispositif de dépoudrage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Procédé de dépoudrage d’une enceinte de fabrication d’une machine de fabrication additive, utilisant un dispositif de dépoudrage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, le procédé comprenant les étapes suivantes : - positionnement du dispositif de dépoudrage (1) sur une platine périphérique (101) dans une enceinte de fabrication, l’ouverture principale (4) étant positionnée en regard de la zone de de fabrication pour que la zone de fabrication et l’enveloppe (2) du dispositif définissent un volume intérieur clos; - aspiration de la poudre au travers de ladite au moins une ouverture de connexion (9). Procédé selon la revendication 10 dans lequel l’aspiration de la poudre au travers de ladite au moins une ouverture de connexion (9) est réalisée en connectant un aspirateur. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11 dans lequel l’étape d’aspiration de la poudre au travers de ladite au moins une ouverture de connexion (9) comprend une phase de remonté du plateau de fabrication à une altitude supérieure à l’altitude de la platine périphérique (101).