Brevet FR3124413A1 — publié le 20221230

L’invention concerne un dispositif de fabrication additive comprenant une enceinte (12) fermée apte à recevoir un container dans lequel se trouve au moins un objet (O) fabriqué en fusionnant une poudre par un procédé de fabrication additif, de la poudre non fusionnée entourant le ou les objet fabriqués dans ledit container, au moins une paroi (36) de l’enceinte fermée étant équipée d’au moins un rond de gant (38), et ce rond de gant recevant un gant (40) étanche à la poudre et aux gaz, le dispositif de fabrication additive est caractérisé en ce que le gant comprend des moyens d’isolation thermique. Figure de l’abrégé : 1 Dispositif de fabrication additive avec une enceinte équipée de gants isolés thermiquement. La présente invention est relative au retrait de la poudre non consolidée entourant les objets fabriqués par un procédé de fabrication additif utilisant de la poudre. Par exemple, à la fin d’un cycle de fabrication additive par dépôt de lit de poudre et fusion sélective, les objets fabriqués sont entourés de poudre non consolidée dans le container qui a servi à leur fabrication, ce container étant constitué par le plateau sur lequel ces objets ont été fabriqués et par la chemise dans laquelle coulisse ce plateau. Afin d’accéder aux objets fabriqués et de pouvoir les séparer de leur plateau de fabrication, il est nécessaire de retirer la poudre non consolidée qui les entoure. Selon un premier scénario, il est possible de retirer cette poudre non consolidée directement dans l’enceinte de fabrication de la machine de fabrication additive, une fois le cycle de fabrication terminé. A cet effet, une paroi de l’enceinte de fabrication est équipée de ronds de gant et de gants permettant à un opérateur de manipuler une canne d’aspiration de poudre à l’intérieur de l’enceinte de fabrication. Toutefois, comme la poudre non consolidée qui entoure les objets fabriqués peut atteindre des températures résiduelles de 200°C, notamment dans le cas où le plateau de fabrication est chauffé, il est nécessaire d’attendre que cette poudre refroidisse avant de permettre à l’opérateur d’effectuer l’aspiration de la poudre non consolidée. En effet, les gants équipant actuellement les machines de fabrication additive ne sont pas suffisamment résistants à la chaleur et l’opérateur pourrait se brûler au travers des gants. Le temps de refroidissement de la poudre non consolidée pouvant être conséquent, de 30 minutes à plusieurs heures, la productivité de la machine est dégradée. Selon un autre scénario visant à libérer la machine plus rapidement, les objets fabriqués et la poudre non consolidée qui les entoure peuvent être extraits de la machine dès le cycle de fabrication terminé. Les objets fabriqués et cette poudre non consolidée peuvent être extraits de la machine avec le container ayant servi à la fabrication ou avec un autre container dédié à cette opération d’extraction. Une fois extraits de la machine, le container contenant les objets fabriqués et la poudre non consolidée est placé dans l’enceinte fermée d’une boîte à gants. L’utilisation d’une boite à gants permet de libérer la machine plus rapidement, mais il est toujours nécessaire d’attendre avant de permettre à l’opérateur de retirer la poudre non consolidée car les gants équipant actuellement les boîtes à gants ne sont pas suffisamment résistants à la chaleur et l’opérateur pourrait se brûler au travers des gants. La présente invention a pour objectif de permettre aux opérateurs de procéder au retrait de la poudre non consolidée entourant les objets fabriqués en toute sécurité et dans un laps de temps plus court après l’achèvement du cycle de fabrication, aussi bien dans une machine de fabrication additive que dans une boîte à gants. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de fabrication additive comprenant une enceinte fermée apte à recevoir un container dans lequel se trouve au moins un objet fabriqué en fusionnant une poudre par un procédé de fabrication additif, de la poudre non fusionnée entourant le ou les objets fabriqués dans ledit container, au moins une paroi de l’enceinte fermée étant équipée d’au moins un rond de gant, et ce rond de gant recevant un gant étanche à la poudre et au gaz. Selon l’invention, le gant comprend des moyens d’isolation thermique. Ainsi, les opérateurs peuvent commencer plus tôt à retirer la poudre non consolidée autour des objets fabriqués. Avantageusement mais non obligatoirement, l’invention peut aussi prévoir que : - le gant est fabriqué dans un matériau élastique, étanche à la poudre et au gaz, thermiquement isolant et résistant à la chaleur jusqu’à une température de 250 °C, - la couche de matériau formant le gant a une épaisseur au moins supérieure à 1 mm, - l’enveloppe formée par un gant comprend deux couches de matériau, - l’enveloppe