INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
A cette fin, il serait avantageux de fournir un procédé CLC dans lequel de l’oxygène gazeux libéré par le porteur d’oxygène peut être exploité.
Une fois le moule en cru (avec ou sans noyau) terminé, le modèle en cire est éliminé par chauffage de l’ensemble moule et modèle. Lorsque la cire est fondue et éliminée, le moule en cru est cuit afin d’être consolidé. Un métal fondu à très haute température peut ensuite être coulé dans le moule pour obtenir, après refroidissement du moule et du métal puis décochage du moule, la pièce métallique souhaitée.
Ce procédé de fonderie à cire perdue est utilisé pour la réalisation de pièces métalliques complexes comme certaines des pièces aéronautiques. Les moules sont généralement fabriqués à partir de poudres céramiques qui leur confèrent des propriétés thermomécaniques et un dimensionnel satisfaisants pour la plupart des applications. Cependant, la taille des particules de ces poudres céramiques les rend peu actives au frittage. Dans certaines applications, comme pour la fabrication d’aubes de turbomachine, les moules doivent être réfractaires car ils doivent supporter une coulée de métal à des températures de l’ordre de 1500 à 1600°C. Les poudres céramiques doivent alors être de grade réfractaire, c'est-à-dire qu’elles doivent avoir une granulométrie élevée (de l’ordre de quelques dizaines voire centaines de microns), ce qui est tout à fait envisageable en fonderie à cire perdue.
Cependant, le procédé de fonderie à cire perdue est un procédé long et fastidieux qui nécessite de nombreuses opérations manuelles pour obtenir un moule, en particulier pour les moules avec noyau. En outre, les pièces métalliques sont d’une géométrie de plus en plus complexe, de sorte que le procédé de fonderie à cire perdue atteint ses limites de fabricabilité.
Il existe par ailleurs des techniques dites de fabrication additive pour fabriquer des moules. Ces techniques de fabrication additive, comme par exemple la stéréolithographie ou le frittage laser, permettent de réaliser un moule par dépôt de couches successives d’un matériau à base de poudre céramique. Ces techniques de fabrication additive ont l’avantage, non seulement d’être fortement automatisables, mais également de permettre la fabrication d’un moule avec noyau aussi simplement qu’un moule sans noyau. En effet, en fabrication additive, toutes les parois du moule sont fabriquées simultanément, couche par couche de sorte que la fabrication d’un noyau, indépendant du moule carapace (c'est-à-dire l’enveloppe du moule), n’est pas nécessaire. La fabrication additive permet donc un gain de temps considérable par rapport à la technique habituelle de fonderie à cire perdue.
Cependant, en fabrication additive, les grains de poudre céramique doivent être fusionnés les uns aux autres par frittage. En effet, seule une opération de frittage permet de consolider les grains de poudre céramique entre eux et donc le moule. Or, si le frittage d’un moule en céramique de granulométrie réduite est réalisable, il est difficile de fritter des poudres céramiques à granulométrie élevée. En effet, du fait de leur granulométrie élevée, les poudres céramiques de grade réfractaire sont peu réactives et donc difficiles à consolider. Un moule réalisé en poudre céramique de grade réfractaire avec un procédé de frittage classique (par exemple par stéréolithographie, frittage laser, micro-extrusion, etc.), à une température de frittage classique, présenterait des propriétés mécaniques et thermomécaniques très faibles, tout à fait insuffisantes pour une application aéronautique. Des essais ont été réalisés dans lesquels certains moules se sont même écroulés sous leur propre poids au cours du frittage. Pour consolider un moule en cru réalisé en poudre céramique de grade réfractaire, il pourrait être envisagé de réaliser un traitement thermique de frittage à de très hautes températures, de l’ordre de 1700°C ou 1800°C. Cependant, non seulement un tel traitement thermique induirait des transformations de phase indésirables dans les matériaux, mais il nécessiterait également des installations spécifiques particulièrement couteuses et difficiles à mettre en place.
Afin d’abaisser la température de frittage de ces poudres céramiques à grade réfractaire pour qu’elles puissent être utilisées en fabrication additive (FA), il a été envisagé d’incorporer, au sein de la préparation de base, des additifs de frittage. Cependant, ces additifs sont difficiles à répartir de manière homogène dans la préparation. De plus, leur effet est très limité, voir nul ou quasi-nul, notamment dans les préparations à base de poudres céramiques réfractaires de grande granulométrie.
