Brevet FR3162373A1 — publié le 20251128

Support (2) pour fabrication additive d’une pièce (1) par fusion laser sur lit de poudre comprenant un pied (3) et un corps (4) s’étendant à partir du pied (3), ledit corps (4) comprenant au moins une surface d’appui (5) de la pièce (1). La surface d’appui (5) comprend une série de portions, lesdites portions étant en forme de troncs de cône et comprenant chacune une base et une surface de contact avec la pièce (1), ladite surface de contact étant de dimension inférieure à celle de la base, les portions de ladite série étant alignées selon un axe perpendiculaire au pied (3) du support (2). Figure pour l’abrégé : Fig 1 SUPPORT SECABLE 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. Un support est utilisé afin de soutenir certaines faces de la pièce, qui peuvent être verticales, inclinées ou bien 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, une fois la fabrication additive terminée, le retrait des supports de la pièce peut s’avérer très complexe. Aujourd’hui, les supports sont généralement retirés de la pièce par découpe au fil EDM (« Electrical Discharge Machining », en anglais) ou par usinage mécanique. Cependant, ces méthodes de retrait des supports génèrent un surcoût et une perte de temps importante. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précités et, en particulier, d’assurer un maintien de la pièce lors de la fabrication additive tout en facilitant le retrait des supports de la pièce une fois la fabrication terminée. L’invention a donc pour objet un support pour fabrication additive d’une pièce par fusion laser sur lit de poudre comprenant un pied et un corps s’étendant à partir du pied, ledit corps comprenant au moins une surface d’appui de la pièce. La surface d’appui comprend une série de portions, lesdites portions étant en forme de troncs de cône et comprenant chacune une base et une surface de contact avec la pièce, ladite surface de contact étant de dimension inférieure à celle de la base, les portions de ladite série étant alignées selon un axe perpendiculaire au pied du support. Avantageusement, les portions en forme de troncs de cône sont en forme de pyramides tronquées à base rectangulaire comprenant chacune quatre faces trapézoïdales, deux faces s’étendant à partir de la longueur de la base rectangulaire et deux faces s’étendant à partir de la largeur de la base rectangulaire. Les angles du sommet tronqué des faces s’étendant à partir de la longueur de la base de la pyramide sont compris entre 30° et 45°. Les angles du sommet tronqué des faces s’étendant à partir de la largeur de la base de la pyramide sont compris entre 30° et 45°. Avantageusement, la surface de contact des portions en forme de troncs de cône est un rectangle d’une largeur comprise entre 0,001 millimètre et 30 millimètres, et d’une longueur comprise entre 0,001 millimètre et 30 millimètres. Avantageusement, les portions en forme de troncs de cône sont en forme de cônes de révolution. Dans un mode de réalisation, les portions en forme de troncs de cône de ladite série sont alignées selon un axe droit, lesdites portions étant en forme de pyramides tronquées à base rectangulaire et/ou en forme de cônes de révolution. Avantageusement, la hauteur des portions en forme de troncs de cône est comprise entre 0,5 millimètre et 20 millimètres, et de préférence entre 0,7 millimètre et 10 millimètres. L’invention a aussi pour objet un ensemble comprenant une pièce obtenue par fusion laser sur lit de poudre et un support tel que défini ci-dessus. 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’une pièce réalisée par fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, montrant l’utilisation d’un support sécable ; - la figure FIG. 2 est une vue de dessus d’une pièce réalisée par fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, montrant l’utilisation d’un support sécable comprenant des portions en forme de pyramides à base rectangulaire ; - la figure FIG. 3 est une vue latérale d’une pièce réalisée par fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, montrant l’utilisation d’un support sécable comprenant des portions en forme de pyramides à base rectangulaire ; - la figure FIG. 4 est une vue schématique en perspective d’un support sécable comprenant des portions en forme de pyramides à base rectangulaire ; - la figure FIG. 5 est une vue de dessus d’une pièce réalisée par fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, montrant l’utilisation d’un support sécable comprenant des portions en forme de cônes de révolution ; - la figure FIG. 6 est une vue latérale d’une pièce réalisée par fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, montrant l’utilisation d’un support sécable comprenant des portions en forme de cônes de révolution ; et - la figure FIG. 7 est une vue schématique en perspective d’un support sécable comprenant des portions en forme de cônes de révolution. Description détaillée Sur la FIG. 1 , la pièce 1 est représentée dans une