INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le (premier) trou traversant est de préférence dans une région périphérique, de préférence la partie supérieure du vitrage (en position montée), et même dans une région centrale périphérique. Le (premier) trou traversant est en particulier localisé dans une région et occupent moins de 10% ou même moins de 1% du vitrage. Par exemple le bord bas du (premier) trou traversant est au plus distant de 50cm de la tranche longitudinale supérieure du vitrage.
Le (premier) trou traversant peut être :
- trou fermé (entouré par la paroi de la deuxième feuille de verre), donc au sein du vitrage notamment espacé de la tranche du vitrage la plus proche d’au moins 3cm ou 5cm
- ouvert ou débouchant, formant une encoche (périphérique).
La forme et les dimensions du (premier) trou traversant sont configurées selon les techniques de l’art de manière à collecter efficacement et ment l’ensemble des rayonnements traversant le vitrage (pare-brise, lunette etc), notamment dans le cas du LIDAR ceux réfléchis issu d’une plage d’angle solide extérieure au véhicule et provenant de la zone en avant du véhicule que l’on cherche à capturer via le LIDAR.
Le (premier) trou traversant (et même le deuxième trou) peut avoir des coins arrondis.
Si le (premier) trou traversant est une encoche une partie de cette encoche sera masquée par le cadre du vitrage donc non fonctionnelle pour le système de vision infrarouge. Si le (premier) trou est fermé est trop près du bord il est en de même.
Si le (premier) trou traversant est fermé, le bord du trou traversant le plus proche de la tranche du vitrage (bord longitudinal supérieure de préférence et notamment dans une zone centrale) est distant de cette tranche du vitrage (de la deuxième feuille) de préférence d’au moins 2cm ou 3cm et mieux 5cm.
représente l’évolution de la déformation d’un capteur Fabry-Pérot, en montée et en descente, lors de la déformation d’une éprouvette de traction réalisée selon l’invention ;
représente une mesure optique de la longueur Lc ;
représente une éprouvette instrumentée dans une machine de traction.
Des étapes d’un mode de réalisation d’un procédé selon l’invention sont illustrées en figures 1A-1E, en vue d’intégrer ou d’incorporer un tube métallique contenant un capteur dans une pièce ou une partie métallique (ici : de l’acier ; mais on peut aussi mettre en œuvre Ti64 (alliage de titane, d’aluminium et de vanadium), ou du Cu, ou du Nb, ou du Cr, ou du W ou tout métal pouvant être utilisé pour une fabrication additive).
Un procédé selon l’invention peut mettre en œuvre la technique d’impression additive par fusion sur lit de poudre. Selon cette technique, le matériau sélectionné pour réaliser une pièce ou une partie métallique est déposé couche par couche, par exemple par une ou plusieurs buses contrôlées par ordinateur. Le matériau de chaque couche peut être mis en fusion par un faisceau laser ; d’autres techniques peuvent être utilisées pour réaliser l’étape de fusion dans le cadre de la présente invention, par exemple la technique de fabrication additive par faisceau d’électrons (EBM, ou « Electron Beam Melting »), ou par DED (« Directed Energy Deposition », ou « dépôt sous énergie concentrée »).). Chaque couche peut avoir par exemple une épaisseur comprise entre quelques micromètres et quelques dizaines de micromètres, par exemple comprise entre 10 µm et 500µm , cette épaisseur étant fonction du procédé, de la poudre et de la machine mis en œuvre. La pièce ou la partie métallique peut avoir été préalablement conçue par une technique de conception assistée par ordinateur (CAO). Des éléments complémentaires concernant cette technique d’impression additive par fusion sur lit de poudre peuvent être trouvés par exemple dans le document de N. Shahrubudina et al.: ”An Overview on 3D Printing Technology: Technological, Materials, Applications”, 2nd International Conference on Sustainable Materials Processing and Manufacturing (SMPM 2019), Procedia Manufacturing 35 (2019) 1286–1296, et dans les documents cités dans cet article.