Le document de brevet KR 2017/0108305 propose d’enrober la poudre céramique avec un premier polymère ayant un bas point d’ébullition, puis avec un deuxième polymère ayant un point d’ébullition élevé. Après la mise en forme par fabrication additive de cette poudre céramique à deux polymères, celui à bas point d’ébullition est éliminé. Le moule en cru (c'est-à-dire avant frittage) est ensuite imprégné d'un liant inorganique destiné à assurer la cohésion du moule pour la suite du procédé. Ce procédé présente l’inconvénient, d’une part, que l’imprégnation dans un liant inorganique en état cru fragilise le moule et, d’autre part, que cette imprégnation est peu homogène et a un effet limité sur la cohésion du moule.
Un autre document de brevet, référencé US 5 147 587 A, décrit une méthode de fabrication de pièces céramiques par frittage laser. Cette méthode propose d’utiliser un précurseur, comme un sel de phosphate, ayant un point de fusion plus bas que le matériau réfractaire pour qu'en fondant il lie le matériau réfractaire. Cependant, cette méthode n’est pas compatible avec toutes les techniques de fabrication additive. Elle n’est, en particulier, pas compatible avec les procédés de fabrication additive par voie humide (c'est-à-dire dont la préparation se présente sous la forme d’une pâte ou d’une suspension contenant de l’eau) à cause de la forte solubilité du sel de phosphate dans l’eau, ni avec les applications à haute température à cause de la faible réfractarité du phosphate.
Il existe donc un réel besoin d’une préparation réfractaire à base de poudre céramique de grade réfractaire qui permette la fabrication par fabrication additive d’un moule en cru et sa consolidation par frittage à une température de frittage classique.
Pour répondre aux problèmes évoqués ci-dessus de consolidation d’un moule en cru réalisé en fabrication additive à partir d’une préparation à base de poudre céramique de grade réfractaire, le demandeur propose un procédé dans lequel la poudre céramique de grade réfractaire est préalablement enrobée d’un liant inorganique actif.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de réalisation d’une préparation réfractaire à base d’une poudre céramique de grade réfractaire, destinée à la fabrication additive d’un moule en céramique. Ce procédé se caractérise par le fait qu’il comporte une opération préalable d’enrobage de la poudre céramique par un liant inorganique actif, formant une couche inorganique active autour des grains de ladite poudre.
Le fait que les grains de la poudre céramique de grade réfractaire soient tous enrobés d’un liant inorganique actif permet auxdits grains d’être actifs et de s’agglomérer les uns aux autres de sorte qu’un frittage à une température classique soit suffisant pour consolider les grains de poudre entre eux aussi bien pendant la fabrication additive qu’après fabrication d’un moule en cru.
On appelle « moule en cru », un moule formé par les couches successives de poudre céramique avant consolidation par frittage. En effet, certains procédés de fabrication additive proposent de réaliser un moule en cru avec la poudre céramique puis de réaliser le frittage de ce moule en cru. D’autres procédés de fabrication additive proposent de réaliser l’étape de frittage au fur et à mesure de la pose des couches de poudre céramique, le frittage pouvant être réalisé, par exemple au moyen d’un laser. Que le frittage ait lieu pendant la pose des couches ou après réalisation complète du moule en cru, le fait que les grains de poudre céramique soient enrobés d’un liant inorganique actif permet à ceux-ci, lors du frittage, de se consolider entre eux pour former un moule consolidé, appelé simplement « moule ».
Il est rappelé qu’en fabrication additive, les noyaux permettant de fabriquer des pièces métalliques creuses sont formés couches par couches, simultanément avec la carapace du moule. Le terme « moule » utilisé dans la description inclut donc les moules dits carapaces comme les noyaux, le moule étant l’ensemble des parois à l’intérieur desquelles le métal sera coulé.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : Il comporte, après l’opération d’enrobage, une opération de calcination de la poudre céramique enrobée, à une température inférieure à 1000°C. l’opération de calcination est réalisée à une température comprise entre 600 et 1000°C. l’opération de calcination est réalisée pendant une durée inférieure à 1 heure. l’opération d’enrobage de la poudre céramique est réalisée par voie physique avec un liant inorganique actif sous forme de suspension colloïdale. la suspension colloïdale est un sol de silice, d’alumine, de zircone ou d’yttrine. l’opération d’enrobage comporte une étape de mélange de la poudre céramique et de la solution colloïdale et une étape de séchage de la poudre céramique enrobée. l’opération de séchage est réalisée par atomisation ou séchage à lit fluidisé. l’opération d’enrobage de la poudre céramique est réalisée par voie chimique avec un liant inorganique actif sous forme de précurseurs dans un solvant non-aqueux. les précurseurs sont des précurseurs de silice, d’alumine, de zircone ou d’yttrine.
