Brevet FR3161587A1 — publié le 20251031

La présente invention concerne un procédé de surfaçage d’un objet terminé, réalisé à base d’un matériau de construction et imprimé par impression en 3 dimensions, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : Se munir de l’objet (O) imprimé ; Se munir d’une surface de contact vibrante (210) et d’une surface de conformage (300); Appliquer des vibrations sur l’objet imprimé pour appliquer des vibrations sur au moins une surface de l’objet imprimé par l’intermédiaire d’une surface de contact vibrante ; Conformer la surface de l’objet imprimé traité par la surface de contact vibrante par la surface de conformer, ladite surface de conformage étant appliquée au plus tôt en même temps que ladite surface de contact vibrante. Figure 1 procédé de surfaçage d’une surface d’un objet imprimé en 3 dimensions L’invention se rapporte à l’impression en trois dimensions d’objet réalisé avec un mortier ou matériau de construction. Art antérieur Il est connu l’impression en 3 dimensions de matériau de construction de type béton ou mortier pour concevoir des éléments de constructions ou même des bâtiments. Cette impression en 3D consiste à avoir une cuve de matériau. Une pompe est utilisée pour amener ledit matériau de la cuve vers une tête d’impression. Cette tête d’impression comprend un moyen d’ouverture – fermeture utilisé pour permettre ou bloquer l’impression. Ce moyen d’ouverture-fermeture est utilisé lors de la réalisation d’un objet / bâtiment. L’objet réalisé est alors composé d’une multitude de couches superposées les unes sur les autres pour former ledit objet. Ces couches superposées présentent l’inconvénient d’être visible. On comprend par-là que l’objet fini présente une surface non lisse c’est-à-dire qui laisse les strates, couches de matières visibles. Il en résulte un aspect peu flatteur, fait de stries. Une méthode existante pour résoudre cet inconvénient consiste à munir la tête d’impression d’au moins un outil de lissage. Cet outil de lissage se présente sous la forme d’un plateau qui est appliqué lors de l’impression pour lisser la surface en même temps que ladite impression. L’inconvénient de cette solution est que cette étape intervient pendant l’impression. Il y a alors une obligation à effectuer une rotation de l’ensemble buse et outil pendant l’impression, difficile sur les formes complexes. Une autre solution consiste à prévoir une étape de rattrapage de la surface une fois le durcissement terminé. Cette étape de rattrapage de la surface consiste en un ajout de matière ou un enlèvement de matière dans le but d’obtenir une surface lisse. Un matériau est alors appliqué pour cacher les stries dans le cas d’un rattrapage par ajout de matière ou un outil de type meuleuse ou ponceuse est utilisés dans le cas d’un rattrapage par enlèvement de matière. Dans le cas de l’ajout de matière, on se retrouve avec un objet qui est composé de deux matériaux différents ou en deux blocs du même matériau mais non liés. Dans le cas de l’enlèvement de matière, le risque est d’avoir une fragilisation de l’objet. Par ailleurs, cet enlèvement de matière à un impact écologique et économique négatif. Premièrement, cet enlèvement de matière génère des poussières. Deuxièmement, l’enlèvement de matière génère des déchets. Or, pour avoir une résistance identique, il faut donc compenser cet enlèvement de matière et avoir un apport de matière initial supérieur donc utiliser plus de ressources. L’invention cherche alors à fournir une solution aux inconvénients précités en fournissant un procédé permettant d’améliorer, de modifier la surface d’un objet imprimé en trois dimensions. A cet effet, l’invention concerne un procédé de surfaçage d’un objet terminé, réalisé à base d’un matériau de construction et imprimé par impression en 3 dimensions, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : Se munir de l’objet imprimé ; Se munir d’une surface de contact vibrante et d’une surface de conformage ; Appliquer des vibrations sur l’objet imprimé pour appliquer des vibrations sur au moins une surface de l’objet imprimé par l’intermédiaire d’une surface de contact vibrante ; Conformer la surface de l’objet imprimé traité par la surface de contact vibrante par la surface de conformer, ladite surface de conformage étant appliquée au plus tôt en même temps que ladite surface de contact vibrante. Selon un exemple, l’application de la surface de conformage est simultanée à l’application de la surface de contact vibrante. Selon un exemple, l’application des vibrations est opérée par un premier outillage. Selon un exemple, l’application de la surface de conformage est opérée par un second outillage. Selon un exemple, l’application des vibrations et l’application de la surface de conformage sont opérées par le même outillage. L’invention concerne en outre un procédé de réalisation d’un objet en matériau de construction par un système d’impression comprenant une tête d’impression 10 par laquelle la