Brevet FR3145503A1 — publié le 20240809

Titre : Procédé de conception et de fabrication numérique d’éléments pour la fabrication d’un objet en trois dimensions, l’installation permettant sa mise en œuvre, et éléments pour la fabrication d’objets en trois dimensions Le procédé de conception et de fabrication numérique d’éléments pour la fabrication d’un objet (1) en trois dimensions obtenu par la superposition et/ou la juxtaposition de strates (2) de formes périmétriques particulières, consiste à réaliser les opérations suivantes : pour la conception: choix de l’objet (1) à reproduire, choix de l’échelle de reproduction de l’objet (1), choix du matériau en plaques (3) dans lequel seront faites lesdites strates (2), et relevé de l’épaisseur desdites plaques (3), numérisation dudit objet (1) à fabriquer, et décomposition numérique par tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, identification de chacun des éléments (2), répartition en panoplies (30) desdits différents éléments (2), , pour la fabrication : impression de codes d’identification sur des plaques (3) de matériau conforme à celui choisi, reproduction des panoplies (30) sur lesdites plaques (3) par découpage. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé de conception et de fabrication numérique d’éléments pour la fabrication d’un objet en trois dimensions, l’installation permettant sa mise en œuvre, et éléments pour la fabrication d’objets en trois dimensions. La présente invention a pour objet un procédé de conception et de fabrication numérique d’éléments pour la fabrication d’objets en trois dimensions, ainsi que l’installation permettant sa mise en œuvre, et des éléments pour la fabrication d’objets en trois dimensions. L’invention concerne, non limitativement, le domaine ludique de la construction, et utilise le concept connu de superposition et/ou juxtaposition de strates de formes périmétriques particulières pour reproduire l’objet à fabriquer. On connaît déjà, dans le domaine ludique précité, des objets destinés à être reconstitués par assemblage de pièces issues de la découpe d’une plaque de matériau, et qui constituent en quelque sorte un puzzle en trois dimensions. Certains de ces objets sont réalisés par assemblage de pièces certaines perpendiculaires à d’autres, par emboîtements de type à mi-bois, permettant de donner du volume en utilisant peu de matière première, mais avec un rendu trop « squelettique », qui n’est pas adapté à toutes les formes que l’on souhaite reproduire. D’autres sont réalisés par superposition de strates, avec indexage et solidarisation par un bord de chaque strate sur un support, ce qui limite les formes reproductibles. Enfin on connaît des objets constitués de la superposition de strates découpées dans un matériau plan, et assemblées en étant enfilées sur au moins un insert en matériau rigide solidaire d’un socle, et disposé perpendiculairement aux plans desdites strates. De manière préférentielle, on utilise plus qu’un insert afin d’obtenir un meilleur indexage en évitant des risques de pivotement. En ce qui concerne la conception et la fabrication des éléments destinés à la réalisation de ces objets, cela consiste à décomposer les différentes couches élémentaires, à les découper ou prédécouper dans des plaques de matériaux, et à les empaqueter. Pour les objets comprenant un ou plusieurs inserts, le procédé comprend une étape supplémentaire de percement de chacun des éléments pour le passage d’un insert. Les procédés de fabrication connus sont très limités quant au choix des objets à concevoir, ainsi que la taille de ces objets. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en proposant un procédé de conception et de fabrication numérique d’un objet en trois dimensions obtenu par la superposition et/ou juxtaposition de strates de formes périmétriques particulières de l’objet à fabriquer, en allant jusqu’à permettre des fabrications sur mesure à volonté. Le procédé de conception et de fabrication numérique d’éléments pour la fabrication d’un objet en trois dimensions obtenu par la superposition et/ou la juxtaposition de strates de formes périmétriques particulières de l’objet à fabriquer, se caractérise en ce qu’il consiste à réaliser les opérations suivantes : pour la conception au travers d’une chaîne numérique permettant : choix de l’objet à reproduire, choix de l’échelle de reproduction de l’objet choix du matériau en plaque dans lequel seront faites lesdites strates, et relevé de l’épaisseur de la ou lesdites plaques, numérisation dudit objet à fabriquer ou importation d’un fichier de format adapté, et décomposition numérique de celui-ci et tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, d’épaisseur correspondant à celle de la ou desdites plaques, identification de chacun des éléments correspondant à une couche ou strate, répartition en au moins une panoplie desdits différents éléments, optimisation de ladite répartition en fonction des dimensions de la ou lesdites plaques, de