Brevet FR3135000A1 — publié le 20231103

Dispositif (1) de fabrication additive comprenant : - un plateau (13) de fabrication, destiné à recevoir au moins une poudre (5), - un racleur (17) comprenant une lame (23) s’étendant dans un plan horizontal (A) sensiblement parallèle au plateau (13), la lame (23) étant mobile par rapport au plateau (13) selon une direction de raclage (X) sensiblement parallèle au plateau (13). Au moins une brosse (27) de nettoyage de la lame est prévue. Figure à publier avec l’abrégé : 4 Dispositif et procédé de fabrication additive à nettoyage associé Domaine technique de l’invention L’invention concerne le domaine de la fabrication additive, et en particulier la fabrication additive par fusion laser sélective sur lit de poudre métallique, également connue sous le nom anglais Selective Laser Sintering (SLS). Plus précisément, l’invention concerne un dispositif de fabrication additive, ainsi qu’un procédé de fabrication d’au moins une pièce métallique mettant en œuvre ce dispositif. Etat de la technique antérieure On connaît dans la technique une méthode qui consiste à fabriquer au moins une pièce métallique, par fusion de couches successives de poudre métallique au moyen d'un faisceau laser commandé par un système de traitement de l'information dans lequel on a enregistré les coordonnées tridimensionnelles des points des couches successives à réaliser pour former la ou lesdites pièces. Lors de cette fabrication, un racleur, précisément une lame de ce racleur, mobile en translation suivant un mouvement de va-et-vient et selon une direction de raclage, passe sur la matière fusionnée à la fin de chaque couche. Son rôle est de déposer une couche homogène de poudre sur tout le plateau de fabrication, où se constitue chaque pièce métallique au fur à mesure des couches, mais également de venir usiner la matière qui pourrait dépasser de la couche. Ce surplus qui dépasse peut être dû à une mauvaise fusion ou au relèvement d’une dite pièce en cours de fabrication, sous l’effet des contraintes. La lame du racleur est donc là pour couper ou araser ce surplus de matière. Un problème est toutefois que des morceaux de matière usinée peuvent se coller à la lame et donc altérer le lit de poudre sur plusieurs couches. Ces morceaux peuvent également se coincer entre la lame et une dite pièce en cours de fabrication, sous le lit de poudre lors du passage du racleur et donc détériorer la pièce ou bien causer un blocage du racleur. Lorsque les pièces présentent des bords qui s’étendent perpendiculairement à la direction de raclage, ce qui correspond à un agencement maximisant le nombre de pièces sur le plateau de fabrication, une zone de contact entre le bord de la lame et la pièce considérée peut présenter une étendue importante, ce qui augmente les contraintes existantes. En outre, est ici visé un gain en termes de matière première lié à l’utilisation d’une fabrication additive maitrisée et non pas d’un procédé plus traditionnel de fabrication. A ce sujet, il est fait observer que la Déposante prend en considération les facteurs impactant dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des impacts environnementaux modérés dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique des avions. Les procédés de fabrication additive contribuent à la réduction de l’impact environnemental en assurant une optimisation du ratio « buy to fly » ou quantité de matière produite par rapport à la quantité réellement utilisée pouvant aller jusqu’à 80% grâce notamment au recyclage et à la réutilisation des poudres non utilisées. Présentation de l’invention L’invention a pour objectif les avantages précités et vise à remédier à tout ou partie des inconvénients ci-avant. À ce titre la présente divulgation se rapporte à un dispositif de fabrication additive comprenant : - un plateau de fabrication destiné à recevoir au moins une poudre métallique, - un racleur comprenant une lame de raclage de la poudre métallique, la lame s’étendant dans un plan horizontal sensiblement parallèle au plateau de fabrication et étant mobile par rapport au plateau de fabrication, suivant un chemin orienté selon une direction de raclage sensiblement parallèle au plateau de fabrication, la lame étant adaptée à venir en contact avec la