matière est déposée, ladite tête d’impression 10 étant montée sur une structure 2 permettant à ladite tête d’impression de se déplacer selon au moins trois axes, ladite tête d’impression 10, étant reliée à un réservoir 20, dans lequel la mixture servant pour l’impression est stockée, par l’intermédiaire d’un conduit principal 40, ledit procédé comprend les étapes suivantes : Se munir du système d’impression et imprimer l’objet à l’aide du matériau de construction ; Opérer une étape de surfaçage d’au moins l’une des surfaces de l’objet. Selon un exemple, l’étape de surfaçage est réalisée lorsque le matériau imprimé formant l’objet présente une contrainte seuil ayant une valeur définie. Selon un exemple, la valeur de la contrainte seuil est déterminée théorique à l’aide d’une base de données. Selon un exemple, la valeur de la contrainte seuil est déterminée avec un appareil de mesure permettant d’obtenir une valeur de la contrainte seuil. Selon un exemple, la mesure de contrainte seuil est réalisée en continue ou à intervalle. Selon un exemple, la valeur de la contrainte seuil est comprise entre 50 et 130 KPa pour un matériau imprimable. D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la FIG. 1 représente une vue d’un système d’impression selon l’invention; - la FIG. 2 représente un schéma du système d’impression selon l’invention; - la FIG. 3 représente une vue de profil d’un objet imprimé; - le FIG. 4 représente une surface de contact vibrante selon l’invention; - les figures 5 à 8 représentent différentes façons de réaliser l’étape de surfaçage d’un objet imprimé selon l’invention. Description détaillée A la FIG. 1 , un système d’impression 1 de matière en trois dimensions est représenté. Le système d’impression 1 est utilisé pour réaliser un objet. Cet objet peut être un objet de construction comme une brique ou un parpaing ou pour réaliser directement un bâtiment. L’objet peut aussi être un objet tel que du mobilier urbain. Le système d’impression comprend une tête d’impression 10 par laquelle la matière est déposée. La tête d’impression 10 est montée sur une structure 2 permettant à ladite tête d’impression de se déplacer selon au moins trois axes longueur, largeur et hauteur pour procéder à ladite impression. Cette structure peut se présenter sous la forme d’un bras articulé ou de portiques. La tête d’impression 10 est commandée par une unité de commande 60 qui commande le déplacement de la tête d’impression et son débit de matière. La tête d’impression 10, visible à la FIG. 2 , est reliée à un réservoir 20 par l’intermédiaire d’un conduit appelé conduit principal 40. Le réservoir 20 est un réservoir dans lequel la mixture servant pour l’impression est stockée. Le réservoir 20 est aussi appelé mélangeur lorsqu’il est muni de moyens pour mélanger la mixture comme une vis sans fin ou des pales rotatives. Le système d’impression 1 comprend en outre une pompe 50 permettant d’amener le mélange du réservoir vers la tête d’impression. La tête d’impression 10 comprend, optionnellement, des moyens d’ouverture – fermeture ou d’obturation 100, comme par exemple un clapet ou une vanne, permettant au mélange de sortir de la tête d’impression et d’être déposée. Ainsi, l’impression se fait en pompant le mélange depuis le réservoir vers la tête d’impression tout en déplaçant ladite tête selon un chemin programmé pour réaliser l’objet. Selon l’invention, l’objet imprimé est soumis à une étape de surfaçage. Cette étape de surfaçage est opérée pour modifier l’aspect d’au moins une surface S de l’objet O et supprimer l’aspect peu flatteur des différentes couches superposées. Cet aspect peu flatteur peut se présenter sous la forme de bourrelet B visible sur la surface de l’objet O comme visible en FIG. 3 . Ces bourrelets B sont visibles sur des surfaces extérieures ou sur des surfaces intérieures de l’objets suivant sa configuration. L’étape de surfaçage est, de préférence, opérée sur une surface extérieure mais peut être également opérée sur une surface intérieure suivant la configuration dudit objet imprimé. On comprend par là qu’il est nécessaire de pouvoir techniquement opérée ladite étape de surfaçage. Cette modification de l’aspect se fait avec ou, de préférence, sans retrait de matière. Dans le cas d’un enlèvement de matière, celui-ci est le plus faible possible. Cette étape de surfaçage est basée sur l’utilisation des vibrations. Ces vibrations sont appliquées audit matériau imprimé et utilisées pour modifier localement le matériau imprimé. Cette modification locale consiste en une refluidification dudit matériau. En effet, les vibrations appliquées au matériau entrainent une rupture des liens qui sont créés lors du durcissement dudit matériau. La rupture de ces liens permet audit matériau de pouvoir être façonné, de nouveau, sur un laps de temps. Les vibrations sont générées par un générateur de vibration 100. Ce générateur de vibration 100 peut utiliser différentes technologies comme un vibrateur pneumatique, à