Un deuxième aspect de l’invention concerne une préparation réfractaire pour la fabrication additive d’un moule en céramique, obtenue par le procédé défini ci-dessus et comportant une poudre céramique dont les grains sont enrobés d’un liant inorganique actif.
La cale 24 forme un amortisseur de vibration de façon à isoler le groupe motopropulseur par rapport à la caisse du véhicule. La cale 24 est de préférence réalisée dans un matériau élastomère. En variante, la cale 24 pourra être réalisée en caoutchouc ou tout autre matériau souple adapté à l’application.
La cage 16 comporte également deux interfaces de fixation 25 sur le brancard 11. Les interfaces de fixation 25 sont constituées chacune par une oreille 26 en saillie munie d’un trou 27 de passage d’un élément de fixation. L'élément de fixation pourra être constitué par une vis, un rivet, un goujon ou tout autre élément de fixation adapté à l'application.
Comme on peut le voir sur la , en vue de dessus, les oreilles de fixation 26 s'étendent dans le prolongement de la portion supérieure 18 de la cage 16. La portion supérieure 18 est disposée entre les deux interfaces de fixation 25.
Une interface de fixation 25 est fixée à l'aide d'un élément de fixation sur une patte de fixation 30 correspondante liée mécaniquement à une face interne du brancard 11, tel que cela est montré sur la . La face interne du brancard 11 est tournée vers l'autre brancard 11. En l'occurrence, une patte de fixation 30 présente une forme en L avec une paroi 31 s'étendant contre la face interne du brancard 11 et une paroi horizontale 32 s'étendant perpendiculairement à la face interne du brancard 11. L'interface de fixation 25 est fixée sur la face horizontale 32. Une patte de fixation 30 pourra être soudée sur la face interne du brancard 11. En variante, une patte de fixation 30 pourra être fixée sur la face interne du brancard 11 par vissage, rivetage ou tout autre technique de fixation adaptée à l'application.
La portion supérieure 18 de la cage 16 comporte une zone de déformation programmée 33 ayant une résistance mécanique réduite par rapport au reste de la cage 16.
Dans le mode de réalisation de la , la zone de déformation programmée 33 comporte au moins une creusure 34 réalisée dans un bord de la portion supérieure 18 de la cage 16. En l'occurrence, la zone de déformation programmée 33 comporte deux creusures 34 réalisées dans chaque bord de la portion supérieure 18. Les creusures 34 permettent de réduire l'épaisseur de la portion supérieure 18 pour créer localement une faiblesse mécanique dans la cage 16. Ce mode de réalisation est particulièrement bien adapté à une cage 16 réalisée en aluminium.
Dans le mode de réalisation de la , la zone de déformation programmée 33 comporte au moins une plaque 35 en forme d’arche. La forme d’arche correspond à un pli en forme en V à pointe arrondie de la plaque 35 formant au moins une partie de la portion supérieure 18 de la cage 16. En l'occurrence, on prévoit une couche de deux plaques 35 ainsi qu'une plaque 35 additionnelle disposées l'une au-dessus de l'autre. Ce mode de réalisation est particulièrement bien adapté à une cage 16 réalisée en acier.
Dans le mode de réalisation de la , la zone de déformation programmée 33 comporte une seule couche de deux plaques 35 en forme d'arche. Ce mode de réalisation est particulièrement bien adapté à une cage 16 réalisée en acier pour laquelle on souhaite une résistance mécanique moindre que pour la réalisation précédente.
Comme cela est illustré par la , lors d'un choc frontal, le support 13 peut se déformer suivant sa zone de déformation programmée 33 de sorte que la compressibilité du brancard 11 demeure satisfaisante. En effet, grâce à l'intégration d'un support 13 selon l'invention, la perte de compressibilité est limitée à 15% au lieu de 40% avec un support selon l'état de la technique dépourvu de zone de déformation programmée 33.
La met en évidence que la cage 16 du support 13 peut se comprimer et se plier au niveau des creusures 34 de façon à accompagner la déformation du brancard 11 dont la courbure de déformation 38 est représentée en traits discontinus.
En variante, la zone de déformation programmée 33 est ménagée dans la portion inférieure 19 de la cage 16 ou bien dans la portion supérieure 18 et dans la portion inférieure 19 de la cage 16.
