Brevet FR3158459A1 — publié le 20250725

Support pour fabrication additive d’une pièce (1) par fusion laser sur lit de poudre, comprenant une structure alvéolaire comportant une pluralité de parois latérales formant des alvéoles, lesdites parois latérales s’étendant d’une première portion du support comportant une première surface (5a) de soutien de la pièce (1) à une deuxième portion du support comportant une deuxième surface (6a) opposée à la première surface (5a). En outre, la première portion (5) comporte un nombre de parois latérales supérieur au nombre de parois latérales de la deuxième portion (6) de sorte que la taille d’au moins une partie des alvéoles de la première portion (5) selon une section transversale perpendiculaire à l’axe longitudinal des alvéoles est inférieure à la taille des alvéoles de la deuxième portion (6). Figure pour l’abrégé : Fig 2 Support pour fabrication additive d’une pièce par fusion laser sur lit de poudre La présente invention concerne la fabrication de pièces, notamment de pièces métalliques, par fabrication additive et, plus particulièrement, la fabrication de pièces par fusion laser sur lit de poudre. Plus précisément, l’invention concerne un support pour fabrication additive d’une pièce par fusion laser sur lit de poudre, un produit intermédiaire, un procédé de fabrication d’une pièce par fusion laser sur lit de poudre basé sur l’utilisation d’un tel support, ainsi qu’un produit intermédiaire obtenu dans le cadre d’un tel procédé. Techniques antérieures Un procédé existant de fabrication d’une pièce métallique par fabrication additive est le procédé de fusion laser sur lit de poudre, plus communément nommé « procédé LBM », de l’abréviation anglo-saxonne Laser Beam Melting. Le procédé LBM consiste en la consolidation sélective de couches de poudre métallique à l’air d’un laser afin de constituer, tranche par tranche, un objet en trois dimensions. Il peut également être utilisé pour la mise en forme de polymères. La fabrication par procédé LBM est piloté par ordinateur. Un fichier numérique regroupe l’ensemble des instructions de trajectoire du laser couche par couche permettant l’élaboration de la pièce. Un plateau de fabrication sert de base pour la fabrication de la pièce et un dispositif d’étalement de poudre permet l’étalement d’une couche de poudre du matériau souhaité sur le plateau de fabrication avec une épaisseur souhaitée. Ce dispositif peut être un rouleau ou un racleur qui se déplace en translation sur un axe de part et d’autre du lit de poudre. Lorsque la couche de poudre est déposée, un ou plusieurs laser(s) balaye(nt) sélectivement certaines zones du lit de poudre, correspondant à une tranche de la pièce à réaliser. Le motif de balayage ainsi que tous les paramètres de laser, tels que la puissance du laser, la vitesse de balayage, l’espacement entre deux passages du laser, etc… sont dictés par le fichier numérique. Le passage du laser sur le lit de poudre permet d’élever cette dernière 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 la pièce souhaitée est donc obtenue. Au fur et à mesure que le plateau de fabrication descend, le dispositif d’étalement de poudre dépose une nouvelle couche de poudre par-dessus la précédente. Un nouveau balayage laser est réalisé afin de consolider une nouvelle section de la pièce. Ainsi, de manière itérative, une pièce en trois dimensions est reconstituée par consolidation successives de sections en deux dimensions. Du fait de leur architecture, les zones de certaines pièces nécessitent d’être maintenue lors de leur fabrication par le procédé LBM afin qu’elles ne s’affaissent pas. En effet, lors de la fusion de ces zones, la poudre non consolidée des couches précédentes ne suffit pas à assurer ce maintien. Il est connu de générer, simultanément à la fabrication de la pièce, une structure fabriquée d’un seul tenant avec la pièce, et fournissant un support pour ces zones particulières. Il existe notamment des supports ayant une structure alvéolaire formée par une pluralité de parois latérales qui s’entrecroisent. Les supports à structure alvéolaire existants sont uniformes et possèdent une taille d’alvéoles constante sur toute la hauteur du plateau de fabrication