Brevet FR3152238A1 — publié le 20250228

L’invention concerne une dépoudreuse (1) pour une machine de fabrication additive (80) par fusion par faisceau sur lit de poudre pour fabriquer une pièce (90), comportant une base (91) et un sommet (92), cette machine de fabrication additive (80) comprenant un plateau (81) qui s’étend dans un plan (P) et sur lequel la base (91) repose après sa fabrication, la dépoudreuse (1) comprenant un vibrateur (10) apte à faire vibrer le plateau (81). La dépoudreuse (1) comprend en outre un corps (20), un premier élément de liaison (30) qui est apte à solidariser le corps (20) avec le sommet (92) de la pièce (90) dans une direction Z perpendiculaire au plan P lorsque la pièce (90) repose sur le plateau (81), et un second élément de liaison (40) qui est apte à solidariser le corps (20) avec le plateau (81). Figure 3 Dépoudreuse pour machine de fabrication additive La présente invention concerne une machine de fabrication additive d’une pièce par fusion par faisceau sur lit de poudre. Dans une telle machine, un premier lit de poudre est déposé sur un plateau. Un faisceau d’énergie, par exemple un faisceau laser, est allumé pour impacter une partie de ce lit de poudre de façon à chauffer la poudre jusqu’à ce que les grains de poudre fusionnent. Le faisceau est déplacé sur le lit de poudre afin de balayer toute la région que l’on souhaite fusionner. Cette région, en se refroidissant, forme une première couche rigide. On dépose ensuite un autre lit de poudre sur le premier lit de poudre de façon à recouvrir la première couche. Puis on balaye avec le faisceau une région de ce deuxième lit de poudre qui recouvre au moins partiellement la première couche pour former une deuxième couche rigide dans ce deuxième lit de poudre. Sous l’action du faisceau, cette deuxième couche se solidarise en outre avec la première couche. L’étendue de la deuxième couche peut être distincte de celle de la première couche. En itérant ce processus, on construit couche par couche une pièce complète. Le déplacement du faisceau pour chaque couche est piloté par une unité centrale selon une géométrie en 3D (trois dimensions) de la pièce que l’on veut réaliser. Ainsi, chaque couche fabriquée est une tranche en deux dimensions de la pièce dans un plan perpendiculaire à un même axe. A l’issue du processus de fabrication additive d’une pièce ou d’une série de pièces sur le plateau, il reste de la poudre libre, c’est-à-dire de la poudre non-fusionnée, sur les pièces et dans leurs cavités le cas échéant. Cette poudre doit être enlevée pour des raisons de sécurité et de santé (norme SSE « Sécurité Santé & Environnement ») et de pollution. Pour enlever cette poudre, une première solution consiste à nettoyer le plateau et les pièces en aspirant la poudre puis en lavant l’ensemble avec un bain chimique. Alternativement, une deuxième solution consiste à utiliser une machine d’enlèvement de poudre, également appelée dépoudreuse. Cette dépoudreuse comporte un vibrateur qui fait vibrer le plateau et les pièces qui sont dessus afin de faire tomber la poudre des pièces et du plateau. Ainsi, on connait une dépoudreuse pour une machine de fabrication additive par fusion par faisceau sur lit de poudre pour fabriquer une pièce comportant une base et un sommet, la machine de fabrication additive comprenant un plateau qui s’étend dans un plan P et sur lequel la base repose après la fabrication de la pièce, la dépoudreuse comprenant un vibrateur apte à faire vibrer le plateau. Cette deuxième solution présente l’avantage d’être automatisée et rapide. Cependant, pour certaines géométries de pièces fabriquées, en particulier dans le cas de pièces allongées, il se produit durant le fonctionnement de la dépoudreuse une vibration en modes propres des pièces. Cette résonnance est indésirable car elle endommage les pièces. Ainsi, des microfissures (criques) ont été observées sur des pièces à la suite de l’opération de dépoudrage. Description de l’invention La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. L'invention