bille. Un tel vibrateur est capable de générer des vibrations de 1700N à une fréquence de 16000 VPM (vibration par minute). Ces vibrations sont appliquées sur le matériau imprimé par un outil 200 qui présente une surface de contact vibrante 210 comme visible aux figures 4 et 5. Ces vibrations sont accompagnées de l’application d’une surface de conformage 300. Cette surface de conformage 300 est utilisée pour conformer la matière fraichement refluidifiée pour lui donner l’aspect désiré. Cet aspect peut être lisse ou avoir une structuration esthétique ou fonctionnelle. L’application des vibrations et l’application de la surface de conformage 300 peuvent être simultanées ou décalées dans le temps. Dans le cas d’applications décalées, on comprendra que l’application de la surface de conformage 300 est postérieure à celle des vibrations. Pour se faire, les vibrations et la conformation peuvent être opérées avec le même outillage ou avec des outillages différents. Avec un seul outillage 200, on comprend que l’application des vibrations et l’application de la surface de conformage sont simultanées comme visible à la FIG. 6 . Ainsi la surface de contact vibrante et la surface de conformage ne sont qu’une seule et même surface. On peut aussi imaginer avoir une surface d’outillage 200 divisée en deux portions avec la partie vibrante et la partie conformage. L’outillage 200 prend, par exemple, la forme d’une taloche. Cette taloche est manipulée manuellement ou est montée sur un bras robotisé. Cette taloche comprend une surface de travail et un générateur de vibrations agencé pour transmettre ses vibrations à la surface de travail. Cette surface de travail peut être plane où comprendre un motif. Ce motif est alors répliqué sur la surface de l’objet. L’avantage est d’avoir un gain de temps avec un surfaçage qui se fait en un seul passage. Avec deux outillages 200, on comprend que l’application des vibrations et l’application de la surface de conformage sont simultanées ou décalées. Dans le cas d’applications décalées comme visible à la FIG. 7 , chaque outillage est utilisé pour une fonction spécifique. Un premier outillage est utilisé pour apporter les vibrations et refluidifier le matériau imprimé alors que le second outillage est utilisé pour marquer ledit matériau et répliquer un motif. Le premier outillage est un outil d’application dont le but est d’être en contact avec le matériau imprimé. Ce premier outillage peut prendre n’importe quelle forme comme une taloche. Ce premier outillage présente une surface en contact avec le matériau imprimé plane pour éviter tout marquage. Le second outillage est agencé pour présente une surface de contact. Cette surface de contact présente un motif destiné à être reproduit sur l’objet imprimé. Chaque outillage est manipulé manuellement ou est monté sur un bras robotisé. Dans le cas d’applications simultanées comme visible à la FIG. 8 , un premier outillage est utilisé pour apporter les vibrations et refluidifier le matériau imprimé alors que le second outillage est utilisé pour marquer ledit matériau et répliquer un motif. Le premier outillage est un outil d’application dont le but est d’être en contact avec le matériau imprimé. Ce premier outillage peut prendre n’importe quelle forme comme une taloche. Ce premier outillage présente une surface en contact avec le matériau imprimé plane pour éviter tout marquage. Le second outillage est une pièce intercalaire. Cette pièce intercalaire est agencée pour être placé entre le premier outillage et l’objet imprimé. Cette pièce intercalaire se présente sous la forme d’une pièce souple comme une feuille, un film, une membrane ou une bande comprenant deux faces opposées. Une des faces comprend le motif à répliquer. Le second outillage coopère alors avec le premier outillage pour la réplication du motif. Cette coopération passe par des vibrations qui ne sont pas transférées directement au matériau imprimé mais au travers du second outillage. Dans ce cas, les vibrations du premier outillage sont transmises au second outillage qui les transmet au matériau imprimé. Le matériau imprimé, recevant les vibrations, voit sa surface se refluidifier. Le motif agencé sur le second outillage est alors répliqué sur la surface refluidifier sur matériau imprimé. L’avantage d’avoir deux outillages différents est de permettre une meilleure flexibilité puisque le nombre d’outil utilisable est plus vaste. L’étape de surfaçage selon l’invention est ainsi telle qu’elle permet de refluidifier le matériau imprimé momentanément pour le resurfacer. Cette refluidification implique que les liens entre la matière sont créés et que le durcissement est en cours. Il est donc nécessaire de déterminer le moment propice pour opérer le surfaçage. En effet, si les liens en sont pas encore créés, la refluidification sera trop importante, moins locale, aboutissant à la déformation globale ou l’affaissement de la pièce imprimée. Si les liens sont trop solides alors le