CONTRÔLE DE LA RECHARGE D’UNE BATTERIE DE SERVITUDE D’UN VÉHICULE ENDORMI Domaine technique de l’invention L’invention concerne les véhicules dans lesquels un pré-conditionnement peut être réalisé avant qu’ils ne soient utilisés.
Etat de la technique Comme le sait l’homme de l’art, certains véhicules, éventuellement de type automobile, comprennent une batterie principale rechargeable et couplée à un convertisseur de tension afin d’alimenter en énergie électrique un réseau de bord, une batterie de servitude rechargeable par ce convertisseur de tension, et au moins un équipement du réseau de bord propre à assurer un pré-conditionnement lorsqu’il est alimenté en énergie électrique par le convertisseur de tension à la demande d’un équipement de supervision.
Par exemple, la batterie principale est notamment chargée d’alimenter en énergie électrique une machine motrice électrique du groupe motopropulseur (ou GMP) du véhicule, afin que ce dernier puisse se déplacer.
Egalement par exemple, lorsque le véhicule comprend un habitacle, le pré-conditionnement peut concerner l’aérothermie dans cet habitacle, et dans ce cas il est réalisé avant que les passagers ne pénètrent dans l’habitacle afin qu’ils bénéficient dans ce dernier d’un confort aérothermique prédéfini (par programmation). Mais d’autres pré-conditionnements peuvent être réalisés à l’avance, et notamment un pré-conditionnement d’une machine motrice du groupe motopropulseur (ou GMP) du véhicule.
Le nombre de fonctions fortement consommatrices d’énergie électrique ne cesse d’augmenter dans les véhicules. Certaines de ces fonctions ne sont activables que lorsque le véhicule est arrêté (ou endormi) et donc qu’il ne dispose que de la batterie de servitude comme source d’alimentation électrique. C’est par exemple le cas de la détection active de l’approche du téléphone intelligent (ou « smartphone ») d’un usager du véhicule ou de la communication par voie d’ondes avec des serveurs distants pour des mises à jour de logiciel. Toutes ces fonctions peuvent engendrer des décharges de la batterie de servitude, ce qui peut induire des pannes si l’état de charge de la batterie de servitude est trop faible.
Un troisième aspect de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un moule par fabrication additive à partir d’une préparation réfractaire réalisée avec le procédé défini précédemment.
Avantageusement, ce procédé de fabrication comporte une opération de frittage du moule à une température de 900 à 1200°C.
Un quatrième aspect de l’invention concerne un moule pour aube de turbomachine, caractérisé en ce qu’il est obtenu par le procédé de fabrication tel que défini ci-dessus.
La représente, sous forme de diagrammes fonctionnels, deux modes de réalisation du procédé de réalisation de la préparation réfractaire selon l’invention ; et
La représente, sous la forme d’un diagramme fonctionnel, les étapes du procédé de fabrication par fabrication additive d’un moule avec la préparation réfractaire selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE Un exemple d’un procédé de réalisation d’une préparation réfractaire à base de poudre céramique de grade réfractaire, pouvant être consolidée à une température classique et utilisable en fabrication additive, est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Cet exemple illustre les caractéristiques et avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple.
Le procédé selon l’invention de réalisation d’une préparation réfractaire à base de poudre céramique à grade réfractaire est représenté schématiquement sur la . La partie A de la représente un premier mode de réalisation. La partie B de la représente un deuxième mode de réalisation. Selon le mode de réalisation de la partie A, le procédé 100 de réalisation de la préparation réfractaire propose une opération d’enrobage 110 de la poudre céramique de grade réfractaire, appelée plus simplement poudre céramique ou poudre réfractaire et référencée 10, utilisée comme base dans la préparation réfractaire 40 de l’invention. Cette opération d’enrobage 110 consiste à envelopper d’un liant inorganique actif 20, tous les grains de la poudre réfractaire 10 de sorte que les grains enrobés 30 puissent, après frittage, s’agglomérer physiquement ou chimiquement les uns aux autres.
La poudre réfractaire 10 est un matériau réfractaire, sous forme d’une poudre dont la granulométrie est relativement élevée avec des particules relativement grandes (de l’ordre de quelques micromètres à quelques centaines de micromètres). Cette poudre réfractaire 10 peut, par exemple, être une poudre d’alumine, de zircone, de zircon, de silice, de mullite, de chamotte, de molochite, d’yttrine, de carbure de silicium ou un mélange de deux ou plusieurs de ces poudres.