vise à proposer un dispositif qui permette d’enlever de façon la plus efficace possible la poudre résiduelle sur les pièces après la fabrication additive de celles-ci, et qui minimise le risque d’endommagement des pièces durant cet enlèvement. Ce but est atteint grâce au fait que la dépoudreuse comprend en outre un corps, un premier élément de liaison qui est apte à solidariser le corps avec le sommet de la pièce dans une direction Z perpendiculaire au plan P lorsque la base repose sur le plateau, et un second élément de liaison qui est apte à solidariser le corps avec le plateau. Grâce à ces dispositions, les conditions limites de liaison de l’extrémité libre de la pièce sont modifiées car une partie (en l’espèce un sommet) de cette extrémité libre de la pièce est relié au corps. On modifie ainsi les vibrations générées dans les pièces par le plateau lorsque ce plateau vibre, et on évite ainsi une résonance des pièces. Les pièces ne sont donc pas endommagées durant la phase d’enlèvement de la poudre par vibration. Par exemple, le premier élément de liaison est apte à réaliser un blocage en translation de la pièce dans le plan P. Par exemple, le premier élément de liaison est apte à épouser un sommet de la pièce. Par exemple, le premier élément de liaison comprend une pluralité de pions qui se translatent chacun par rapport au corps de telle sorte que les extrémités des pions sont aptes à être en contact avec la pièce. Par exemple, le premier élément de liaison est apte à réaliser un encastrement entre la pièce et le corps. Par exemple, le second élément de liaison comprend une pluralité de barres qui sont fixées sur le corps et sur ledit plateau. Par exemple, le premier élément de liaison est au moins partiellement métallique. Par exemple, la zone du premier élément de liaison qui est en contact avec la pièce est réalisée en un matériau plus souple que la pièce. L’invention concerne également un ensemble constitué d’une machine de fabrication additive et d’une dépoudreuse selon l’invention. L’invention concerne également un procédé de dépoudrage pour une machine de fabrication par fusion par faisceau sur lit de poudre pour fabriquer une pièce, la machine de fabrication additive comprenant un plateau sur lequel la pièce repose après sa fabrication. Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes (a) On fournit une pièce fabriquée par la machine de fabrication additive et qui repose sur le plateau ; (b) On fournit une dépoudreuse qui comprend un vibrateur, un corps, un premier élément de liaison et un second élément de liaison ; (c) On solidarise le corps avec un sommet de la pièce à l’aide du premier élément de liaison et on solidarise le corps avec le plateau à l’aide du second élément de liaison ; (d) On fait vibrer le plateau à l’aide du vibrateur de telle sorte que l’on fait vibrer simultanément la pièce et le corps. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 La FIG. 1 est une vue schématique en perspective d’une machine de fabrication additive d’une pièce par fusion par faisceau sur lit de poudre. FIG. 2 La FIG. 2 est une vue en coupe selon le plan II-II de la machine de fabrication additive de la FIG. 1 . FIG. 3 La FIG. 3 est une vue en perspective de la dépoudreuse selon l’invention avec une pluralité de pièces. FIG. 4 La FIG. 4 est une vue en perspective d’une région de la FIG. 3 montrant une seule pièce. FIG. 5 La FIG. 5 est un exemple d’un premier mode de réalisation de la liaison entre le corps et la pièce par le premier élément de liaison qui montre : en (A) la liaison entre le corps et la pièce ; en (B) la géométrie du corps. FIG. 6 La FIG. 6 est un exemple d’un deuxième mode de réalisation de la liaison entre le corps et la pièce par le premier élément de liaison qui montre : en (A) le premier élément de liaison avant contact avec la pièce ; en (B) le premier élément de liaison après contact avec la pièce. FIG. 7 La FIG. 7 est une vue en perspective de la dépoudreuse selon l’invention avec une pluralité