Pour calculer la pénétration thermique δ de la chaleur apportée par le faisceau laser sur une couche on peut utiliser la formule suivante (tirée de l’ouvrage de R. Poprawe, Tailored light 2 : Laser Application Technology. Heidelberg, Springer, 2011), dans laquelle est le coefficient de diffusion thermique de l’acier choisi et t le temps : [Math 1] Cette formule est généralisable à d’autres métaux, en remplaçant le coefficient par le coefficient de diffusion thermique du matériau concerné.
Pour l’exemple d’application envisagée, une pénétration thermique de 60 μm est souhaitée, valeur qui correspond à 2 fois l’épaisseur de la couche de poudre qui sera déposée, ceci afin de garantir une bonne densité de la matière. De plus, d’une manière générale, une pénétration thermique qui correspond à 2 fois l’épaisseur de la couche de poudre déposée permet de ne pas endommager le capteur lorsque celui-ci est recouvert par le matériau de la pièce (voir la réalisation de la 2 e partie, ou partie haute, de la pièce, comme expliqué plus loin) .
L’évolution de la pénétration thermique δ en fonction du temps t d’exposition au laser (selon la formule EQ1 ci-dessus) est représentée en . Le temps d’exposition permet de définir la vitesse de passage du laser. Dans l’exemple choisi, pour une pénétration thermique de 60 μm, le temps d’exposition est de 82 μs. Ce temps d’exposition permet de définir la vitesse du laser.
Selon la technique mise en œuvre dans le cadre de la présente invention, le capteur comportant ici un élément sensible dans un tube métallique: - on réalise ( ) par impression additive, une 1 ère partie 2, dite partie basse, de la pièce, comportant un volume d’accueil 4 (un canal dans l’exemple illustré) comportant une ouverture supérieure 5 permettant d’accueillir un tube métallique 20 ( , sur laquelle on voit le capteur positionné dans la cavité 4), tout en laissant un espace entre chaque côté du tube et la matière déposée par impression additive, afin de former un bain de fusion comme expliqué ci-dessous . Le volume 4 définit donc une concavité dans la partie 2 de la pièce et a lui-même une forme convexe; il peut avoir, en coupe perpendiculaire à sa direction d’extension longitudinale, la forme d’une portion de cylindre ou d’une ellipse ; - on introduit ( ) le capteur dans ce volume d’accueil 4 le ; une distance ou un jeu d est maintenu entre la surface extérieure du tube et les bords 8, 10 du volume d’accueil 4, en fait les bords des couches de poudre; ce jeu est de préférence choisi pour correspondre à la largeur du bain de fusion (voir plus loin); il peut être par exemple de 50 µm de chaque côté du tube métallique ; de préférence, ce jeu tient compte des tolérances géométriques de la machine utilisée, qui est dans cet exemple une machine Trumpf TruPrint 1000. Puis on fixe le tube par soudure laser en quelques points 11, 13 le long de ce tube (voir et , cette dernière étant une vue de dessus); comme on le voit en et en , le tube dépasse au-dessus du niveau défini par la surface supérieure 3 de la 1 ère partie 2 ; - on réalise ( ) ensuite, par impression additive, une 2 ème partie 6, dite partie haute, de la pièce. Sur les couches déposées, le laser est balayé de manière perpendiculaire au tube métallique 20 : l’arrêt du laser à la certaine distance définie par le jeu latéral entre le tube et les bords 8, 10 du volume d’accueil 4 permet à la matière en fusion de couler dans ce dernier, ce qui conduit à la formation d’un bain de fusion de part et d’autre du tube métallique 20; en refroidissant, le métal du bain de fusion va venir s’accrocher d’une part sur le tube métallique et d’autre part sur les bords 8, 10 du volume d’accueil, plus précisément les bords des couches qui font face au tube 20. La liaison ainsi formée s’étend de manière continue le long du tube selon la direction d’extension de celui-ci ainsi qu’en hauteur. Le bain de fusion est généré après positionnement de la fibre dans le volume 4 et résulte de l’interaction entre le laser et la poudre métallique lorsqu’on réalise la partie haute.