Quelle que soit la poudre réfractaire choisie, chacun des grains de poudre réfractaire est enrobé d’un liant inorganique actif 20. Ce liant peut être, par exemple, à base de silice, d’alumine, de zircone, d’yttrine, etc. Le fait de procéder à un enrobage du matériau réfractaire sous forme de poudre permet une répartition homogène du liant inorganique actif et donc l’obtention d’un mélange homogène (l’ajout de ce même liant directement dans la préparation réfractaire rendrait le mélange difficile et non-homogène, notamment si le liant est sous forme de sol, car le sol se transformerait en gel - gélification du liant - qui empêcherait l’homogénéisation du mélange).
L’enrobage 110 peut être réalisé par voie physique. Cet enrobage par voie physique consiste à enrober les particules réfractaires, c'est-à-dire les grains de poudre réfractaire 10, avec un liant sous la forme d’une suspension colloïdale, appelée aussi sol. Le choix de sol dépend de plusieurs facteurs comme, par exemple, son coût, la température d’application du moule à réaliser et/ou la nature du métal ou de l’alliage qui devra être coulé dans le moule. L’opération d’enrobage 110 comporte une étape de mélange, pendant une durée prédéterminée, de la poudre réfractaire avec le sol et une étape de séchage 120 de la poudre réfractaire enrobée 30. En effet, les grains de poudre réfractaire enrobés du sol (de silice, d’alumine, de zircone, d’yttrine, etc.) sont séchés au moyen d’une technique de séchage compatible, comme par exemple par atomisation ou par séchage à lit fluidisé. En effet, le sol étant humide, il est préférable de laisser sécher la poudre réfractaire enrobée 30 avant de l’utiliser pour réaliser la préparation réfractaire 40. Cette étape de séchage 120, avantageuse dans le cas d’un enrobage par voie physique, permet d’évacuer les substances aqueuses pour qu’une couche inorganique active se forme autour des grains de poudre réfractaire, la couche inorganique active étant une couche formée de particules amorphes ou cristallines, de l’ordre nanométrique, aptes à réagir lors d’une opération de traitement thermique.
Selon une variante, l’enrobage 110 peut être réalisé par voie chimique. L’enrobage par voie chimique consiste à enrober les particules réfractaires avec un liant sous forme de précurseurs, comme des sels de silice, d’alumine, de zircone ou d’yttrine, dans un solvant non aqueux. Cet enrobage comporte une étape de mélange, pendant une durée prédéterminée, de la poudre réfractaire avec les précurseurs. Ce mélange entraîne une réaction chimique qui génère une couche inorganique active autour des grains de poudre réfractaire.
Quelle que soit la voie d’enrobage (physique ou chimique), la couche inorganique active représente environ 2 à 20 % en poids, de la masse totale de la poudre réfractaire après l’enrobage. Grace à cette couche inorganique et active, les moules, construits par fabrication additive au moyen de la préparation réfractaire 40 à base de poudre réfractaire enrobée 30, peuvent être soumis à une opération de frittage dans lequel la température de frittage peut être une température classique, similaire à la température utilisée habituellement dans les procédés classiques de fonderie à cire perdue, c'est-à-dire une température comprise dans un intervalle d’environ 900°C à 1200°C. La nature de la couche inorganique active permet, en outre, de conserver les propriétés thermomécaniques des poudres réfractaires et donc de permettre des applications à très hautes températures, avec une coulée de métal à une température pouvant atteindre les 1500°C voire 1600°C. L’opération de frittage peut être réalisée sur le moule cru, après qu’il ait été complètement formé (par exemple pour une fabrication additive par stéréolithographie) ou directement sur les couches de la préparation réfractaire pendant la formation du moule (par exemple pour une fabrication additive par frittage laser).
L’opération d’enrobage, en particulier par voie physique, permet d’obtenir, autour des grains de poudre réfractaire, une couche inorganique active d’une épaisseur et d’une cohésion suffisantes, sans faire appel à des précurseurs, des catalyseurs et/ou des solvants. L’épaisseur de cette couche inorganique active est déterminée en fonction de la température d’utilisation du moule, par exemple à l’aide d’un microscope électronique à transmission . Elle peut également être calculée à partir du ratio sol / poudre réfractaire ou déterminée en fonction de la méthode de fabrication additive choisie et des conditions d’utilisation du moule. Selon les cas, elle peut varier par exemple de 0,1 à 10µm.