position verticale, dans un repère orthonormé X, Y, Z. L’axe X désigne la direction longitudinale de la pièce 1, l’axe Y désigne la direction normale à l’axe longitudinal X, et l’axe Z désigne la direction verticale de la pièce 1. Comme indiqué précédemment, un 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, un 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, la pièce 1 comprend des zones difficilement réalisables qui nécessitent des soutiens pour éviter que ladite pièce 1 ne se casse ou se déforme durant la fabrication additive. Sur la FIG. 1 , la pièce 1 est un pavé rectangulaire qui comprend une base et une face verticale haute qui s’étend à partir de la base, soutenue par un support 2 sécable. L’ensemble comprenant la pièce 1 et le support 2 est généralement positionné sur le plateau de fabrication. Le support 2 comprend un pied 3 et un corps 4 qui s’étend à partir du pied 3 et qui comporte une surface d’appui 5 de la pièce 1. Le support 2 est en forme de prisme triangulaire droit comprenant deux faces en forme de triangles rectangles, égales et parallèles, reliées par trois faces rectangulaires formant l’épaisseur du support qui s’étend selon l’axe Y. Un côté adjacent de l’angle droit du prisme triangulaire droit s’étend perpendiculairement à la base de la pièce 1 en direction longitudinale selon l’axe X et l’autre côté adjacent de l’angle droit s’étend verticalement selon l’axe Z, en contact avec la face verticale de la pièce 1. L’angle droit du support 2 est donc complémentaire à l’angle formé entre la pièce 1 et le plateau de fabrication. La surface d’appui 5 de la pièce 1 du support 2 s’étend verticalement selon l’axe Z et est disposée contre la face verticale de la pièce 1, afin d’apporter le soutien nécessaire à la pièce 1 lors de sa fabrication afin d’éviter les déformations. La surface d’appui 5 comprend une série de portions généralement en forme de troncs de cône comprenant chacune une base 6 et une surface de contact 7 avec la pièce 1, ladite surface de contact étant de dimension inférieure à celle de la base 6. Un cône représente la réunion des droites qui passent par un même point et qui rencontrent une même courbe. Le cône peut être à base circulaire, triangulaire ou encore polygonale. Ici, le cône est tronqué de manière à obtenir la surface de contact 7 avec la pièce 1. Dans le mode de réalisation des figures 2, 3 et 4, la surface d’appui 5 comprend un double chanfrein dans lequel plusieurs portions en forme de troncs de cône pyramidaux sont intégrées. En d’autres termes, la surface d’appui 5 comporte une série de portions en forme de pyramides tronquées 8 à base rectangulaire 6, les portions de ladite série étant alignées selon l’axe vertical Z perpendiculaire au pied 3 du support 2. Les portions en forme de pyramides tronquées 8 de ladite série sont alignées selon un axe droit. Chaque pyramide tronquée 8 à base rectangulaire 6 comprend une hauteur h qui s’étend selon l’axe X, une longueur l qui s’étend selon l’axe Z et une largeur L qui s’étend selon l’axe Y. La hauteur h de la pyramide 8 est comprise entre 0,5 millimètre et 20 millimètres, et de préférence entre 0,7 millimètre et 10 millimètres. Chaque pyramide tronquée 8 à base rectangulaire 6 comprend quatre faces trapézoïdales, dont deux faces qui s’étendent à partir de la longueur l de la base rectangulaire 6 et deux faces qui s’étendent à partir de la largeur L de la base rectangulaire 6. Tel qu’illustré sur la figure 2, la bissectrice des angles L du sommet tronqué des faces qui s’étendent à partir de la largeur L de la base rectangulaire 6 de la pyramide 8 sépare lesdits angles L en deux angles L1 et L2. Les angles L1 et L2 sont compris entre 30° et 45°. En dessous de 30°, les portions en pyramides tronquées 8 sont trop fines et trop souples pour apporter un support suffisamment raide à la pièce 1 et au-delà de 45°, l’espace qui sépare chaque portion en pyramide tronquée 8 est trop faible et il y a un risque de frittage des poudres durant la fabrication additive. Tel qu’illustré sur la figure 3, la bissectrice b des angles l du sommet tronqué des faces qui s’étendent à partir de la longueur l de la base rectangulaire 6 de la pyramide 8 sépare lesdits angles l en deux angles l1 et l2. Les angles l1 et l2 sont compris entre 30° et 45°. En dessous de 30°, les portions en pyramides tronquées 8 risquent de s’effondrer durant la fabrication par fusion et au-delà de 45°, l’espace qui sépare chaque portion en pyramide tronquée 8 est trop rapproché de la pièce 1 et il y a un risque de frittage des poudres durant la fabrication additive. La surface de contact 7 de la pyramide tronquée 8 à base rectangulaire 6 est un rectangle d’une largeur L2 comprise entre 0,001 millimètre et 30 millimètres, et de préférence entre 0,05 millimètre et 10 millimètres, et d’une longueur l2 comprise entre 0,001 millimètre et 30 millimètres, et de préférence entre 0,05 millimètre et 10 millimètres. La série de pyramides tronquées 8 à base rectangulaire comprend