jusqu’à la surface supportée de la pièce. Cependant, lors de la construction d’une portion de la pièce s’étendant dans un plan formant un angle inférieur ou égal à 90°, et particulièrement formant un angle inférieur ou égal à 45°, par rapport au plan passant par le plateau de fabrication, la pièce surchauffe localement. De plus, la quantité élevée de poudre contenue dans les alvéoles d’un tel support ne permet pas de limiter la surchauffe. L’état de surface en est alors dégradé, et c’est aussi un risque d’arrêt machine en cours de fabrication, tel qu’un blocage du racleur, voire un risque de non-conformité dimensionnelle de la pièce. La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités et de fournir un procédé de fabrication d’une pièce par fusion sur lit de poudre permettant de réduire les phénomènes de surchauffe locale de portions complexes de la pièce lors de leur élaboration. La présente invention a pour objet un support pour fabrication additive d’une pièce par fusion laser sur lit de poudre, comprenant une structure alvéolaire comportant une pluralité de parois latérales formant des alvéoles, lesdites parois latérales s’étendant d’une première portion du support comportant une première surface de soutien de la pièce à une deuxième portion du support comportant une deuxième surface opposée à la première surface. En outre, la première portion comporte un nombre de parois latérales supérieur au nombre de parois latérales de la deuxième portion de sorte que la taille d’au moins une partie des alvéoles de la première portion selon une section transversale perpendiculaire à l’axe longitudinal des alvéoles est inférieure à la taille des alvéoles de la deuxième portion. Avantageusement, la structure alvéolaire du support peut comprendre en outre une ou plusieurs portions intermédiaires positionnées entre lesdites première et deuxièmes portions, le nombre de parois latérales étant décroissant de la première portion jusqu’à la deuxième portion de sorte que la taille des alvéoles de chacune des portions étant croissante de la première portion jusqu’à la deuxième portion. Selon une caractéristique, la section transversale de la structure alvéolaire du support peut comporter un motif à angles droits selon lequel tout ou partie des parois latérales s’entrecroisent en formant des angles droits. Dans un mode de réalisation, les première et deuxième portions de la structure alvéolaire du support peuvent comporter un motif commun selon lequel tout ou partie des parois latérales s’entrecroisent en formant des angles droits. Dans un mode de réalisation, la première portion, la deuxième portion et la ou les portion(s) intermédiaire(s) de la structure alvéolaire du support peuvent comporter un motif commun selon lequel tout ou partie des parois latérales s’entrecroisent en formant des angles droits. Dans un autre mode de réalisation, la section transversale de la première portion de la structure alvéolaire du support comporte au moins deux motifs à angles droits coexistant, positionnés en décalage l’un par rapport à l’autre. Selon un mode de réalisation, la section transversale de la première portion de la structure alvéolaire du support comporte deux motifs à angles droits coexistant, positionnés selon un angle de 45° l’un par rapport à l’autre et résultant en une pluralité d’alvéoles de forme triangulaire. De préférence, le support comprend des parois extérieures délimitant latéralement la structure alvéolaire, les parois latérales s’étendant chacune dans un plan formant un angle différent de 90° avec le plan de chacune des parois extérieures. De préférence, la largeur des alvéoles de la première portion est comprise entre 0,4 et 5 mm, de préférence comprise entre 0,6 et 2,5 mm plus préférentiellement encore comprise entre 0,8 et 1,5 mm. L’invention se rapporte également à un produit intermédiaire pour fabrication additive d’une pièce par fusion laser sur lit de poudre, comprenant la pièce et un support comme précédemment décrit, la première surface du support étant raccordée à la pièce, et le support et la pièce étant monoblocs. Avantageusement, le produit intermédiaire comprend en outre un plateau de fabrication sur lequel est fabriqué la pièce, la deuxième