durcissement est trop avancé et donc la refluidification n’a pas lieu. L’intervalle temporel dans lequel le surfaçage est possible est lié à une grandeur physique appelée contrainte seuil. Cette contrainte seuil est associée à la rigidité du matériau en fonction du temps après l’impression. La plage de valeur de contrainte seuil pour laquelle l’étape de surfaçage selon l’invention est efficace a été déterminée. En effet, si cette valeur de contrainte seuil est trop basse alors la déformation globale ou l’affaissement de la pièce peuvent avoir lieu suite à une refluidification trop importante et si cette valeur est trop haute alors le matériau est trop sec et cassant. La contrainte seuil est, dans le cadre de la présente invention, mesurée avec un pénétromètre à cône tombant de masse 80.1 g et d’angle 15°. Par exemple, cette plage de valeur est comprise entre 50 et 130 KPa pour un matériau imprimable à base de mortier. Cette plage de valeur permet de s’assurer que le matériau imprimé peut être resurfacé. Premièrement, cette valeur de contrainte seuil est tirée d’une base de données. Cette base de données regroupe des valeurs de contrainte seuil. Ces valeurs de contrainte seuil sont des valeurs simulées et/ou mesurées lors de tests. Cette base de données comprend, avantageusement, une multitude de simulations ou de tests permettant d’avoir des valeurs pour différentes configurations d’environnement comme le taux d’humidité, la température. On comprend alors la contrainte seuil est une grandeur intrinsèque du matériau qui rend possible l’utilisation de base de données. Ainsi, en connaissant l’instant de départ de l’impression, il est possible de déterminer l’instant à partir duquel l’étape de surfaçage peut avoir lieu. Deuxièmement, cette valeur de contrainte seuil est mesurée. Cette mesure est réalisée par un capteur permettant la mesure directe de la contrainte seuil ou d’une grandeur physique permettant d’obtenir cette contrainte seuil. La mesure est faite en continue ou à intervalle régulier. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art. procédé de surfaçage d’un objet terminé, réalisé à base d’un matériau de construction et imprimé par impression en 3 dimensions, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : Se munir de l’objet (O) imprimé ; Se munir d’une surface de contact vibrante (210) et d’une surface de conformage (300); Appliquer des vibrations sur l’objet imprimé pour appliquer des vibrations sur au moins une surface de l’objet imprimé par l’intermédiaire d’une surface de contact vibrante ; Conformer la surface de l’objet imprimé traité par la surface de contact vibrante par la surface de conformer, ladite surface de conformage étant appliquée au plus tôt en même temps que ladite surface de contact vibrante. procédé de surfaçage selon la revendication précédente, dans lequel l’application de la surface de conformage est simultanée à l’application de la surface de contact vibrante. procédé de surfaçage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’application des vibrations est opérée par un premier outillage. procédé de surfaçage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’application de la surface de conformage est opérée par un second outillage. procédé de surfaçage selon la revendication 2, dans lequel l’application des vibrations et l’application de la surface de conformage sont opérées par le même outillage. procédé de réalisation d’un objet en matériau de construction par un système d’impression comprenant une tête d’impression (10) par laquelle la matière est déposée, ladite tête d’impression (10) étant montée sur une structure (2) permettant à ladite tête d’impression de se déplacer selon au moins trois axes, ladite tête d’impression (10), étant reliée à un réservoir (20), dans lequel la mixture servant pour l’impression est stockée, par l’intermédiaire d’un conduit principal (40), ledit procédé comprend les étapes suivantes : Se munir du système d’impression et imprimer l’objet à l’aide du matériau de construction ; Opérer une étape de surfaçage d’au moins l’une des surfaces de l’objet selon l’une des revendications 1 à 5. Procédé de réalisation selon la revendication précédente, dans lequel l’étape de surfaçage est réalisée lorsque le matériau imprimé formant l’objet présente une contrainte seuil ayant une valeur définie. Procédé de réalisation selon la revendication précédente, dans lequel la valeur de la contrainte seuil est déterminée théorique à l’aide d’une base de données. Procédé de réalisation selon la revendication 7, dans lequel la valeur de la contrainte seuil est déterminée avec un appareil de mesure permettant d’obtenir une valeur de la contrainte seuil. procédé selon la revendication précédente, dans lequel la mesure la contrainte seuil est réalisée en continue ou à intervalle. procédé selon l’une des revendication 7 à 10, dans lequel la valeur de la contrainte seuil est comprise entre 50 et 130 KPa pour un matériau imprimable à base de mortier.