leur conditionnement, et de leur orientation, pour la fabrication : impression de codes d’identification sur au moins une plaque de matériau conforme à celui choisi, reproduction de la ou les panoplies sur la ou lesdites plaques par découpage, Le procédé de conception et de fabrication selon l’invention permet, à partir d’une commande réalisée virtuellement de concevoir et de fabriquer un objet à reconstituer, en optimisant la quantité de matière utilisée. Le procédé de conception et de fabrication selon l’invention, peut présenter de nombreuses variantes. Ainsi, de manière avantageuse, lors de l’opération d’optimisation de répartition en panoplie, on incorpore la mise à dimension des plaques en accord avec la taille de l’emballage destiné au conditionnement d’expédition desdites plaques. Selon une variante, lors de l’opération d’optimisation de répartition en panoplie, sachant que l’on dispose d’un emballage existant dont on connaît les dimensions et la capacité de stockage, on ajuste les dimensions finales de l’objet à reconstituer et donc celles de la ou les panoplies, en sorte de pouvoir conditionner la ou les panoplies dans ledit emballage. Selon une autre variante, lors de l’opération d’optimisation de répartition en panoplie, on détermine simultanément les dimensions de chacune des plaques, ainsi que les caractéristiques et les dimensions de l’emballage destiné au conditionnement d’expédition desdites plaques, tandis que lors de l’opération de fabrication, on réalise également ledit emballage. Selon une caractéristique additionnelle du procédé selon l’invention, lors de l’opération d’optimisation de répartition en panoplie, en fonction des dimensions de panneaux dans lesquels doivent être découpées les plaques, on crée des sous-ensembles regroupant chacun un certain nombre de plaques, en sorte de permettre une gestion optimisée de la matière utilisée, à la fois au niveau desdites plaques et à celui desdits panneaux. On notera que l’opération de fabrication peut comprendre l’impression d’une notice de montage. Egalement de manière avantageuse, l’opération de conception comporte, après la décomposition numérique de l’objet, une étape de choix d’utilisation d’au moins un insert de guidage, de détermination de la nature de l’insert, et de détermination de l’emplacement d’un trou de passage dudit insert pour chacun des élément destinés à être traversés par un insert, tandis que lors de l’opération de fabrication, le découpage des panoplies est complété du découpage des emplacements de passage. Selon une variante particulièrement avantageuse, lors de l’opération de conception, lors du choix d’utilisation d’au moins un insert, on conçoit la réalisation dudit insert à partir du découpage partiel d’un élément, destiné à en être détaché partiellement et à être redressé pour être engagé dans un passage de l’élément adjacent, et éventuellement dans le ou les éléments suivants, tandis que lors de l’opération de fabrication on crée, par un découpage partiel, le ou lesdits inserts, ainsi que le ou les passages associés. Selon une caractéristique additionnelle, on conçoit plusieurs inserts dans un même élément et/ou dans des élements disposés à des niveaux différents. Selon une autre caractéristique additionnelle, on conçoit des inserts qui, bien qu’issus d’éléments différents, traversent les mêmes éléments. Selon une autre caractéristique additionnelle, lors du choix du matériau on détermine et on choisit également la couleur de celui-ci. Selon une autre caractéristique additionnelle, les plaques consistent en du carton ondulé. A ce propos il convient de noter que lors de l’opération de conception, il est tenu compte de l’orientation des cannelures lors de la mise en panoplie. En effet, cela présente de l’importance non seulement du point de vue du rendu esthétique, mais également dans le cas de la création d’au moins un insert, dont les deux découpes parallèles doivent de préférence, dans un but de rigidité, être parallèles auxdites cannelures. Selon une autre caractéristique additionnelle, on conçoit numériquement une opération de dépôt de couleurs sur les strates, selon un code couleur d’identification utilisable pour l’opération d’assemblage, ou pour identifier sur une strate visible l’objet final par dédicace ou par un logo en couleur. Selon une autre caractéristique additionnelle, on conçoit numériquement une opération de dépôt de couleur sur les strates, au moins sur leur bord périphérique sur la portion destinée à ne pas être recouverte pas la strate adjacente, et/ou sur la tranche, puis on réalise ce dépôt de couleur. La présente invention a également pour objet une installation permettant de mettre en œuvre le procédé de conception et de fabrication d’objets en trois dimensions, elle se caractérise en ce qu’elle comprend des moyens de numérisation de l’objet à reproduire, des moyens informatiques associés à un ou plusieurs logiciels de décomposition numérique dudit objet par tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, des moyens de mise en panoplie, des moyens de transmission des données à des moyens d’impression et des moyens de découpe. L’installation selon l’invention, est avantageusement complétée par des moyens robotisés d’emballage dans un conditionnement d’expédition. La présente invention concerne également des éléments pour la fabrication d’un objet en trois dimensions conçu par superposition et/ou juxtaposition de strates de formes périmétriques particulières, lesquels éléments constituent lesdites strates, tandis qu’au moins une desdites strates comporte une partie détachable partiellement, apte à être pliée pour faire saillie de ladite strate, tandis qu’au moins la strate adjacente destinée à être immédiatement superposée, présente un orifice destiné à permettre le passage étroit de ladite partie détachable en vue de l’indexage du positionnement relatif desdites strates et de l’immobilisation de l’une par rapport l’autre Les avantages et les caractéristiques du procédé selon l’invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif Dans le dessin annexé : représente une vue en perspective d’un objet en trois dimensions réalisé avec des éléments obtenus par le procédé de conception et de fabrication selon l’invention, représente une vue en plan des éléments obtenus par le même procédé pour la réalisation du même objet, représente une vue en perspective d’une étape de réalisation du même objet, [Fig.4] représente une vue en perspective d’une autre étape de la réalisation du même objet. En référence à la on peut voir un objet 1 en trois dimensions, représentant en l’occurrence, non limitativement, une tête de chien. On peut constater que cet objet 1 est obtenu par la superposition en strates d’éléments 2 de contours périmétriques particuliers. Les éléments 2 consistent, dans cet exemple non limitatif, en des parties de plaques 3 de carton ondulé, préalablement découpées en respectant la décomposition numérique de l’objet original, le sens des cannelures 31, et son tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, au travers d’un procédé connu. La représente l’objet qui peut être construit à partir des éléments 2 conçus et fabriqués au moyen du procédé selon l’invention. Le procédé selon l’invention permet à partir d’un objet original choisi, de créer et de fabriquer les éléments 2 permettant de le reconstituer. Le procédé comprend une numérisation de l’objet original ou l’importation d’un fichier CAO en trois dimensions, de format adapté, concernant cet objet. Le but étant de proposer, non limitativement, une activité ludique de construction, le procédé de conception et de fabrication selon l’invention inclut outre la fabrication des éléments 2, leur organisation en des panoplies et le conditionnement optimisé de celles-ci en un emballage prêt à l’expédition et/ou à la vente. Ainsi, le procédé selon l’invention permet plusieurs options de fabrication, notamment entre autres de choix des matériaux, de choix des couleurs et de choix de l’échelle de reproduction. En référence à la , on peut voir une multiplicité de plaques 3, comprenant chacune une panoplie 30, correspondant à l’ensemble des éléments 2 permettant de reconstituer l’objet 1. Ces éléments 2 sont prédécoupés, en sorte de pouvoir être détachés des plaques 3. On remarquera que cette peut également consister en la représentation des panoplies créées lors de l’opération de conception, en amont de l’opération de fabrication. Toutes les plaques 3 sont de mêmes dimensions, elles sont destinées à être empilées puis conditionnées dans un emballage, non représenté. Les dimensions des plaques 3 sont déterminées en fonction de celle de l’emballage si celui-ci est existant, ou de manière optimisée en association avec une opération de création de l’emballage. La mise en panoplies lors de la conception, est réalisée en sorte d’optimiser la quantité de matière utilisée, et plus particulièrement le nombre de plaques 3 nécessaires. On notera qu’il est possible de créer des sous-ensembles regroupant chacun un certain nombre de plaques 3, permettant une gestion optimisée à deux niveaux, celui des plaques 3 et celui des panneaux dont sont issues les plaques 3. Outre leur contour périphérique particulier, on peut constater que la plupart des éléments 2 présente intérieurement des découpes totales 20 ou partielles 21. Les découpes totales 20 définissent, non limitativement, des fentes 22 d’une largeur au moins égale, mais de préférence, pour éviter les jeux, égale à l’épaisseur de la plaque 3, tandis que les découpes partielles 21 définissent des languettes 23 d’une largeur au plus égale, mais de préférence, pour éviter les jeux, égale la longueur des fentes 20, détachables partiellement de la plaque 2 et redressables par pliage, en vue de constituer un insert de guidage. On notera que, de préférence, les languettes 23 présentent à leur base, c’est-à-dire au niveau des extrémités des traits de coupe, un rainage transversal 24 destiné à