de pièces, qui illustre une variante de réalisation du second élément de liaison. Description détaillée de l’invention La FIG. 1 illustre schématiquement une machine de fabrication additive 80 d’une pièce 90 par fusion par faisceau sur lit de poudre. La machine de fabrication additive 80 comprend un plateau 81, une unité centrale (non représentée), un générateur 85 de faisceau d’énergie 86, un mécanisme d’orientation 87 de ce faisceau 86 comprenant par exemple un miroir 871. Le faisceau d’énergie 86 est par exemple un faisceau laser. Un premier lit 71 de poudre 70 est déposé sur le plateau 81. Le plateau 81 s’étend dans un plan P, par exemple le plan P est horizontal. On définit un axe Z qui est perpendiculaire au plan P. Par exemple, comme illustré, le plateau 81 est logé dans une cavité 82 d’un bloc et est apte à coulisser dans cette cavité 82. Ainsi, le premier lit 71 de poudre est maintenu sur le plateau 81. Le faisceau d’énergie 86 est dirigé pour impacter et chauffer une partie de ce premier lit 71 de poudre. Sous l’effet de la chaleur, les grains de poudre 70 adjacents fusionnent en surface à leur zone de contact. Le faisceau 86 est déplacé sur le lit de poudre à l’aide du mécanisme d’orientation 87 afin de balayer toute la région du premier lit 71 de poudre que l’on souhaite fusionner. Cette région, en se refroidissant, forme une première couche 715 rigide. On dépose ensuite un deuxième lit 72 de poudre 70 sur le premier lit 71 de poudre de façon à recouvrir la première couche 715. Puis on balaye avec le faisceau 86 une région de ce deuxième lit 72 de poudre qui recouvre au moins partiellement la première couche 715 pour former dans ce deuxième lit 72 une deuxième couche 725 rigide. Sous l’action du faisceau 86, cette deuxième couche se solidarise en outre par fusion avec la première couche 715. L’étendue de la deuxième couche 725 peut être distincte de celle de la première couche 715, comme illustré en FIG. 1 et en FIG. 2 . La FIG. 2 est une vue en coupe selon le plan II-II de la machine de fabrication additive de la FIG. 1 qui est perpendiculaire au plan P. On voit la deuxième couche 725 qui recouvre partiellement la première couche 715 et s’étend au-delà de la première couche 715. Avantageusement, dans le cas où le plateau 81 coulisse dans la cavité 82, on abaisse le plateau 81 dans la cavité 82 après la formation de la première couche 715 de telle sorte que le deuxième lit 72 recouvre le premier lit 71 de poudre et est maintenu sur le premier lit de poudre 71. D’autres géométries et dispositions des couches sont possibles. Le déplacement du faisceau 86 pour chaque couche est piloté par l’unité centrale selon une géométrie en 3D (trois dimensions) de la pièce 90 que l’on veut réaliser. Par exemple cette géométrie en 3D est fournie à l’unité centrale sous forme d’un fichier. Ainsi, chaque couche fabriquée est une tranche en deux dimensions de la pièce 90 dans un plan perpendiculaire à l’axe Z. En itérant ce processus de dépôt de lits de poudre et de fusion d’une région de ce lit de poudre, on construit couche par couche la pièce 90 complète. Dans certaines configurations, une couche peut être disjointe de la couche en dessous, et donc ne pas fusionner avec cette couche en dessous. Ces deux couches seront jointes indirectement par une couche située encore au-dessus ou en-dessous. Dans certaines configurations, une même couche peut également avoir plusieurs régions disjointes. Ces régions seront jointes indirectement par une couche située encore au-dessus ou en-dessous. La FIG. 3 montre, à titre d’exemple, plusieurs pièces 90 qui ont été fabriquées par la machine de fabrication additive 80 et qui reposent sur le plateau 81. Les pièces 90 sont identiques et comportent chacune une base 91 qui repose sur le plateau 81. Par exemple chaque base 91 est fixée sur le plateau 81 par adhérence due à la fabrication de la pièce 90. Chaque pièce 90 comporte un sommet 92. On désigne par « sommet » une portion libre de la pièce 90 qui est plus éloignée du plateau 