poudre métallique, sur le chemin, le dispositif de fabrication additive étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une brosse de nettoyage de la lame : - qui, dans une position de nettoyage de la lame, est située à côté du plateau de fabrication, sur le chemin suivi par la lame, et - présentant une surface de contact contre laquelle la lame peut alors venir frotter. Un tel dispositif permet de réduire les risques de détériorer une pièce en cours de fabrication ou bien de causer un blocage du racleur. La brosse peut comprendre des poils dressés, qui peuvent typiquement être verticaux, orientés perpendiculairement à la direction de raclage, une zone d’extrémité libre de l’ensemble des poils définissant ladite surface de contact. Ainsi, on multipliera les zones de nettoyage par frottement et facilitera l’évacuation des débris récupérés par la brosse. On assimilera à des poils tous types de filaments. A ce sujet, les poils seront de préférence métalliques, synthétiques (donc en matière plastique) ou fabriqués avec du carbone. Des poils en carbone, voire certains plastiques, peuvent poser un problème de pollution, le métal (acier, aluminium par exemple) est à préférer, car recyclable, de même que nombre de plastiques courants. La brosse peut être fixe, à côté du plateau de fabrication, et présenter une forme allongée, en étant disposée : - parallèle à la lame, et/ou - perpendiculaire à la direction de raclage. La longueur de la brosse sera favorablement au moins égale à celle de la lame. Ainsi, on simplifiera le montage, l’entretien et l’éventuel remplacement de la brosse, tout en couvrant toute la zone de la lame à nettoyer. On pourra par ailleurs utilement prévoir : - que le dispositif comprenne, selon la direction de raclage, d’un côté du plateau de fabrication, un bac de chargement de poudre, où le racleur prélève de ladite poudre métallique, et du côté opposé, un bac de récupération où le racleur libère de la poudre métallique en excès, et - que la brosse soit située, suivant la direction de raclage, au-dessus ou à côté du bac de récupération. Ainsi, on favorisera une organisation ergonomique, et on pourra éloigner la brosse vis-à-vis du plateau de fabrication où des morceaux, en particulier des poils, de la brosse pourraient tomber. Positionner la brosse au-delà du bac de récupération sera a priori l’optimum, car on éloigne alors la brosse le plus possible. A ce sujet, on pourra en particulier utilement prévoir que, selon direction de raclage, sont disposés successivement, les uns à côté des autres : le bac de chargement de poudre, le plateau de fabrication, le bac de récupération, puis la brosse. La présente divulgation concerne également un procédé de fabrication d’au moins une pièce métallique, mettant en œuvre en tout ou partie un dispositif comme présenté ci-avant, le procédé comprenant les étapes suivantes : - déplacement de la lame du racleur au-dessus du plateau de fabrication, selon la direction de raclage et formation d’une couche de ladite poudre métallique sur le plateau de fabrication, - fusion partielle d’une partie de la couche de poudre métallique au moyen d’un faisceau laser et formation partielle de la ou de chaque pièce, et - déplacement de la lame du racleur selon la direction de raclage et formation d’une nouvelle couche de poudre au-dessus de la ou de chaque pièce partiellement formée, caractérisé en ce que, selon la direction de raclage et dans le sens du déplacement de la lame du bac de chargement de poudre vers le bac de récupération, la lame se déplace jusqu’au-delà du bac de récupération. De préférence, pour un avantage comme présenté ci-avant, on peut prévoir que, lors d’un dit déplacement de la lame selon la direction de raclage, depuis le bac de chargement de poudre vers le bac de récupération, et retour, la lame passe deux fois sur la brosse. Un bénéfice de nettoyage et de limitation du risque de transport inopiné de débris de poudre fusionné en est attendu. Une pluralité de pièces métalliques peut être fabriquée simultanément, les pièces étant agencées alignées avec des bords latéraux des pièces perpendiculaires à la direction de raclage. Pour un compromis performant entre une efficacité optimisée de contact avec la poudre métallique et de brossage, la lame pourra