Les mouvements du faisceau laser sur les différentes couches de la partie haute ou supérieure sont schématisés en et , qui sont les vues de dessus de la pièce qui contient le tube 20, la étant une vue détaillée d’une partie de la : - dans un premier temps, le faisceau laser balaye la matière selon un trajet perpendiculaire, et de préférence uniquement perpendiculaire, à la direction d’extension du tube 20 (figures 3A et 3B) ; ces balayages vont permettre, lorsque le laser arrive à proximité des bords 8, 10, de former le bain liquide, comme expliqué ci-dessus. Un balayage qui n’est pas perpendiculaire à la fibre entraîne un échauffement trop important de celle-ci et elle devient malléable : le capteur n’est plus utilisable ; - le faisceau laser est guidé de manière parallèle au tube 20 sur la première couche de l’impression qui vient recourir le tube ( ) ; ce passage parallèle (en fait : un unique passage parallèle) permet de consolider la liaison entre le tube et la pièce .
La illustre également la possibilité de plusieurs capteurs simultanément. Ici 4 capteurs sont représentés, mais leur nombre N peut être quelconque (N=1 ou N >1).
Il est possible d’optimiser la technique décrite ci-dessus pour assurer une meilleure liaison entre le tube 20 et la pièce ; en particulier, on peut ainsi réaliser un creux sous le capteur, dans lequel on peut introduire une feuille 15 de brasure (voir ) ; l’ensemble, incluant cette feuille, peut-être passé au four, par exemple à environ 700° C, pour faire fondre la feuille et réaliser une liaison entre la pièce et le tube .
A titre d’exemple, les paramètres retenus pour une mise en œuvre de l’invention sur de l’acier 316L sont les suivants (paramètres pouvant être modifiés en fonction des matériaux et/ou des machines utilisés ; dans cet exemple, laser est un laser ytterbium fibré de longueur d’onde 1064 nm) : Puissance = 80 W ; Vitesse de déplacement du laser en surface des couches = 642 mm.s - 1 ;
Espacement entre zones voisines de balayage du faisceau laser δ = 70 μm ; Hauteur de chaque couche de poudre = 30 μm ; Taille du spot laser = 30 μm.
On décrit maintenant la réalisation d’un capteur pouvant être utilisé dans le cadre de l’invention : il s’agit dans cet exemple d’un capteur Fabry-Pérot miniaturisé, qui permet de mesurer les contraintes mécaniques appliquées à la pièce dans laquelle le capteur est disposé. Ce type de capteur est fiable, précis et robuste ; (d’autres capteurs, peuvent - être utilisés, des exemples de ces autres capteurs sont donnés ci-dessus et dans la présente demande ; parmi eux : un réseau de Bragg, ou une fibre optique pour la mesure de température, et/ou des contraintes et/ou d’une dose d’irradiation (mesure par réflectométrie), et/ou un capteur de température et/ou un capteur chimique à base de fibre optique pour la mesure des gaz, et/ou du PH, et/ou de la corrosion…
Les céramiques de grenat assemblées peuvent être identiques. Par exemple, la première pièce et la deuxième pièce sont des céramiques de grenat de gallium gadolinium ou des céramiques de grenat de gallium ytterbium.
Les céramiques de grenat assemblées peuvent être différentes. Par exemple, la première pièce est une céramique de grenat de gallium gadolinium et la deuxième pièce est une céramique de grenat de gallium ytterbium, ou inversement.
Avantageusement, l’alliage d’apport est un alliage Ag-Cu contenant en outre de 1,75% à 4,5% en poids de titane.
Avantageusement, la composition massique de l’alliage d’apport est 63%Ag – 35.25 % Cu – 1.75% Ti, 70.56% Ag – 27.44% Cu – 2% Ti ou 68,8% Ag – 26,7% Cu – 4,5% Ti. De telles compositions sont, de préférence, utilisées pour les assemblages homogènes.
Avantageusement, la composition des brasures est supérieure à 2% en poids de titane, à savoir la composition est 70.56% Ag – 27.44% Cu – 2% Ti ou 68,8% Ag – 26,7% Cu – 4,5% Ti. De telles compositions sont, de préférence, utilisées pour les assemblages hétérogènes.