81 que la base 91, sans qu’elle soit nécessairement la plus éloignée. Ainsi, ladite pièce 90 peut comporter plusieurs sommets 92, comme illustré. Une dépoudreuse 1 comprend un vibrateur 10 apte à faire vibrer le plateau 81, et un corps 20. Par exemple le vibrateur 10 est en contact direct avec le plateau 81, par exemple situé sous le plateau 81 comme représenté sur les figures. La dépoudreuse 1 comprend un premier élément de liaison 30 qui solidarise ce corps 20 avec le sommet 92 de la pièce 90 selon la direction Z lorsque la base 91 repose sur le plateau 81. Ainsi, le premier élément de liaison 30 exerce un appui sur le corps 90 selon la direction Z en direction du plateau 81. La dépoudreuse 1 comprend également un second élément de liaison 40 qui solidarise le corps 20 avec le plateau 81 de telle sorte qu’une vibration du plateau 81 entraine directement la vibration du corps 20. Par exemple le corps 20 est un plateau secondaire (contre-plateau), comme illustré sur les figures. Le corps 20 s’étend parallèlement au plateau 81. Une pluralité de premiers éléments de liaison 30 s’étendent depuis le corps 20 en direction des pièces 90 de telle sorte que chaque premier élément de liaison 30 est solidarisé avec un sommet 92 d’une pièce 90. Cette solidarisation est détaillée en référence à la FIG. 4 qui est une portion de la FIG. 3 montrant une seule pièce 90. Le sommet 92 est ici un tube. L’élément de liaison 30 est une tige 31 qui comprend une extrémité distale 32 qui s’insère dans le tube 92 de façon à fixer la pièce 90 par rapport au corps 20. Cette solidarisation par insertion peut être réalisée pour tout sommet 92 présentant un creux ou un trou. Alternativement, le sommet 92 peut être inséré dans une cavité de l’élément de liaison 30 afin de fixer la pièce 90 par rapport au corps 20. Ces solidarisations permettent de minimiser le nombre de degrés de liberté de la pièce 90 par rapport au corps 20. On a décrit ci-dessus un exemple d’un premier mode de réalisation de la liaison entre le premier élément de liaison 30 et la pièce 90, cette liaison étant réalisée par emmanchement (encastrement) d’une partie mâle dans une partie femelle. Dans l’exemple ci-dessus, il s’agit de l’emmanchement d’une partie mâle du premier élément de liaison 30 dans une partie femelle de la pièce 90. Alternativement, il s’agit de l’emmanchement d’une partie mâle de la pièce 90 dans une partie femelle du premier élément de liaison 30. Par exemple, comme illustré en figures 5A et 5B, le premier élément de liaison 30 est constitué par une pluralité de trous traversants 33 qui traversent le corps 20. Un sommet 92 de chacune des pièces 90 pénètre dans un des trous traversants 33. La figure 5A montre les pièces 90 solidarisées avec le corps 20. La figure 5B montre le corps 20 en vue de dessus (perpendiculairement à la direction Z). Selon un deuxième mode de réalisation de la liaison entre le premier élément de liaison 30 et la pièce 90, le premier élément de liaison 30 épouse une partie de la surface de la pièce 90, sans emmanchement. Les figures 6A et 6B illustrent un exemple de réalisation de ce mode de réalisation, respectivement avant et après contact entre le premier élément de liaison 30 et la pièce 90. Le premier élément de liaison 30 comprend une pluralité de pions (aiguilles) rectilignes 34 qui se translatent chacun par rapport au corps 20 selon la direction Z de telle sorte que les extrémités des pions 34 sont aptes à être en contact avec la pièce 90, par exemple avec une partie ou la totalité d’un sommet 92 de la pièce 90. Les pions 34 coulissent dans des logements rectilignes du corps 20 selon la direction Z. Ce mode de réalisation présente l’avantage d’être versatile car il permet au premier élément de liaison 30 de s’adapter à toutes les géométries de la pièce 90. Une fois en contact avec la pièce 90, les pions 34 sont verrouillés en translation afin d’appuyer sur la pièce 90 selon la direction Z. Par exemple chaque pion 34 est monté sur un ressort qui pousse automatiquement ce pion 