surface du support étant raccordée au plateau de fabrication, et le support, la pièce et le plateau de fabrication étant monoblocs. L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’une pièce par fusion laser sur lit de poudre comprenant la formation de la pièce par fusion couche par couche d’une poudre à l’aide d’un laser et, simultanément à la formation de la pièce, la formation d’un support comme précédemment décrit destiné à soutenir la pièce lors de sa fabrication, le support et la pièce formant un ensemble monobloc. De préférence, la formation de la pièce par fusion couche par couche de la poudre à l’aide d’un laser est réalisée sur un plateau de fabrication. Avantageusement, le procédé de fabrication peut comprendre la désolidarisation de la pièce obtenue du support. Avantageusement, le procédé de fabrication peut en outre comprendre la désolidarisation de la pièce obtenue du plateau de fabrication. Selon une caractéristique, la désolidarisation peut être réalisée par usinage, électroérosion et/ou ajustage manuel. La présente invention sera mieux comprise et d’autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description détaillée qui va suivre, comprenant des modes de réalisation donnés à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés, présentés en tant qu’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de l’invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquels : FIG. 1 est une vue schématique d’une pièce et d’un support fabriqués par fusion laser sur lit de poudre selon un mode de réalisation de l’invention. FIG. 2 illustre la structure alvéolaire d’une pièce et d’un support fabriqués par fusion laser sur lit de poudre selon un mode de réalisation de l’invention . FIG. 3 , FIG. 3 , FIG. 3 représentent, respectivement, le motif de la première portion, de la portion intermédiaire et de la deuxième portion du support illustré à la FIG. 2 . FIG. 4 illustre un motif d’une structure alvéolaire d’un support selon un autre mode de réalisation de l’invention. FIG. 5 illustre un motif d’une structure alvéolaire d’un support selon un autre mode de réalisation de l’invention. FIG. 6 illustre un motif d’une structure alvéolaire d’un support selon un autre mode de réalisation de l’invention. Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Dans la description de l’invention qui va être faite, l’expression « au moins un » utilisée doit être considérée comme équivalente à l’expression « un ou plusieurs ». Il est précisé que l’expression « compris entre » utilisée dans la présente description de l’invention doit s’entendre comme incluant chacune des bornes mentionnées. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation La FIG. 1 illustre une pièce 1 métallique fabriquée par un procédé de fabrication par fusion laser sur lit de poudre selon un mode de réalisation de l’invention. Le procédé de fabrication comprend la formation de la pièce 1 par fusion couche par couche d’une poudre métallique. Un plateau de fabrication 2 sert de base pour la fabrication de la pièce 1. Simultanément à la formation de la pièce 1, le procédé de fabrication comprend la formation par fusion laser sur lit de poudre d’un support 3 destiné à soutenir la pièce lors de sa fabrication. Avantageusement, un dispositif d’étalement de poudre permet l’étalement d’une couche de poudre métallique sur le plateau de fabrication 2. Le dispositif d’étalement peut être un rouleau ou un racleur qui se déplace en translation d’une extrémité à une autre du plateau de fabrication 2. Lorsque la couche de poudre est déposée, un laser balaye sélectivement certaines zones du lit de poudre, correspondant à une tranche de la pièce 1 et du support 3 à réaliser. Le passage du laser sur le lit de poudre métallique permet d’élever cette dernière 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 la pièce 1 et du support 3 souhaités est donc obtenue. La couche de poudre déposée permet de former à la fois la pièce 1 et le support 3. Au fur et à mesure que le plateau de fabrication 2 descend, le dispositif d’étalement de poudre dépose une nouvelle couche de poudre par-dessus la précédente. Un nouveau balayage laser est réalisé afin de consolider une nouvelle tranche de la pièce 1 