Avantageusement, l’étape c) est réalisée sous vide, sous atmosphère réductrice ou sous atmosphère inerte.
Avantageusement, lors de l’étape c), la température est maintenue à une température supérieure à la température du liquidus de l’alliage d’apport, pendant une durée comprise entre 15 secondes et 5 minutes et, de préférence, entre 1 minute et 3 minutes.
- être simple à mettre en œuvre : il n’y a pas besoin de mettre en œuvre d’étape de métallisation et il n’y a pas besoin de traitement particulier de la céramique (comme par exemple une étape pour augmenter la rugosité de surface de la céramique),
- pouvoir être mis en œuvre avec différentes brasures,
- pouvoir être mis en œuvre pour des assemblages homogènes ou des assemblages hétérogènes.
L’invention concerne également un assemblage obtenu selon le procédé précédemment décrit, comprenant successivement une première pièce en céramique de grenat de gallium, un alliage d’apport et une deuxième pièce en cuivre ou en céramique de grenat de gallium, l’alliage d’apport étant un alliage Ag-Cu contenant en outre de 0,5% à 6% en poids de titane, de préférence de 0,5% à 5% en poids de titane, et encore plus préférentiellement de 1,75% à 4,5% en poids de titane. Les teneurs supérieures à 2% en poids de titane sont préférées pour les assemblages hétérogènes.
Avantageusement, l’alliage d’apport est 63%Ag – 35.25 % Cu – 1.75% Ti, 70.56% Ag – 27.44% Cu – 2% Ti ou 68,8% Ag – 26,7% Cu – 4,5% Ti. Les teneurs supérieures à 2% en Ti sont préférées pour les brasages hétérogènes.
Avantageusement, la première pièce est une céramique de grenat de gallium gadolinium ou une céramique de grenat de gallium ytterbium et la deuxième pièce est en cuivre.
La brasure permet de solidariser les deux pièces l’une à l’autre.
L'assemblage obtenu présentant une bonne tenue mécanique. Il n’est pas détérioré lors de chocs thermiques de 300 K à 77K dans l’azote liquide.
Afin de limiter la profondeur P d’un évent, l’évent 20 débouche de préférence dans un dégagement 24 prévu dans la surface extérieure 14 de l’élément moulant. Un dégagement 24 offre un passage d’air plus important que l’évent 20. Un dégagement 24 ne débouche pas dans la surface intérieure moulante 12. Un dégagement s’étend seulement dans une partie de l’épaisseur E d’un élément moulant 10, l’épaisseur E étant la distance séparant la surface intérieure moulante 12 de la surface extérieure 14. La profondeur P d’un évent doit être suffisante pour éviter que la matière moulée flue au-delà de l’évent et s’accumule dans le dégagement 24.
Selon l’invention, le procédé de fabrication d’un élément moulant 10 comprend les étapes suivantes : a) fabrication additive de l’élément moulant 10 et de l’évent 20 simultanément, l’évent étant fabriqué avec au moins une dimension inférieure à sa valeur finale, et b) nettoyage et agrandissement de l’évent 20 à l’aide d’un procédé de retrait de matière par attaque chimique obtenue en plongeant l’élément moulant dans un bain chimique de manière à amener l’évent à ses dimensions finales et à réduire la rugosité de surface de l’évent.
Lors de l’étape a), l’élément moulant 10 et l’évent 20 sont de préférence fabriqués par un procédé de fabrication additif. Par exemple, l’élément moulant 10 et l’évent 20 sont fabriqués par un procédé de fabrication additif par dépôt de couches de poudre et fusion sélective des couches de poudre. De préférence, l’élément moulant 10 est fabriqué dans un alliage métallique. Par exemple, l’élément moulant 10 est fabriqué dans un acier de type maraging.