34 en position contre la pièce 90. Alternativement chaque pion 34 est positionné contre la pièce 90 par un mécanisme électrique, hydraulique ou autre, par exemple un moteur et un vérin. Chaque pion 34 étant encastré dans son logement, il ne peut se déplacer transversalement (c’est-à-dire perpendiculairement à la direction Z). Les pions empêchent donc une translation de la pièce 90 dans le plan P. Selon un troisième mode de réalisation, le premier élément de liaison 30 comprend une ou plusieurs tubes qui appuient sur la pièce 90. L’espace creux de chacun de ces tubes débouche à une extrémité à proximité de la pièce 90 et est relié à son autre extrémité à un dispositif d’aspiration. Ainsi, le premier élément de liaison 30 est apte à aspirer la poudre résiduelle en plus de sa fonction de maintenir la pièce 90. D’une manière générale, dans tous ces modes de réalisation, le premier élément de liaison 30 réalise avantageusement un blocage en translation de la pièce 90 dans le plan P (c’est-à-dire dans toute direction parallèle au plan P), en plus d’un blocage de la pièce 90 dans la direction Z. Dans tous ces modes de réalisation, ce blocage en translation dans le plan P est réalisé grâce au fait que le premier élément de liaison 30 épouse une partie de la surface de la pièce 90, en l’espèce un sommet 92. Selon l’invention, le premier élément de liaison 30 exerce une pression sur la pièce 90 car elle est prise en sandwich entre le plateau 80 et le corps 20, ce qui réalise un blocage en translation de la pièce 90 dans la direction Z. Afin de ne pas endommager la pièce 90 sur sa zone de contact avec l’élément de liaison 30, dans une solution l’élément de liaison 30 est réalisé en un matériau moins rigide que le matériau de la pièce 90 au moins au niveau de cette zone de contact. Par exemple ce matériau est un polymère, par exemple un élastomère. Cette solution permet une plus grande rapidité de fabrication et un coût de fabrication plus faible. Par exemple, le reste de l’élément de liaison 30 est métallique. Alternativement, le premier élément de liaison 30 est entièrement métallique. Alternativement, le premier élément de liaison 30 est entièrement en polymère, ce qui présente l’avantage d’un premier élément de liaison 30 plus léger. De plus, afin de contribuer à contrôler la pression exercée par le corps 20 sur la pièce 90, le corps 20 est solidarisé avec le plateau 81 à l’aide d’un second élément de liaison 40. Ce second élément de liaison 40 contribue à éviter qu’une pression excessive soit exercée sur la pièce 90. Ce second élément de liaison 40 permet également de rigidifier l’ensemble constitué du corps 20 et du plateau 81. La solidarisation du second élément de liaison 40 avec le corps 20 et/ou avec le plateau 81 est réalisé par tout moyen, par exemple par des vis. Le second élément de liaison 40 est illustré en FIG. 3 . Par exemple ce second élément de liaison 40 comprend un ensemble de barres 41 qui s’étendent entre la face du plateau 81 et la face du corps 20 qui sont en regard selon la direction Z, et qui sont fixées sur ces faces. Par exemple le second élément de liaison 40 comprend quatre barres 41, disposées à quatre coins du plateau 81 pour stabilité de la liaison entre le plateau 81 et le corps 20. Seules deux de ces barres sont illustrées en FIG. 3 . En variante, le second élément de liaison 40 comprend une pluralité de barres 42 qui sont des cornières qui sont fixées sur les bords latéraux du plateau 81 et sur les bords latéraux du corps 20. La FIG. 7 illustre le cas où le plateau 81 et le corps 20 sont rectangulaires et où le second élément de liaison 40 comprend quatre cornières 42, chacune fixées à un coin du plateau 81 et à un coin du corps 20. Cette solution permet d’éviter que le second élément de liaison 40 occupe de l’espace entre le plateau 81 et le corps 20 et risque d’interagir avec les pièces 90. Dans le procédé selon l’invention, on commence par fournir une pièce 90 qui a été fabriquée par la machine de fabrication additive 80 et qui