Brevet FR3159339A1 — publié le 20250822

Support (3) pour fabrication additive d’une pièce (1) obtenue par fusion laser sur lit de poudre comprenant une base (4), un pied (5) s’étendant à partir de la base (4) et une tête (6) prévue à l’extrémité du pied (5), ladite tête (6) comportant une surface supérieure (7) de soutien d’une pièce (1) usinée par fabrication additive. Le pied (5) du support (3) comprend au moins une zone élastiquement déformable selon un axe orthogonale (Y) à la base du support, ladite zone élastiquement déformable étant configurée pour que les contraintes mécaniques du support (3) s’exerçant sur la pièce (1) soient minimisés lors de la fabrication additive. Figure pour l’abrégé : Fig 1 SUPPORT SOUPLE POUR FABRICATION ADDITIVE D’UNE PIECE PAR FUSION LASER SUR LIT DE POUDRE La présente invention concerne le domaine de la fabrication additive de pièces par fusion laser sur lit de poudre. La fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, qui constitue une alternative aux procédés d’usinage par soustraction de matière, consiste à déposer et consolider sélectivement et itérativement une couche de poudre afin de constituer, couche après couche, un objet tridimensionnel. La fabrication additive d’un objet par fusion laser sur lit de poudre implique généralement l’utilisation d’un plateau de fabrication qui sert de base à la fabrication de l’objet, un dispositif d’étalement de poudre d’un matériau prédéterminé sur le plateau, avec une épaisseur souhaitée, et un ou plusieurs lasers balayant une zone de la poudre déposée pour la transformer en cordon solide. Ce procédé est effectué sur plusieurs couches successives qui formeront l’objet final. Les équipements mis en œuvre lors de ce procédé sont généralement pilotés à partir d’un fichier numérique de production issu du découpage en tranches d’épaisseur donnée d’un objet modélisé par CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Tel est en particulier le cas du dispositif d’étalement et du ou des lasers, dont le motif de balayage ainsi que tous les paramètres de lasage, tels que la puissance du laser, la vitesse de balayage, l’espacement entre deux passages du laser, etc…, sont dictés par le fichier de production. Le passage du laser sur le lit de poudre permet d’élever la température de la poudre à une température supérieure à sa température de fusion. Un bain fondu est ainsi créé. En refroidissant, ce bain se consolide et forme un cordon de métal solide. A l’issue du balayage laser d’une couche de poudre, une section en deux dimensions de l’objet souhaité est donc obtenue. Les procédés conventionnels de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre présentent un certain nombre de limitations, liées notamment à la forme de la pièce à réaliser. Il est en effet difficile de réaliser des pièces ayant des faces formant un angle par rapport à la direction de l’empilement des couches supérieur à une valeur limite, par exemple de l’ordre de 45°. Dans ce cas, mais également lorsque l’objet à réaliser comporte des zones en porte-à-faux, un support doit être utilisé afin de soutenir les faces inclinées de la pièce ou les zones en porte-à-faux et ainsi éviter que celles-ci ne se cassent ou se déforment durant la fabrication additive, du fait de la thermomécanique. Un tel support est seulement utile durant la fabrication additive et est ensuite retiré. Les supports utilisés aujourd’hui dans le cadre d’une fabrication additive sont des supports volumiques pleins massifs et permettent notamment une bonne accroche de la pièce avec le plateau de fabrication. Cependant, durant la fabrication additive, des contraintes mécaniques sont exercées sur la pièce, l’amenant à se déformer si elle n’est pas suffisamment soutenue par un support, et l’amenant à se fissurer si le support est trop rigide. La présente invention a pour but de proposer un support de fabrication d’une pièce fabriquée par fusion laser sur lit de poudre qui assure un maintien de la pièce lors de la fabrication tout en limitant les conséquences engendrées par les contraintes mécaniques qui s’exercent sur la pièce. L’invention a donc pour objet un support pour fabrication additive d’une pièce par fusion laser sur lit de poudre comprenant une base, un pied s’étendant à partir de la base et une tête prévue à l’extrémité du pied, ladite tête comportant une surface supérieure de soutien d’une pièce élaborée par fabrication additive. Le pied du support comprend au moins une zone élastiquement déformable selon un axe orthogonal à la base du support, ladite zone élastiquement déformable étant configurée pour que les contraintes mécaniques du support s’exerçant sur la pièce soient minimisées lors de la fabrication additive. Ladite zone élastiquement déformable est également configurée pour que les déformations selon un axe