formée par un gant comprend une première couche d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz, et une deuxième couche d’un matériau isolant thermiquement, - la deuxième couche d’un matériau isolant thermiquement se situe à l’extérieur de la première couche d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz, - un flux de refroidissement circule entre les deux couches de matériau formant le gant, - le flux de refroidissement est un flux de gaz inerte, - une paroi de l’enceinte fermée est équipée de deux ronds de gant, chaque rond de gant recevant un gant étanche à la poudre et au gaz et comprenant des moyens d’isolation thermique, - le dispositif de fabrication additive est une machine de fabrication additive comprenant une enceinte de fabrication fermée dans laquelle au moins un objet est fabriqué en fusionnant une poudre par un procédé de fabrication additif, - le dispositif de fabrication additive est une boîte à gants comprenant une enceinte fermée de réception d’un container dans lequel se trouve au moins un objet fabriqué en fusionnant une poudre par un procédé de fabrication additif. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui va suivre. Cette description, donnée à titre d’exemple et non limitative, se réfère aux dessins joints en annexe sur lesquels : - la est une représentation schématique d’une machine de fabrication additive équipée de gants selon l’invention, - la est une représentation schématique d’une boîte à gants équipée de gants selon l’invention, - la est une représentation schématique d’une variante optimisée des gants selon l’invention. L’invention est relative au retrait de la poudre non consolidée entourant les objets fabriqués par un procédé de fabrication additif utilisant de la poudre, et par exemple fabriqués dans une machine de fabrication additive par dépôt de lit de poudre et fusion sélective. Un exemple de machine de fabrication additive par dépôt de lit de poudre et fusion sélective est illustré en . Une machine 10 de fabrication additive comprend une enceinte de fabrication 12 et une source laser 14 émettant un faisceau laser 16 permettant de fusionner de manière sélective une couche de poudre de fabrication additive déposée à l’intérieur de l’enceinte de fabrication 12. La source laser est montée sur l’enceinte de fabrication et à l’extérieur de celle-ci, et une vitre permet au faisceau laser de traverser la paroi supérieure de l’enceinte de fabrication. Afin de permettre une fusion sélective de chaque couche de poudre, la source laser 14 est équipée d’une tête de balayage comprenant des moyens mécaniques et optiques, tels différentes lentilles optiques et au moins un miroir, permettant de déplacer un faisceau laser et de contrôler sa focalisation à l’intérieur de l’enceinte de fabrication. L’enceinte de fabrication 12 est une enceinte fermée qui peut être remplie avec un gaz inerte tel l’azote. Avantageusement, il peut être prévu une circulation de gaz inerte dans l’enceinte de fabrication pour évacuer les fumées produites par la fusion de la poudre et refroidir le ou les gaz circulant dans l’enceinte de fabrication. A l’intérieur de l’enceinte de fabrication 12, la machine 10 de fabrication additive comprend au moins une zone de travail 18 définie par un plateau de fabrication 20 et une chemise de fabrication 22, le plateau 20 se translatant dans la chemise 22 sous l’effet d’un actionneur 24 tel un vérin. L’enceinte de fabrication 12 comprenant un plan de travail 26, la chemise 22 s’étend verticalement sous le plan de travail 26 et elle débouche dans le plan de travail 26 par une ouverture prévue dans ce dernier. Afin de réaliser les différentes couches de poudre utiles à la fabrication additive du ou des objets O à fabriquer, la machine comprend des moyens de dépôt d’une couche de poudre. Dans la machine illustrée à titre d’exemple en , ces moyens de dépôt d’une couche de poudre comprennent deux distributeurs de poudre 281,282 reliés à au moins un réservoir de poudre (non illustré) et deux tiroirs de réception de poudre 301,302 situés de part et d’autre de la zone de travail 18, ainsi qu’un dispositif d’étalement de poudre 32 pouvant prendre la forme d’un rouleau ou d’un racleur. Avantageusement, les fourreaux 341,342 recevant les tiroirs peuvent aussi être utilisés pour récupérer la poudre déposée en excès. En vue de la réalisation d’une couche de poudre sur la zone de travail 18, un cordon de poudre est délivré par un distributeur sur un tiroir, puis le dispositif d’étalement étale la poudre sur la zone de travail 18. Pour le dépôt du cordon de poudre, un tiroir se déplace en translation sous le distributeur auquel il est associé. A la fin de la fabrication, le ou les objets O fabriqués sont entourés de poudre non fusionnée P dans le container formé par le plateau de fabrication 20 et la