repose sur le plateau 81 (étape (a)). On fournit ensuite une dépoudreuse 1 qui comprend un vibrateur 10, un corps 20, un premier élément de liaison 30 et un second élément de liaison 40 (étape (b)). On solidarise le corps 20 avec un sommet 92 de la pièce 90 à l’aide du premier élément de liaison 30 et on solidarise le corps 20 avec le plateau 81 à l’aide du second élément de liaison 40 (étape (c)). On fait vibrer le plateau 81 à l’aide du vibrateur 10 de telle sorte que l’on fait vibrer simultanément la pièce 90 et le corps 20 jusqu’à ce qu’il ne reste plus de poudre sur la pièce 90 et sur le plateau 81. Dépoudreuse (1) pour une machine de fabrication additive (80) par fusion par faisceau sur lit de poudre pour fabriquer une pièce (90) comportant une base (91) et un sommet (92), ladite machine de fabrication additive (80) comprenant un plateau (81) qui s’étend dans un plan (P) et sur lequel ladite base (91) repose après la fabrication de ladite pièce (90), ladite dépoudreuse (1) comprenant un vibrateur (10) apte à faire vibrer ledit plateau (81), ladite dépoudreuse (1) étant caractérisé en ce qu’elle comprend en outre un corps (20), un premier élément de liaison (30) qui est apte à solidariser ledit corps (20) avec ledit sommet (92) de ladite pièce (90) dans une direction (Z) perpendiculaire audit plan (P) lorsque ladite base (91) repose sur ledit plateau (81), et un second élément de liaison (40) qui est apte à solidariser ledit corps (20) avec ledit plateau (81). Dépoudreuse (1) selon la revendication 1 telle que ledit premier élément de liaison (30) est apte à réaliser un blocage en translation de ladite pièce (90) dans ledit plan (P). Dépoudreuse (1) selon la revendication 2 telle que ledit premier élément de liaison (30) est apte à épouser ledit sommet (92) de ladite pièce (90). Dépoudreuse (1) selon la revendication 3 telle que ledit premier élément de liaison (30) comprend une pluralité de pions (34) qui se translatent chacun par rapport audit corps (20) de telle sorte que les extrémités desdits pions (34) sont aptes à être en contact avec ladite pièce (90). Dépoudreuse (1) selon la revendication 3 telle que ledit premier élément de liaison (30) est apte à réaliser un encastrement entre ladite pièce (90) et ledit corps (20). Dépoudreuse (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 telle que ledit second élément de liaison (40) comprend une pluralité de barres (41) qui sont fixées sur ledit corps (20) et sur ledit plateau (81). Dépoudreuse (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 telle que ledit premier élément de liaison (30) est au moins partiellement métallique. Dépoudreuse (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 telle que la zone dudit premier élément de liaison (30) qui est en contact avec ladite pièce (90) est réalisée en un matériau plus souple que ladite pièce (90). Ensemble constitué d’une machine de fabrication additive (80) et d’une dépoudreuse selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Procédé de dépoudrage pour une machine de fabrication additive (80) par fusion par faisceau sur lit de poudre pour fabriquer une pièce (90), ladite machine de fabrication additive (80) comprenant un plateau (81) sur lequel ladite pièce (90) repose après sa fabrication, ledit procédé de dépoudrage étant caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : (a) On fournit une pièce (90) fabriquée par ladite machine de fabrication additive (80) et qui repose sur ledit plateau (81) ; (b) On fournit une dépoudreuse (1) qui comprend un vibrateur (10), un corps (20), un premier élément de liaison (30) et un second élément de liaison (40) ; (c) On solidarise ledit corps (20) avec un sommet (92) de ladite pièce (90) à l’aide dudit premier élément de liaison (30) et on solidarise le corps (20) avec ledit plateau (90) à l’aide dudit second élément de liaison (40) ; (d) On fait vibrer ledit plateau (81) à l’aide dudit vibrateur (10) de telle sorte que l’on fait vibrer simultanément ladite pièce (90) et ledit corps (20).