orthogonal de la pièce n’excèdent pas la valeur de l’épaisseur d’une couche de poudre lors de la fabrication additive. Le support déformable permet ainsi de soutenir la pièce et permettre la fabrication additive des zones inclinées ou en porte-à-faux, tout en autorisant une déformation de la pièce afin d’éviter qu’elle ne se fissure sous l’effet des contraintes mécanique s’exerçant sur la pièce lors de la fabrication additive. Dans divers modes de réalisation, la zone élastiquement déformable comprend une alternance de parties pleines et de parties évidées réparties dans l’axe orthogonal à la base du support. Selon un premier mode de réalisation, le pied comprend une surface non plane ondulée par rapport à l’axe orthogonal à la base du support. Selon un deuxième mode de réalisation, le pied comprend une surface plane qui comprend des trous alignés par rapport à l’axe orthogonal à la base du support de manière à former, dans le pied, une ondulation par rapport au dit axe orthogonal à la base du support. Avantageusement, l’ondulation comprend une demi-période comprise entre 1 millimètre et 100 millimètres, et de préférence entre 1 millimètre et 50 millimètres. Selon une autre caractéristique du support, l’ondulation comprend également une amplitude comprise entre 1 millimètre et 50 millimètres, et de préférence entre 1 millimètre et 20 millimètres. Avantageusement, le pied du support comprend une épaisseur de matière comprise entre 0,2 millimètre et 5 millimètres, et de préférence entre 0.5 millimètre et 2 millimètres. Optionnellement, la tête du support comprend une hauteur comprise entre 0 millimètre et 50 millimètres. Dans un mode de réalisation, le support comprend un congé qui s’étend à partir d’une surface inférieure de la base du support. Par exemple, le rayon du congé est compris entre 0.2 millimètre et 5 millimètres, et de préférence entre 0.5 millimètre et 3 millimètres. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure FIG. 1 est une vue schématique en perspective d’un secteur d’une pièce réalisée par fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, montrant l’utilisation d’un support ondulé ; - la figure FIG. 2 est une vue schématique en coupe d’un support de la pièce de la FIG. 1 ; - la figure FIG. 3 est une vue schématique en perspective d’un autre exemple de mise en œuvre d’un procédé de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre pour la réalisation d’une pièce comprenant un support perforé ; - la figure FIG. 4 est une vue schématique en coupe d’un exemple de support à souplesse variable d’une pièce usinée par fabrication additive, qui comprend un pied perforé ; - la figure FIG. 5 est une vue de profil d’un support à souplesse variable de la pièce de la FIG. 3 ; et - la figure FIG. 5 est une vue de face, à plus grande échelle, du support de la FIG. 5 , montrant les perforations réalisées dans le pied du support. Description détaillée On a représenté sur la FIG. 1 un premier exemple de réalisation d’une pièce 1 obtenue en mettant en œuvre un procédé fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre. Sur la FIG. 1 , la pièce 1 est représentée dans une position supposée verticale, dans un repère orthonormé X, Y, Z. L’axe X désigne la direction radiale de la pièce, l’axe Y désigne la direction verticale, et l’axe Z désigne la direction normale à l’axe radial X. Comme indiqué précédemment, un tel procédé de mise en forme tridimensionnelle consiste à déposer sur un plateau de fabrication une couche de poudre d’un matériau prédéterminé, à étaler la couche de poudre sur le plateau de fabrication selon une épaisseur souhaitée, correspondant à l’épaisseur d’une tranche d’un objet modélisé par CAO et découpé en tranches, et à sélectivement consolider la couche de poudre par balayage sélectif d’un ou de plusieurs faisceaux laser, ces étapes étant répétées de manière itérative afin de constituer, strate après strate, une objet tridimensionnel. Sur la FIG. 1 , la pièce 1 illustrée correspond à la pièce 1 obtenue après mise en œuvre des différentes itérations. Elle est par exemple réalisée à partir d’un lit de poudre métallique. Comme indiqué précédemment, lorsque la pièce 1 comprend des zones en porte-à-faux ou inclinées, il convient d’utiliser des supports qui permettent de soutenir ces zones difficilement réalisables. Sur la FIG. 1 , la pièce 1 comprend une zones en porte-à-faux 2 soutenues par un support 3. Le support 3 comporte au moins une zone élastiquement déformable afin, d’une part, de supporter la zone en porte-à-faux 2 tout en autorisant une déformation maitrisée de cette zone 2 afin de réduire les contraintes de la pièce 1 et d’éviter les fissurations engendrées sous l’effet des efforts thermomécaniques intrinsèques à la fabrication par fusion laser sur lit de poudre. Le support 3 représenté sur les figures 1 et 2 comporte une base 4, un pied 5 qui s’étend à partir de la base 4 et une tête 6 montée à l’extrémité du pied 5 qui comprend une surface supérieure 7 de soutien de la zone 2. La base 4 repose sur le plateau de fabrication P sur lequel la pièce 1 est fabriquée. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, le pied 5 du support 3 comprend une zone élastiquement déformable comportant une surface non plane qui ondule par rapport à un axe I-I orthogonal au plan de la base 4 du support 3, parallèle au plan de la face supérieure du plateau de fabrication P sur laquelle la pièce 1 est fabriquée. En d’autres termes, le pied 5 est généralement sinusoïdal et comporte, en coupe transversale visible sur la FIG. 2 , de chaque côté par rapport à l’axe I-I, entre le pied 5 et la tête 6, une succession de plis formant des courbes alternativement concaves et convexes placées de part et d’autre de l’axe I-I dans lequel s’exercent les efforts de soutien de la pièce 1 en cours de fabrication. Ainsi, dans la direction Y, en coupe sagittale par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe X, et de haut en bas, le pied 5 comporte une succession de parties pleines et de parties évidées facilitant la déformation élastique du support 3. Les ondulations du pied 5 confèrent au support 3 une souplesse permettant de réduire les contraintes mécaniques dans la pièce 1 en cours de fabrication. Les caractéristiques géométriques du pied 5 sont choisies afin de moduler la raideur du support 3 pour autoriser une déformation axiale du pied 5 sous l’effet des efforts appliqués par gravité par la zone de la pièce 1 supportée dans la direction de l’axe I-I, tout en assurant un support de la pièce 1 en fabrication dans les limites élastiques du matériau de la pièce 1. Ainsi, par exemple, dans un mode de mise en œuvre convenant pour la fabrication d’une pièce 1 d’aéronef constituée de portées horizontales jouant le rôle de brides ou de portées annulaires par exemple, l’ondulation du pied 5 du support 3 comprend une demi-période T comprise entre 1 millimètre et 100 millimètres, et de préférence entre 1 millimètre et 50 millimètres et une amplitude F comprise entre 1 millimètre et 50 millimètres, et de préférence entre 1 millimètre et 20 millimètres. Sur la FIG. 2 , l’ondulation du pied 5 du support 3 comprend trois demi-périodes T, le nombre de demi-périodes, et donc de plis du pied, pouvant être adapté en fonction de la souplesse voulue. Le pied 5 du support 3 comprend une épaisseur E de matière comprise entre 0,2 millimètre et 5 millimètres, et de préférence entre 0.5 millimètre et 2 millimètres, et la tête 9 du support 3 comprend une hauteur H comprise entre 0 millimètre et 50 millimètres. Chaque support 3 comprend optionnellement un congé de rayon R s’étendant à partir de la surface inférieure de la base 4 du support 3. Le rayon R est compris entre 0.2 millimètre et 5 millimètres, et de préférence entre 0.5 millimètre et 3 millimètres. On a représenté sur la FIG. 3 , sur laquelle des éléments identiques à ceux décrits précédemment en référence aux figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes références numériques, un deuxième mode de réalisation d’un support 3 à souplesse variable. La FIG. 3 représente une pièce 1 soutenue par un support 3 souple. Le support 3 représenté sur la FIG. 3 comporte une base 4, un pied 5 qui s’étend à partir de la base 4 et une tête 6 prévue à l’extrémité supérieure du pied 5 qui comprend une surface supérieure 7 de soutien d’une zone en porte-à-faux de la pièce 1. Dans ce deuxième mode de réalisation, le pied 5 du support 3 comprend une zone élastiquement déformable comportant une surface plane qui comprend des trous 8 alignés selon l’axe vertical Y orthogonal à la base 4 du support 3. Les trous 8 sont traversants et pratiqués selon la direction de l’axe transversal X. Comme dans le mode de réalisation décrit précédemment en référence aux figures 1 et 2, dans la direction de l’axe I-I dans lequel s’exercent les efforts sur le support 3, le pied 5 comporte une succession de parties pleines et de parties vides, facilitant la déformation élastique du support 3. Les caractéristiques géométriques du pied 5 sont également choisies afin de moduler la raideur du support 3 afin d’autoriser une déformation selon l’axe (Y) du pied 5 sous l’effet des efforts appliqués par gravité par la zone de la pièce 1 supportée dans la direction de l’axe I-I, tout en assurant un support de la pièce 1 en fabrication dans les limites élastiques du matériau de la pièce 1. Ainsi, le pied 5 du support 3 comprend une épaisseur E de matière comprise entre 0,2 millimètre et 5 millimètres, et de préférence entre 0.5 millimètre et 2 millimètres. Le nombre de trous 8 pratiqués dans le pied 5 est également choisi de manière à autoriser une déformation du