et du support 3. La pièce 1 et le support 3 en trois dimensions sont ainsi formés par consolidation successive de sections en deux dimensions. Le support 3 et la pièce 1 formés ainsi que le plateau de fabrication 2 forment un produit intermédiaire monobloc. En alternative, la pièce 1 et le support 3 fabriqués par le procédé de fabrication selon l’invention peuvent être en un matériau autre que métallique, tel qu’en matériau polymère par exemple un matériau polymère composite. Le support 3 possède une structure alvéolaire. La structure alvéolaire comporte une pluralité de parois latérales formant des alvéoles. Les parois latérales s’étendent depuis une portion 4 de la pièce 1, parallèle au plan passant par le plateau de fabrication 2, et en direction du plateau de fabrication 2, perpendiculairement au plan passant par le plateau de fabrication 2. De cette façon, l’axe longitudinal de chaque alvéole s’étend perpendiculairement au plan passant par le plateau de fabrication 2. Les parois latérales de la structure alvéolaire du support 3 permettent de soutenir la pièce 1 lors de sa fabrication. Les alvéoles forment des canaux dans lesquels subsiste la poudre non fusionnée de chaque couche. Dans l’exemple illustré, la portion 4 de la pièce 1 depuis laquelle s’étendent les parois latérales est horizontale. La structure alvéolaire du support 3 comprend une première portion 5 contigüe à la portion horizontale 4 de la pièce 1 et une deuxième portion 6, opposée à la première portion 5 selon un axe perpendiculaire au plateau de fabrication 2, contigüe au plateau de fabrication 2. La première portion 5 comporte une première surface 5a rattachée à la pièce 1, et notamment rattachée à la portion horizontale 4 dans l’exemple illustré. Dans le mode de réalisation illustré, la première surface 5a est une surface supérieure du support 3. De plus, la deuxième portion 6 comporte une deuxième surface 6a rattachée au plateau de fabrication 2, opposée à la première surface 5a. Dans le mode de réalisation illustré, la deuxième surface 6a est une surface inférieure du support 3. En référence à la FIG. 2 , le nombre de parois latérales de la première portion 5 est supérieur au nombre de parois latérales de la deuxième portion 6. De cette manière, la taille résultante d’au moins une partie des alvéoles de la première portion est inférieure à la taille des alvéoles de la deuxième portion 6. La taille des alvéoles est considérée selon une section transversale du support 3, perpendiculaire à l’axe longitudinal des alvéoles. L’architecture du support 3 évolue entre la portion horizontale 4 de la pièce 1 et le plateau de fabrication 2. Le nombre supérieur de parois latérales dans la première portion 5 contigüe à la portion horizontale 4 de la pièce 1 permet d’augmenter localement la densité du support 3 pour mieux diffuser la chaleur produite par le bain de fusion, ce qui permet d’éviter une surchauffe de la pièce 1 lors de sa fabrication par fusion laser sur lit de poudre. Le nombre de parois latérales supérieures dans la première portion 5 maximise, en outre, l’accroche et donc le soutien mécanique de la pièce 1 sur le support 3. Cela permet d’éviter l’effondrement, lors de leur construction, de portions de la pièce 1 en porte-à-faux, s’étendant dans un plan formant un angle inférieur ou égal à 90° par rapport au plan passant par le plateau de fabrication 2, et notamment les portions s’étendant dans un plan formant un angle inférieur ou égal à 45° particulièrement sujettes à un effondrement.et d’améliorer l’état de surface localement. De plus, l’évolution de la taille des alvéoles par modification du nombre de parois latérales permet d’avoir une variation de la taille d’alvéole sur la hauteur du support 3 sans qu’il soit nécessaire de réaliser un élargissement de la surface projetée sur le plateau de fabrication 2 et un élargissement du plateau de fabrication 2. Comme on peut le voir à la FIG. 2 , dans l’exemple illustré, le support 3 comporte en outre une portion intermédiaire 7 positionnée entre les première et deuxième portions 5 et 6. La portion intermédiaire 7 est contigüe aux première et deuxième portions 5 et 6. Le nombre de parois latérales de la structure alvéolaire est décroissant