utilement présenter une arête de contact. Brève description des figures la est une vue schématique de côté d’un dispositif de fabrication qui convient à la solution que l’on promeut ici, la est une vue schématique de dessus d’une partie du dispositif de la selon un premier mode de réalisation de la lame du racleur permettant d'amener la poudre, la est une vue schématique de dessus d’une partie du dispositif de la selon un deuxième mode de réalisation de la lame, la est une vue schématique de dessus du dispositif de la avec adjonction d’un bac de récupération de la poudre, la est une vue schématique en coupe verticale agrandie de la lame de raclage passant au-dessus, au contact, de la brosse prévue pour la nettoyer (ligne V–V de la ). Dispositif (1) de fabrication additive comprenant : - un plateau de fabrication (13), destiné à recevoir au moins une poudre métallique (5), - un racleur (17) comprenant une lame (23) de raclage de la poudre métallique (5), la lame (23) s’étendant dans un plan horizontal (A) sensiblement parallèle au plateau de fabrication (13) et étant mobile par rapport au plateau de fabrication (13), suivant un chemin (C) orienté selon une direction de raclage (X) sensiblement parallèle au plateau de fabrication (13), la lame (23) étant adaptée à venir en contact avec la poudre métallique (5), sur le chemin, le dispositif (1) de fabrication additive étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une brosse (27) de nettoyage de la lame : - qui, dans une position de nettoyage de la lame (23), est située à côté du plateau de fabrication (13), sur le chemin (C) suivi par la lame (23), et - présentant une surface de contact (270) contre laquelle la lame (23) peut alors venir frotter. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel la brosse (27) comprend des poils (271) dressés verticalement, perpendiculairement à la direction de raclage (X), une zone d’extrémité libre de l’ensemble des poils définissant ladite surface de contact (270). Dispositif (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les poils (271) sont métalliques, synthétiques ou avec du carbone. Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la brosse (27) est fixe à côté du plateau de fabrication (13) et présente une forme allongée, parallèle à la lame (23). Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes : - qui comprend, selon direction de raclage (X), d’un côté du plateau de fabrication (13), un bac de chargement de poudre (3), où le racleur (17) prélève de ladite poudre métallique (5), et du côté opposé, un bac de récupération (29) où le racleur (17) libère de la poudre métallique (5) en excès, et - dans lequel la brosse (27) est située, selon la direction de raclage (X), au-dessus ou à côté du bac de récupération (29). Dispositif (1) selon la revendication 5, dans lequel, selon la direction de raclage (X), sont disposés successivement, les uns à côté des autres : le bac de chargement de poudre (3), le plateau de fabrication (13), le bac de récupération (29) et la brosse (27). Procédé de fabrication d’au moins une pièce (21) métallique, mettant en œuvre le dispositif (1) selon la revendication 5 ou 6, le procédé comprenant les étapes suivantes : - déplacement de la lame (23) du racleur (17) au-dessus du plateau de fabrication (13), selon la direction de raclage (X) et formation d’une couche de ladite poudre métallique (5) sur le plateau de fabrication (13), - fusion partielle d’une partie de la couche de poudre métallique (5) au moyen d’un faisceau laser (19) et formation partielle de la ou de chaque pièce (21), et - déplacement de la lame (23) du racleur (17) selon la direction de raclage (X) et formation d’une nouvelle couche de poudre au-dessus de la ou de chaque pièce (21) partiellement formée, caractérisé en ce que, selon la direction de raclage (X) et dans le sens du déplacement de la lame (23) du bac de chargement de poudre (3) vers le bac de récupération (29), la lame (23) se déplace jusqu’au-delà du bac de récupération (29). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, lors d’un dit déplacement de la lame (23) selon la direction de raclage (X), depuis le bac de chargement de poudre (3) vers le bac de récupération (29), et retour, la lame (23) passe deux fois sur la brosse (27).