plusieurs pyramides tronquées 8 à base rectangulaire qui représentent un motif répétitif dont la période est comprise entre 0,5 millimètre et 20 millimètres, et de préférence entre 1 millimètre et 2 millimètres. Dans le mode de réalisation des figures 5, 6 et 7, la surface d’appui 5 comporte une série de portions en forme de cônes de révolution 9 qui sont alignées selon l’axe vertical Z perpendiculaire au pied 3 du support 2. Les cônes de révolution 9 sont légèrement tronqués afin de créer une surface de contact 7 avec la pièce 1. Chaque cône tronqué 9 comprend une hauteur h qui s’étend selon l’axe X et une base circulaire 6 de diamètre d. La hauteur h de la pyramide 8 est comprise entre 0,5 millimètre et 20 millimètres, et de préférence entre 0,7 millimètre et 10 millimètres. Les sections horizontale et verticale représentées sur les figures 5 et 6 de chaque cône de révolution 9 s’étendant respectivement selon un plan X, Y et un plan X, Z sont des triangles tronqués comprenant un sommet d’angle . L’angle est séparé par une bissectrice b en deux angles 1 et 2. Les angles 1 et 2 sont compris entre 30° et 45°. En dessous de 30°, les portions en cônes de révolution 9 risquent de s’effondrer durant la fabrication par fusion et au-delà de 45°, l’espace qui sépare chaque portion en cône de révolution 9 est trop rapproché de la pièce 1 et il y a un risque de frittage des poudres durant la fabrication additive. La série de cônes de révolution 9 comprend plusieurs cônes de révolution tronqués 9 qui représentent un motif répétitif dont la période est comprise entre 0,5 millimètre et 20 millimètres, et de préférence entre 1 millimètre et 2 millimètres. La portion en forme de tronc de cône du support 2 permet de créer un pivot ayant comme axe de rotation l’axe vertical Z lors du détachement du support 2 de la pièce 1 et facilite ainsi la séparation manuelle du support 2 de la pièce 1. Les dimensions du support 2 et en particulier de la portion en forme de tronc de cône varient selon plusieurs paramètres liés à la taille de la pièce 1 et aux conditions du procédé de mise en forme tridimensionnelle. Des frittages non désirés peuvent survenir lors de la fabrication additive notamment entre les portions en forme de troncs de cône. Pour éviter tout frittage, les portions en forme de troncs de cône sont suffisamment espacées et comprennent une hauteur h suffisamment élevée. Il est possible de concevoir la surface d’appui 5 du support 2 comprenant plusieurs séries de portions en forme de troncs de cône. L’architecture du support 2 permet ainsi un détachement manuel rapide et simple du support 2 de la pièce 1. Support (2) pour fabrication additive d’une pièce (1) par fusion laser sur lit de poudre comprenant un pied (3) et un corps (4) s’étendant à partir du pied (3), ledit corps (4) comprenant au moins une surface d’appui (5) de la pièce (1), caractérisé en ce que la surface d’appui (5) comprend une série de portions, lesdites portions étant en forme de troncs de cône et comprenant chacune une base (6) et une surface de contact (7) avec la pièce (1), ladite surface de contact (7) étant de dimension inférieure à celle de la base (6), les portions de ladite série étant alignées selon un axe perpendiculaire au pied (3) du support (2). Support (2) selon la revendication 1, dans lequel les portions en forme de troncs de cône sont en forme de pyramides tronquées (8) à base rectangulaire (6) comprenant chacune quatre faces trapézoïdales, deux faces s’étendant à partir de la longueur (l) de la base rectangulaire (6) et deux faces s’étendant à partir de la largeur (L) de la base rectangulaire (6). Support (2) selon la revendication 2, dans lequel les angles ( l1, l2) du sommet tronqué des faces s’étendant à partir de la longueur (l) de la base (6) de la pyramide (8) sont compris entre 30° et 45°. Support (2) selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel les angles ( L1 et L2) du sommet tronqué des faces s’étendant à partir de la largeur (L) de la base (6) de la pyramide (8) sont compris entre 30° et 45°. Support (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la surface de contact (7) des portions en forme de troncs de cône est un rectangle d’une largeur (L2) comprise entre 0,001 millimètre et 30 millimètres, et d’une longueur (l2) comprise entre 0,001 millimètre et 30 millimètres. Support (2) selon la revendication 1, dans lequel les portions en forme de troncs de cône sont en forme de cônes de révolution (9). Support (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les portions en forme de troncs de cône de ladite série sont alignées selon un axe droit. Support (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la hauteur (h) des portions en forme de troncs de cône est comprise entre 0,5 millimètre et 20 millimètres, et de préférence entre 0,7 millimètre et 10 millimètres. Ensemble comprenant une pièce (1) obtenue par fusion laser sur lit de poudre et un support (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.