chemise de fabrication 22. En vue du retrait de la poudre non consolidée entourant le ou les objets O fabriqués, au moins une paroi 36 de l’enceinte de fabrication 12 est équipée d’au moins un rond de gant 38, ce rond de gant 38 recevant un gant 40 étanche à la poudre et aux gaz afin de protéger l’opérateur et de préserver l’atmosphère à l’intérieur de l’enceinte de fabrication. Avantageusement, une fixation 42 étanche à la poudre et aux gaz relie le gant 40 à son rond de gant. Pour faciliter le retrait de la poudre non consolidée par l’opérateur, une canne d’aspiration de poudre 44 peut être prévue à l’intérieur de l’enceinte de fabrication 12. Cette canne d’aspiration de poudre 44 est par exemple reliée à un dispositif de séparation 46, tel un cyclone, permettant de séparer la poudre aspirée et les gaz aspirés pour recueillir la poudre aspirée dans un réservoir 48 relié à ce dispositif de séparation 42. Le dispositif de séparation 46 et le réservoir 48 peuvent être intégrés à la machine de fabrication additive 10 ou peuvent faire partie d’un dispositif extérieur à la machine. Afin de permettre aux opérateurs de procéder au retrait de la poudre non consolidée entourant les objets fabriqués en toute sécurité et dans un laps de temps plus court après l’achèvement du cycle de fabrication dans une machine de fabrication, un gant 40 comprend des moyens d’isolation thermique. Dans une première variante illustrée en des moyens d’isolation thermique d’un gant, le gant 40 est fabriqué dans un matériau élastique, étanche à la poudre et aux gaz, thermiquement isolant et résistant à la chaleur jusqu’à une température de 250°C. Par exemple, dans cette première variante, un gant est fabriqué en néoprène. Toujours dans cette première variante des moyens d’isolation thermique d’un gant, la couche de matériau formant le gant a une épaisseur de préférence au moins supérieure à 1 mm pour favoriser l’isolation thermique procurée par le gant. Dans une deuxième variante illustrée en des moyens d’isolation thermique d’un gant, l’enveloppe formée par un gant comprend deux couches de matériau. Plus en détail, l’enveloppe formée par un gant 40 comprend une première couche 50 d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz, et une deuxième couche 52 d’un matériau isolant thermiquement. Par exemple, la première couche 50 d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz est réalisée en butyl, en néoprène ou en polyuréthane. Par exemple, la deuxième couche 52 d’un matériau isolant thermiquement est réalisée dans une matière de type feutre ignifuge ; en fibres tressées, de kevlar par exemple ; ou en croûte de cuir. Comme illustré en , et de préférence, la deuxième couche 52 d’un matériau isolant thermiquement se situe à l’extérieur de la première couche 50 d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz. Ainsi, la première couche 50 d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz est protégée de la chaleur par la deuxième couche 52 d’un matériau isolant thermiquement. Dans cette deuxième variante des moyens d’isolation thermique d’un gant, la première couche 50 et la deuxième couche 52 sont en contact l’une avec l’autre sur toute la surface de l’enveloppe formée par le gant 40. Dans une troisième variante illustrée en des moyens d’isolation thermique d’un gant, l’enveloppe formée par un gant 40 comprend aussi deux couches de matériau : une première couche extérieure 54 et une seconde couche intérieure 56. De plus, un flux de refroidissement F circule entre la couche extérieure 54 et la couche intérieure 56. A cet effet, la première couche extérieure 54 et la seconde couche intérieure 56 ne sont pas en contact l’une avec l’autre sur toute la surface de l’enveloppe formée par le gant 40. Par exemple, un réseau de conduits de circulation du flux de refroidissement F est prévu entre la première couche extérieure 54 et la seconde couche intérieure 56. Alternativement, une poche de circulation du flux de refroidissement F peut aussi être prévue entre la première couche extérieure 54 et la seconde couche intérieure 56. Le flux de refroidissement F est par exemple un flux d’un gaz identique au gaz présent dans l’enceinte de fabrication, tel un gaz inerte. Avantageusement, l’entrée E et la sortie S du flux de refroidissement F entre la première couche extérieure 54 et la seconde couche intérieure 56 peuvent être prévues dans l’enceinte de fabrication 12. Le flux de refroidissement F est issu d’un circuit de génération d’un flux de gaz, par exemple du circuit utilisé pour aspirer les fumées dans l’enceinte de fabrication de la machine. Avantageusement, le flux de refroidissement F est refroidi, par exemple par un échangeur de chaleur situé dans le circuit utilisé pour aspirer les fumées dans l’enceinte de fabrication de la machine. Dans cette troisième variante, la première