de la première portion 5 jusqu’à la deuxième portion 6, en passant par la portion intermédiaire 7, de sorte que la taille des alvéoles est croissante de la première portion 5 jusqu’à la deuxième portion 6 en passant par la portion intermédiaire 7. La première portion 5, la deuxième portion 6 et la portion intermédiaire 7 forment un ensemble monobloc. En référence aux figures 3A, 3B et 3C illustrant, respectivement, le motif de la deuxième portion 6, de la portion intermédiaire 7 et de la première portion 5, visible selon une section transversale du support 3 dans la portion concernée. Dans l’exemple illustré, les parois latérales de la deuxième portion 6, de la portion intermédiaire 7 et de la première portion 5 sont disposées de façon à former un motif 8 commun selon lequel tout ou partie des parois latérales s’entrecroisent en formant des angles droits, tel un quadrillage. La portion intermédiaire 7 comporte un nombre de parois latérales supérieur à celui de la deuxième portion 6 qui est contigüe au plateau de fabrication 2. Des parois latérales supplémentaires forment un motif supplémentaire 9 de quadrillage. Les parois latérales supplémentaires s’entrecroisent pour former des angles droits, ce qui résulte, dans la portion intermédiaire 7, en des alvéoles quatre fois plus petites que les alvéoles de la deuxième portion 6. De plus, la première portion 5, au contact de la portion horizontale 4 de la pièce 1, comporte un nombre de parois latérales supérieur à celui de la portion intermédiaire 7. Des parois latérales supplémentaires forment un autre motif supplémentaire 10 de quadrillage. Les parois latérales supplémentaires s’entrecroisent pour former des angles droits, ce qui résulte, dans la première portion 5, en des alvéoles quatre fois plus petites que les alvéoles de la portion intermédiaire 7. Les motifs supplémentaires 9 et 10 de la première portion 5 et de la portion intermédiaire 7 sont formés par des parois latérales supplémentaires strictement parallèles ou perpendiculaires aux parois latérales communes avec la deuxième portion 6. En alternative, les motifs supplémentaires 9 et 10 de la première portion 5 et de la portion intermédiaire 7 peuvent être formés par des parois latérales supplémentaires non parallèles ou non perpendiculaires aux parois latérales communes avec la deuxième portion 6. Dans des modes de réalisation alternatifs, la première portion 5 contigüe à la pièce 1 peut comprendre deux motifs ou plus à angles droits coexistant. La coexistence des motifs peut résulter en l’apparition de formes variées dans la structure alvéolaire considérée selon un plan transversal du support 3, telles que des formes d’alvéoles hexagonales, triangulaires etc. Dans l’exemple illustré sur les figures 4, 5 et 6, deux motifs à angles droits coexistant sont positionnés selon un angle de 45° l’un par rapport à l’autre et résultant en une pluralité d’alvéoles de forme triangulaire. Compte tenu de l’angle de 45° entre les deux motifs coexistant, plusieurs tailles d’alvéoles coexistent dans la structure alvéolaire de la première portion 5. Les motifs de la structure alvéolaire de la première portion 5 peuvent être choisis de manière à limiter au mieux la surchauffe de la pièce 1, et notamment choisis en fonction de l’architecture de la portion de la pièce 1 formant un angle inférieur ou égal par rapport au plateau de fabrication 2. De préférence, le support 3 comprend des parois extérieures 3a, 3b délimitant le pourtour de la structure alvéolaire afin que toutes les alvéoles du support soient fermées et retiennent l’intégralité de la poudre issue de la fabrication. Dans l’exemple illustré, les parois latérales de la première portion 5, de la deuxième portion 6 et de la portion intermédiaire 7 s’étendent dans un plan formant un angle différent de 90° avec le plan de chacune des parois extérieures, de sorte que les parois latérales et les parois extérieures ne sont pas parallèles ni perpendiculaires. De préférence, l’épaisseur des parois de la structure alvéolaire est de 2 mm maximum, de préférence encore comprise entre 0,05 et 2 mm. Bien entendu, la valeur d’épaisseur des parois pourra être ajustée en fonction de la nature du matériau du support et/ou