marquer et faciliter le pliage pour former l’insert. En référence également aux figures 3 et 4, on peut voir en détail le mode d’utilisation des fentes 22 et des languettes 23. Sur la , on peut voir un empilement 4 d’un certain nombre d’éléments 2, dont le dernier comporte deux languettes 23 issue de découpes partielles 21, en cours de redressement. Sur la [Fig.4], on peut voir qu’un élément 2 supplémentaire a été déposé sur l’empilement 4, que cet élément 2 comporte deux découpes totales 20 créant deux fentes 22, dans chacune desquelles est enfilées une languette 23 issue de l’élément 2 qui vient d’être recouvert. On comprendra que les languettes 23 permettent d’une part de constituer une ossature perpendiculaire aux strates, et d’autre part de participer au parfait positionnement des éléments 2 les uns par rapport aux autres. En effet, si des codes d’identification des éléments 2 auront été imprimés initialement sur les plaques 3 afin de savoir l’ordre d’empilement, cela ne suffit pas au bon indexage des éléments entre eux. On remarquera sur la que l’élément 2 supérieur de l’empilement 4 comporte également des fentes 22 dans lesquelles sont engagées et affleurent des languettes 23 issues d’un élément 2 de l’empilement 4. Selon une variante non représentée, il est possible de prévoir que des éléments 2 soient traversés par des languettes 23 issues d’éléments 2 différents, en sorte de ne pas créer de rupture du renfort. Les positionnements des découpes 20 et 21 sont bien entendu déterminés lors de la décomposition et du tranchage numérique. Lors de cette opération, si le matériau utilisé consiste en du carton ondulé, il est tenu compte du sens des cannelures 31 pour l’orientation des découpe partielles 21. Selon une variante, chacun des éléments est percé de plusieurs trous, de préférence au moins deux, destinés à être traversés par des inserts rigides rapportés, en bois ou autres matériaux, livrés avec les plaques 3. Dans sa version la plus fréquente, à savoir que les plaques 3 sont en carton ondulé, lors de la construction de l’objet 1 les plaques 3 sont solidarisées par collage. De ce fait, les panoplies seront conditionnées avec un contenant de colle tel qu’un tube, et il sera prévu, lors de la conception et la fabrication des panoplies 30, de réserver un espace apte loger ce contenant. Dans une version comprenant des inserts rapportés, il sera prévu de la même manière un ou plusieurs espaces pour loger ces inserts. En ce qui concerne l’opération de découpage, elle peut être réalisée de différentes façons. Non limitativement, on peut utiliser une machine de découpe au cutter, comprenant une tête de découpe à couteau vibrant, qui parcourt les panoplies. On peut également utiliser, dans le cas de grandes séries par exemple, une machine munie de moyens de coupe permettant une découpe en un pressage de l’ensemble d’une panoplie. Procédé de conception et de fabrication numérique d’éléments pour la fabrication d’un objet (1) en trois dimensions obtenu par la superposition et/ou la juxtaposition de strates (2) de formes périmétriques particulières de l’objet (1) à fabriquer, caractérisé en ce qu’il consiste à réaliser les opérations suivantes : pour la conception au travers d’une chaîne numérique permettant : choix de l’objet (1) à reproduire, choix de l’échelle de reproduction de l’objet (1), choix du matériau en plaques (3) dans lequel seront faites lesdites strates (2), et relevé de l’épaisseur desdites plaques (3), numérisation dudit objet (1) à fabriquer ou importation d’un fichier de format adapté, et décomposition numérique de celui-ci et tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, d’épaisseur correspondant à celle desdites plaques (3), identification de chacun des éléments (2) correspondant à une couche ou strate, répartition en panoplies (30) desdits différents éléments (2), optimisation de ladite répartition en fonction des dimensions desdites plaques (3), et de leur conditionnement, pour la fabrication : impression de codes d’identification sur des plaques (3) de matériau conforme à celui choisi, reproduction des panoplies (30) sur lesdites plaques (3) par découpage. Procédé de conception et de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l’opération d’optimisation de répartition en panoplie (30), sachant que l’on dispose d’un emballage existant dont on connaît les dimensions et la capacité de stockage, on ajuste les dimensions finales de l’objet (1) à reconstituer et donc celles de la ou les panoplies (30), en sorte de pouvoir conditionner la ou les panoplies (30) dans ledit emballage. Procédé de conception et de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l’opération d’optimisation de répartition en panoplie (30), on incorpore la mise à dimension des plaques (3) en accord avec la taille de l’emballage destiné au conditionnement d’expédition desdites plaques (3). Procédé de conception et de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce que lors de l’opération