La fabrication additive par dépôt de lit de poudre et fusion sélective est un procédé de fabrication additif dans lequel un ou plusieurs objets sont fabriquées par la fusion sélective de différentes couches de poudre de fabrication additive superposées les unes sur les autres. La première couche de poudre est déposée sur un support tel un plateau, puis fusionnée sélectivement à l’aide d’une ou plusieurs sources d’énergie ou de chaleur selon une première section horizontale du ou des objets à fabriquer. Puis, une deuxième couche de poudre est déposée sur la première couche de poudre qui vient d’être fusionnée, et cette deuxième couche de poudre est fusionnée sélectivement à son tour, et ainsi de suite jusqu’à la dernière couche de poudre utile à la fabrication de la dernière section horizontale du ou des objets à fabriquer.
Dans la présente invention, la fusion sélective d’une couche de poudre est par exemple obtenue par le déplacement, dit balayage, du spot d’au moins un faisceau laser sur ladite couche de poudre.
Par exemple, l’élément moulant 10 et l’évent 20 sont fabriqués additivement sur un plateau de fabrication additive appartenant à une machine de fabrication additive par dépôt de lit de poudre et fusion sélective par faisceau laser. A l’issue de la fabrication additive, l’élément moulant 10 est solidaire du plateau de fabrication additive, notamment via des supports qui sont aussi fabriqués additivement sur ce plateau. Ces supports sont destinés à faciliter la séparation de l’élément moulant du plateau de fabrication additive et permettent aussi de supporter des parties de l’élément moulant qui seraient sinon en suspension au-dessus du plateau ou d’autres parties de l’élément moulant.
En vue de la mise en œuvre de l’étape b), l’élément moulant 10 est de préférence désolidarisé du plateau de fabrication additive, et éventuellement aussi de ces supports.
Lors de l’étape a), le procédé de fabrication selon l’invention prévoit de fabriquer l’évent avec au moins une dimension inférieure à sa valeur finale afin de permettre l’agrandissement et le nettoyage de l’évent lors de l’étape b) suivante.
Dans le cas où l’évent 20 prend la forme d’une fente 22, la fente est fabriquée avec une largeur l inférieure à sa largeur finale lors de l’étape a). La longueur L de la fente étant généralement beaucoup plus importante que sa largeur l, la fente est par exemple fabriquée avec une longueur sensiblement égale à sa longueur finale lors de l’étape a). La largeur l d’une fente 22 correspond à la plus petite dimension de l’ouverture créée par cette fente 22 dans la surface intérieure moulante 12. A l’inverse, la longueur L d’une fente 22 est la plus grande dimension de l’ouverture créée par cette fente 22 dans la surface intérieure moulante 12. Par exemple, une fente est fabriquée avec une longueur L de quelques millimètres à plusieurs centimètres.
Lors de l’étape b), le procédé de fabrication selon l’invention prévoit de nettoyer et d’agrandir l’évent 20 à l’aide d’un procédé de retrait de matière par attaque chimique obtenue en plongeant l’élément moulant dans un bain chimique de manière à amener l’évent à ses dimensions finales et à réduire la rugosité de surface de l’évent. Par réduire la rugosité de surface de l’évent, il est entendu réduire la rugosité des parois 26 de l’évent 20 situées dans l’épaisseur E de l’élément moulant. Ces parois sont rugueuses par exemple en raison de la réalisation de l’élément moulant par un procédé de fabrication additif, et par exemple en raison de la chaleur transmise par conduction par les parois de l’évent à la poudre présente dans l’évent pendant la fabrication additive et pouvant entraîner un frittage partiel de cette poudre.
Dans le cas où l’évent 20 prend la forme d’une fente 22, et que la fente 22 est fabriquée avec une largeur l inférieure à sa largeur finale lors de l’étape a), la largeur l de la fente est augmentée lors de l’étape b), comme l’illustrent les figures 2 et 3.
Par exemple, lorsque l’évent 20 prend la forme d’une fente 22, la fente est fabriquée avec une largeur l comprise entre 10 et 50 µm lors de l’étape a) et la largeur l de la fente est augmentée jusqu’à une valeur comprise entre 20 et 70 µm lors de l’étape b). Pour donner un ordre d’idées, une fente 22 a généralement une longueur L comprise entre 5 et 50 mm.