couche extérieure 54 et/ou la seconde couche intérieure 56 est/sont réalisée(s) dans un matériau étanche à la poudre et aux gaz. Eventuellement, mais non nécessairement, la seconde couche intérieure 56 peut être réalisée dans un matériau isolant thermiquement. De préférence, la paroi 36 de l’enceinte de fabrication 12 est équipée de deux ronds de gant 38, chaque rond de gant 38 recevant un gant 40 étanche à la poudre et aux gaz et comprenant des moyens d’isolation thermique tels que ceux décrits précédemment. La présente invention vise à protéger un dispositif de fabrication additive, telle la machine 10 qui vient d’être décrite et qui est illustrée par la , équipé d’une enceinte fermée et de gants isolés thermiquement. La présente invention vise aussi à protéger une boîte à gants 100 telle qu’illustrée par la . Cette boîte à gants 100 comprend une enceinte fermée 112 de réception d’un container dans lequel se trouve au moins un objet O fabriqué en fusionnant une poudre par un procédé de fabrication additif, de la poudre P non fusionnée entourant le ou les objet O fabriqués dans ledit container. Le container est formé par une chemise 122 et un plateau 20, la chemise 122 pouvant être la chemise utilisée lors de la fabrication ou une chemise uniquement utilisée pour extraire les objets O de la machine dans laquelle ils ont été fabriqués. L’enceinte fermée 112 comprenant un plan de travail 126, la chemise 122 s’étend verticalement sous le plan de travail 126 et elle débouche dans le plan de travail 126 par une ouverture prévue dans ce dernier. En vue du retrait de la poudre non consolidée entourant le ou les objets O fabriqués, au moins une paroi 136 de l’enceinte fermée 112 est équipée d’au moins un rond de gant 38, ce rond de gant 38 recevant un gant 40 étanche à la poudre et aux gaz afin de protéger l’opérateur et de préserver l’atmosphère à l’intérieur de l’enceinte fermée. Avantageusement, une fixation 42 étanche à la poudre et aux gaz relie le gant 40 à son rond de gant. Pour faciliter le retrait de la poudre non consolidée par l’opérateur, une canne d’aspiration de poudre 44 peut être prévue à l’intérieur de l’enceinte fermée 112. Cette canne d’aspiration de poudre 44 est par exemple reliée à un dispositif de séparation 46, tel un cyclone, permettant de séparer la poudre aspirée et les gaz aspirés pour recueillir la poudre aspirée dans un réservoir 48 relié à ce dispositif de séparation 42. Le dispositif de séparation 46 et le réservoir 48 peuvent être intégrés à la boîte à gants 100 ou peuvent faire partie d’un dispositif extérieur. Afin de permettre aux opérateurs de procéder au retrait de la poudre non consolidée entourant les objets fabriqués en toute sécurité et dans un laps de temps plus court après l’achèvement du cycle de fabrication dans une machine de fabrication, un gant 40 de la boîte à gants 100 comprend des moyens d’isolation thermique. Dans une première variante des moyens d’isolation thermique d’un gant d’une boîte à gants 100, le gant 40 est fabriqué dans un matériau élastique, étanche à la poudre et aux gaz, thermiquement isolant et résistant à la chaleur jusqu’à une température de 250 °C. Par exemple, dans cette première variante, un gant est fabriqué en néoprène. Toujours dans cette première variante des moyens d’isolation thermique d’un gant d’une boîte à gants 100, la couche de matériau formant le gant a une épaisseur de préférence au moins supérieure à 1 mm. Dans une deuxième variante illustrée en des moyens d’isolation thermique d’un gant d’une boîte à gants 100, l’enveloppe formée par un gant comprend deux couches de matériau. Plus en détail, l’enveloppe formée par un gant 40 comprend une première couche 50 d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz, et une deuxième couche 52 d’un matériau isolant thermiquement. Par exemple, la première couche 50 d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz est réalisée en butyl, en néoprène ou en polyuréthane. Par exemple, la deuxième couche 52 d’un matériau isolant thermiquement est réalisée dans une matière de type feutre ignifuge ; en fibres tressées, de kevlar par exemple ; ou en croûte de cuir. De préférence, la deuxième couche 52 d’un matériau isolant thermiquement se situe à l’extérieur de la première couche 50 d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz. Ainsi, la première couche 50 d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz est protégée de la chaleur par la deuxième couche 52 d’un matériau isolant thermiquement. Dans cette deuxième variante des moyens d’isolation thermique d’un gant d’une boîte à gants 100, la première couche 50 et la deuxième couche 52 sont en contact l’une avec l’autre sur toute la surface de l’enveloppe formée par le gant 40. Dans une troisième variante des moyens d’isolation thermique d’un gant d’une boîte à gants 