de la nature et de l’architecture de la pièce à fabriquer et supporter. De préférence, la largeur des alvéoles de la première portion est comprise entre 0,4 et 5 mm, de préférence comprise entre 0,6 et 2,5 mm plus préférentiellement encore comprise entre 0,8 et 1,5 mm. Le procédé de fabrication selon l’invention comprend avantageusement une étape de désolidarisation réalisée sur le produit intermédiaire. Le support 3 et le plateau de fabrication 2 sont retirés pour récupérer la pièce 1. La désolidarisation peut être réalisée par usinage, électroérosion et/ou ajustage manuel. Support pour fabrication additive d’une pièce (1) par fusion laser sur lit de poudre, comprenant une structure alvéolaire comportant une pluralité de parois latérales formant des alvéoles, lesdites parois latérales s’étendant d’une première portion (5) du support (3) comportant une première surface (5a) de soutien de la pièce (1) à une deuxième portion (6) du support comportant une deuxième surface (6a) opposée à la première surface (5a), caractérisé en ce que la première portion (5) comporte un nombre de parois latérales supérieur au nombre de parois latérales de la deuxième portion (6) de sorte que la taille d’au moins une partie des alvéoles de la première portion (5) selon une section transversale perpendiculaire à l’axe longitudinal des alvéoles est inférieure à la taille des alvéoles de la deuxième portion (6). Support selon la revendication 1, dans lequel la structure alvéolaire du support (3) comprend en outre une ou plusieurs portions intermédiaires (7) positionnées entre lesdites première et deuxièmes portions (5, 6), le nombre de parois latérales étant décroissant de la première portion (5) jusqu’à la deuxième portion (6) de sorte que la taille des alvéoles de chacune des portions (5, 6, 7) étant croissante de la première portion (5) jusqu’à la deuxième portion (6). Support selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la section transversale de la structure alvéolaire du support (3) comporte un motif à angles droits selon lequel tout ou partie des parois latérales s’entrecroisent en formant des angles droits. Support selon la revendication 3, dans lequel les première et deuxième portions (5, 6) de la structure alvéolaire du support (3) comportent un motif commun selon lequel tout ou partie des parois latérales s’entrecroisent en formant des angles droits. Support selon la revendication 3, dans lequel la section transversale de la première portion (5) de la structure alvéolaire du support (3) comporte au moins deux motifs à angles droits coexistant positionnés en décalage l’un par rapport à l’autre, tel que deux motifs à angles droits coexistant positionnés selon un angle de 45° et résultant en une pluralité d’alvéoles de forme triangulaire. Support selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant des parois extérieures (3a, 3b) délimitant latéralement la structure alvéolaire, les parois latérales s’étendant chacune dans un plan formant un angle différent de 90° avec le plan de chacune des parois extérieures (3a, 3b). Support selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la largeur des alvéoles de la première portion (5) est comprise entre 0,4 et 5 mm, de préférence comprise entre 0,6 et 2,5 mm, plus préférentiellement encore comprise entre 0,8 et 1,5 mm. Produit intermédiaire pour fabrication additive d’une pièce (1) par fusion laser sur lit de poudre, comprenant la pièce (1) et un support (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, la première surface (5a) du support (3) étant raccordée à la pièce (1), et le support (3) et la pièce (1) étant monoblocs. Procédé de fabrication d’une pièce (1) par fusion laser sur lit de poudre comprenant la formation de la pièce (1) par fusion couche par couche d’une poudre à l’aide d’un laser et, simultanément à la formation de la pièce (1), la formation d’un support (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 destiné à soutenir la pièce (1) lors de sa fabrication, le support (3) et la pièce (1) formant un ensemble monobloc. Procédé selon la revendication 9, comprenant la désolidarisation de la pièce (1) obtenue du support (3), telle que par usinage, électroérosion et/ou ajustage manuel.