Par exemple, le procédé de retrait de matière par attaque chimique obtenue dans un bain chimique permet d’enlever de quelques micromètres à 30 micromètres de matière à une paroi 26 d’un évent. De plus, le procédé de retrait de matière par attaque chimique obtenue dans un bain chimique permet de réduire la rugosité d’une paroi 26 d’un évent.
Le procédé de retrait de matière par attaque chimique utilisé lors de l’étape b) est un procédé de traitement de surface. Ce procédé permet de retirer ion par ion le métal des surfaces de l’élément moulant.
Lors de la mise en œuvre de l’étape b), l’élément moulant 10 est de préférence totalement immergé dans un bain chimique.
Avantageusement, la ou les parois 26 rugueuses d’un évent sont des zones qui sont davantage érodées lors de l’étape b) que les autres parties moins rugueuses de l’élément moulant.
Par exemple, la couche d’arrachage peut être disposée directement au contact de la préforme fibreuse 22.
L’empilement de la comprend en outre une couche de séparation 24. Cette couche est toutefois facultative.
Dans un mode de réalisation, la couche de séparation 24 peut être disposée directement au contact de la préforme fibreuse 22, ou si une couche d’arrachage 23 est présente, directement au contact de la couche d’arrachage.
L’empilement comprend une première couche de drainage 25. Comme décrit précédemment, cette couche de drainage permet l’absorption des espèces volatiles et de l’excédent de matrice libéré lors de la consolidation de la préforme 22.
La première couche de drainage 25 peut être composée d’un tissu absorbant. La nature de la première couche de drainage 25 peut être choisie pour avoir une bonne compatibilité avec la matrice imprégnant les fibres de la préforme 22 et avec les espèces volatiles pouvant être générées lors de l’étape de consolidation.
Par exemple, dans le cas d’une matrice d’alumine, la première couche de drainage 25 peut être un feutre de fibres de polyester.
On ne sort pas du cadre de l’invention lorsque la couche de drainage 25 comprend une pluralité d’épaisseurs d’un tissu absorbant, par exemple d’un feutre de fibres de polyester.
Dans un mode de réalisation, la première couche de drainage 25 est disposée directement au contact de la couche de séparation 24.
L’empilement comprend en outre une couche barrière 27.
Comme décrit plus haut, la couche barrière 27 peut être traversée par les espèces gazeuses créées lors de l’étape de consolidation mais pas par les espèces liquides et solides.
Notamment, l’excédent de matrice qui est libéré par les fils de la préforme 21 lors de l’étape de consolidation ne peut pas traverser la couche barrière 27. En revanche, les espèces volatiles générées lors de l’étape de consolidation peuvent traverser la couche barrière 27.
L’empilement comprend en outre une deuxième couche de drainage 28. La deuxième couche de drainage est disposée au-dessus de la couche barrière 27, et il n’est ainsi pas possible pour l’excédent de matrice de saturer la deuxième couche de drainage 28.
Puisqu’elle n’est pas saturée par la matrice excédentaire, la deuxième couche de drainage 28 peut assurer sa fonction de drainage des espèces volatiles tout au long de l’étape de consolidation de la préforme.
Dans un empilement de l’invention, les deux fonctions des couches de drainage, à savoir l’absorption de l’excédent de matrice d’une part et la captation des espèces volatiles d’autre part, sont découplées.
La première couche de drainage 25 remplit le rôle d’absorption de l’excédent de matrice, tandis que la deuxième couche de drainage 28 assure la captation des espèces volatiles.
Ce découplage du rôle des couches de drainage 25, 28 est rendu possible par la couche barrière 27 qui empêche la deuxième couche de drainage 28 d’être saturée en matrice.
L’assemblage hétérogène grenat de gallium/cuivre présente une forte conductivité thermique.
Un tel assemblage est avantageusement utilisé en tant que noyau d’un réfrigérateur à désaimantation adiabatique (‘Adiabatic demagnetization refrigerator’ ou ADR).
L’invention concerne également un dispositif de refroidissement, par exemple un réfrigérateur à désaimantation adiabatique, comprenant un assemblage tel que défini précédemment.
représente de manière schématique, et en coupe, un assemblage comprenant deux pièces assemblées par brasage, selon un mode de réalisation particulier de l’invention.