100, l’enveloppe formée par un gant 40 comprend aussi deux couches de matériau : une première couche extérieure 54 et une seconde couche intérieure 56. De plus, un flux de refroidissement F circule entre la couche extérieure 54 et la couche intérieure 56. A cet effet, la première couche extérieure 54 et la seconde couche intérieure 56 ne sont pas en contact l’une avec l’autre sur toute la surface de l’enveloppe formée par le gant 40. Par exemple, un réseau de conduits de circulation du flux de refroidissement F est prévu entre la première couche extérieure 54 et la seconde couche intérieure 56. Alternativement, une poche de circulation du flux de refroidissement F peut aussi être prévue entre la première couche extérieure 54 et la seconde couche intérieure 56. Le flux de refroidissement F est par exemple un flux d’un gaz identique au gaz présent dans l’enceinte fermée 112, tel un gaz inerte. Avantageusement, l’entrée E et la sortie S du flux de refroidissement F entre la première couche extérieure 54 et la seconde couche intérieure 56 peuvent être prévues dans l’enceinte fermée 112. Le flux de refroidissement F est issu d’un circuit de génération d’un flux de gaz, par exemple du circuit utilisé pour inerter l’atmosphère dans l’enceinte fermée 112. Avantageusement, le flux de refroidissement F peut être refroidi, par exemple par un échangeur de chaleur situé dans le circuit utilisé pour inerter l’atmosphère dans l’enceinte fermée 112. Dans cette troisième variante, la première couche extérieure 54 et/ou la seconde couche intérieure 56 est/sont réalisée(s) dans un matériau étanche à la poudre et aux gaz. Eventuellement, mais non nécessairement, la seconde couche intérieure 56 peut être réalisée dans un matériau isolant thermiquement. De préférence, la paroi 136 de l’enceinte fermée 112 d’une boîte à gants 100 est équipée de deux ronds de gant 38, chaque rond de gant 38 recevant un gant 40 étanche à la poudre et aux gaz et comprenant des moyens d’isolation thermique tels que ceux qui viennent d’être décrits. Dispositif de fabrication additive comprenant une enceinte (12,112) fermée apte à recevoir un container dans lequel se trouve au moins un objet (O) fabriqué en fusionnant une poudre par un procédé de fabrication additif, de la poudre non fusionnée entourant le ou les objet fabriqués dans ledit container, au moins une paroi (36,136) de l’enceinte fermée étant équipée d’au moins un rond de gant (38), et ce rond de gant recevant un gant (40) étanche à la poudre et aux gaz, le dispositif de fabrication additive est caractérisé en ce que le gant comprend des moyens d’isolation thermique. Dispositif de fabrication additive selon la revendication 1, dans lequel le gant (40) est fabriqué dans un matériau élastique, étanche à la poudre et aux gaz, thermiquement isolant et résistant à la chaleur jusqu’à une température de 250 °C. Dispositif de fabrication additive selon la revendication 2, dans lequel la couche de matériau formant le gant a une épaisseur au moins supérieure à 1 mm. Dispositif de fabrication additive selon la revendication 1, dans lequel l’enveloppe formée par un gant comprend deux couches de matériau. Dispositif de fabrication additive selon la revendication 4, dans lequel l’enveloppe formée par un gant comprend une première couche (50) d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz, et une deuxième couche (52) d’un matériau isolant thermiquement. Dispositif de fabrication additive selon la revendication 5, dans lequel la deuxième couche d’un matériau isolant thermiquement se situe à l’extérieur de la première couche d’un matériau étanche à la poudre et aux gaz. Dispositif de fabrication additive selon la revendication 4, dans lequel un flux de refroidissement (F) circule entre les deux couches (54,56) de matériau formant le gant. Dispositif de fabrication additive selon la revendication 7, dans lequel le flux de refroidissement est un flux de gaz inerte. Dispositif de fabrication additive selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une paroi de l’enceinte fermée est équipée de deux ronds de gant, chaque rond de gant recevant un gant étanche à la poudre et aux gaz et comprenant des moyens d’isolation thermique. Dispositif de fabrication additive selon l’une des revendications précédentes, le dispositif de fabrication additive étant une machine de fabrication additive (10) comprenant une enceinte de fabrication fermée (12) dans laquelle au moins un objet est fabriqué en fusionnant une poudre par un procédé de fabrication additif. Dispositif de fabrication additive selon l’une des revendications 1 à 9, le dispositif de fabrication additive étant une boîte à gants (100) comprenant une enceinte fermée (112) de réception d’un container dans lequel se trouve au moins un objet fabriqué en fusionnant une poudre par un procédé de fabrication additif.