support 3 dans les limites de la déformation élastique de la pièce 1 en cours de fabrication. Comme illustré sur les figures 5A et 5B, l’alignement des trous 8 forme une ondulation dans le pied 5 qui s’étend dans la direction Y orthogonale à la base 4 du support 3. Cette ondulation comprend une demi-période T comprise entre 1 millimètre et 100 millimètres, et de préférence entre 1 millimètre et 50 millimètres, et une amplitude F comprise entre 1 millimètre et 50 millimètres, et de préférence entre 1 millimètre et 20 millimètres. Sur la FIG. 5 , l’ondulation comprend six demi-périodes T. Par exemple, les trous 8 ont un rayon r compris entre 0.3 millimètre et 5 millimètres, et de préférence entre 0.6 et 3. Le nombre de trous 8 pratiqués sur un support 3 comprenant un pied 5 perforé varie selon différents paramètres tels que l’espacement entre les trous, la hauteur du pied et le diamètre des trous souhaités. Bien entendu, on ne sort pas du cadre de l’invention lorsque le pied est doté d’un nombre de trous différent ou comporte une unique fente de dimensions choisies pour conférer une rigidité suffisante pour supporter la pièce dans les limites de sa déformation élastique. L’épaisseur e entre chaque trou 8 est comprise entre 0.2 millimètre et 5 millimètres, et de préférence entre 0.5 millimètre et 3 millimètres. Comme dans le mode de réalisation décrit précédemment en référence aux figures 1 et 2, le support 3 comprend un congé optionnel de rayon R s’étendant à partir de la surface inférieure de la base 4 du support 3. Le rayon R est compris entre 0.2 millimètre et 5 millimètres, et de préférence entre 0.5 millimètre et 2 millimètres. L’avantage des supports 3 est de limiter les contraintes mécaniques qui s’exercent sur la pièce 1 lors de sa fabrication par fusion laser sur lit de poudre. Ils agissent comme un ressort, permettant de soutenir la pièce 1 pour éviter qu’elle ne se déforme, tout en étant suffisamment souples pour ne pas bloquer la pièce 1 si elle doit se déformer par contrainte. Ainsi, les déformations et les fissures de la pièce 1 sont limitées, voire évitées. Bien entendu, le mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4 est également combinable avec le mode de réalisation des figures 1 et 2, en ce que des supports 3 ondulés peuvent être utilisés conjointement avec des supports 3 perforés, et en ce qu’un support 3 ondulé peut également être perforé. Support (3) pour fabrication additive d’une pièce (1) par fusion laser sur lit de poudre comprenant une base (4), un pied (5) s’étendant à partir de la base (4) et une tête (6) prévue à l’extrémité du pied (5), ladite tête (6) comportant une surface supérieure (7) de soutien de la pièce (1), caractérisé en ce que le pied (5) comprend au moins une zone élastiquement déformable selon un axe orthogonal (Y) à la base du support, ladite zone élastiquement déformable étant configurée pour que les contraintes mécaniques du support (3) s’exerçant sur la pièce (1) soient minimisés lors de la fabrication additive. Support selon la revendication 1, dans lequel la zone élastiquement déformable comprend une alternance de parties pleines et de parties évidées réparties dans l’axe (Y) orthogonal à la base du support. Support (3) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le pied (5) comprend une surface non plane ondulée, l’ondulation du support s’étendant par rapport à l’axe (Y) orthogonal à la base (4) du support (3). Support (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le pied (5) comprend des trous (8) alignés par rapport à l’axe (Y) orthogonal à la base (4) du support (3) de manière à former, dans le pied, une ondulation par rapport audit l’axe (Y) orthogonal à la base (4) du support (3). Support (3) selon l’une des revendications 3 et 4, dans lequel l’ondulation comprend une demi-période (T) comprise entre 1 millimètre et 100 millimètres, et de préférence entre 1 millimètre et 50 millimètres. Support (3) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel l’ondulation comprend une amplitude (F) comprise entre 1 millimètre et 50 millimètres, et de préférence entre 1 millimètre et 20 millimètres. Support (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le pied (5) du support (3) comprend une épaisseur (E) de matière comprise entre 0,2 millimètre et 5 millimètres, et de préférence entre 0.5 millimètre et 2 millimètres. Support (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la tête (6) du support (3) comprend une hauteur (H) comprise entre 0 millimètre et 50 millimètres. Support (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, qui comprend un congé s’étendant à partir d’une surface inférieure de la base (4) du support (3), ledit congé ayant un rayon (R) compris entre 0.2 millimètre et 5 millimètres, et de préférence entre 0.5 millimètre et 2 millimètres.