d’optimisation de répartition en panoplie, (30) on détermine simultanément les dimensions de chacune des plaques (3), ainsi que les caractéristiques et les dimensions de l’emballage destiné au conditionnement d’expédition desdites plaques (3), tandis que lors de l’opération de fabrication, on réalise également ledit emballage. Procédé de conception et de fabrication selon l’une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisé en ce que lors de l’opération d’optimisation de répartition en panoplie (30), en fonction des dimensions de panneaux dans lesquels doivent être découpées les plaques (3), on crée des sous-ensembles regroupant chacun un certain nombre de plaques (3), en sorte de permettre une gestion optimisée de la matière utilisée, à la fois au niveau desdites plaques (3) et à celui desdits panneaux. Procédé de conception et de fabrication selon l’une quelconque des revendication 1 à 5, caractérisé en ce que l’opération de conception comporte, après la décomposition numérique de l’objet (1), une étape de choix d’utilisation d’au moins un insert de guidage (23), de détermination de la nature de l’insert (23), et de détermination de l’emplacement d’un trou (22) de passage dudit insert (23) pour chacun des élément (2) destinés à être traversés par un insert (23), tandis que lors de l’opération de fabrication, le découpage des panoplies (30) est complété du découpage des emplacements de passage. Procédé de conception et de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce que lors de l’opération de conception, lors du choix d’utilisation d’au moins un insert (23), on conçoit la réalisation dudit insert (23) à partir du découpage partiel d’un élément (2), destiné à en être détaché partiellement et à être redressé pour être engagé dans un passage (22) de l’élément (2) adjacent, et éventuellement dans le ou les éléments (2) suivants, tandis que lors de l’opération de fabrication on crée par découpage partiel le ou lesdits inserts (23), ainsi que le ou les passages (22) associés. Procédé de conception et de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’on conçoit plusieurs inserts (23) dans un même élément (2) et/ou dans des éléments (2) disposés à des niveaux différents. Procédé de conception et de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’on conçoit des inserts (23) qui, bien qu’issus d’éléments (2) différents, traversent les mêmes éléments (2). Procédé de conception et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lors du choix du matériau on détermine et on choisit également la couleur de celui-ci. Procédé de conception et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les plaques (3) consistent en du carton ondulé. Procédé de conception et de fabrication selon la revendication 11, caractérisé en ce que lors de l’opération de conception, il est tenu compte de l’orientation des cannelures (31) du carton ondulé lors de la mise en panoplie (30). Procédé de conception et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu’on conçoit numériquement une opération de dépôt de couleurs sur les éléments (2), selon un code couleur d’identification utilisable pour l’opération d’assemblage. Procédé de conception et de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu’on conçoit numériquement une opération de dépôt de couleur sur les éléments (2), au moins sur leur bord périphérique sur la portion destinée à ne pas être recouverte pas l’élément (2) adjacent, et/ou sur la tranche, puis on réalise ce dépôt de couleur. Installation permettant de mettre en œuvre le procédé de conception et de fabrication d’objets en trois dimensions selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu’elle comprend des moyens de numérisation de l’objet à reproduire, des moyens informatiques associés à un ou plusieurs logiciels de décomposition numérique dudit objet par tranchage numérique en différentes couches élémentaires complémentaires, des moyens de mise en panoplie, des moyens de transmission des données à des moyens d’impression et des moyens de découpe. Installation selon la revendication 15, caractérisée en ce qu’elle comprend également des moyens robotisés d’emballage dans un conditionnement d’expédition. Eléments pour la fabrication d’un objet en trois dimensions conçu par superposition et/ou juxtaposition de strates de formes périmétriques particulières, et issus du procédé de conception et de fabrication numérique selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 , caractérisés en ce qu’ils constituent lesdites strates (2), et en ce qu’au moins une desdites strates (2) comporte une partie (23) détachable partiellement, apte à être pliée pour faire saillie de ladite strate (2), tandis qu’au moins la strate (2) adjacente destinée à être immédiatement superposée, présente un orifice (22) destiné à permettre le passage étroit de ladite partie détachable (23) en vue de l’indexage du positionnement relatif desdites strates (2) et de l’immobilisation de l’une par rapport l’autre.