INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le terme « transparent » par rapport à une composition transparente indique que la composition a une transmittance d’au moins 80 % à une longueur d’onde de 600 nm, mesurée par exemple à l’aide d’un spectromètre UV-visible Lambda 40. Les compositions peuvent avoir, par exemple, une transmittance d’au moins 80 %, d’au moins 90 % ou d’au moins 95 % à une longueur d’onde de 600 nm, mesurée, par exemple, à l’aide d’un spectromètre UV-visible Lambda 40. Le terme « clair » est interchangeable avec le terme « transparent » aux fins de la présente divulgation. Une personne peut typiquement voir à travers une composition transparente, par exemple, et lire le texte de l’autre côté d’une bouteille en verre clair ou en plastique clair contenant la composition.
Le terme « translucide » par rapport à une composition translucide indique que la composition a une transmittance d’au moins 50 % à une longueur d’onde de 600 nm, mesurée par exemple à l’aide d’un spectromètre UV-visible Lambda 40. Une personne ne peut probablement pas voir à travers une composition translucide, par exemple, et lire le texte de l’autre côté d’une bouteille en verre clair ou en plastique clair contenant la composition. Au lieu de cela, le texte est habituellement flou et difficile sinon impossible à lire, toutefois le mouvement et la structure peuvent normalement être identifiés.
Le terme « opaque » par rapport à une composition opaque indique que la composition n’est pas transparente ou translucide, à savoir, a une transmittance de moins de 50 % à une longueur d’onde de 600 nm, par exemple mesurée par exemple à l’aide d’un spectromètre UV-visible Lambda 40.
Toutes les plages et valeurs divulguées ici sont inclusives et combinables. Par exemple, toute valeur ou tout point décrit dans le présent document qui se situe à l’intérieur d’une plage décrite dans le présent document peut servir de valeur minimale ou maximale pour déduire une sous-plage, etc. De plus, toutes les plages fournies sont censées inclure chaque plage spécifique à l’intérieur des plages données, ainsi qu’une combinaison de sous-plages intermédiaires. Ainsi, une plage de 1 à 5 inclut spécifiquement 1, 2, 3, 4 et 5, ainsi que des sous-plages telles que 2-5, 3-5, 2-3, 2-4, 1-4, etc.
À part dans les exemples fonctionnels, ou sauf indication contraire, tous les nombres exprimant des quantités d’ingrédients et/ou des conditions réactionnelles s’entendent comme étant modifiés en toute circonstance par le terme « environ », signifiant à +/- 5 % près le nombre indiqué.
Telle qu’utilisée ici, l’expression « au moins un » est interchangeable avec « un ou plusieurs » et inclut donc les composants individuels ainsi que les mélanges/combinaisons.
L’expression « sensiblement exempt » ou « essentiellement exempt » telle qu’utilisée dans le présent document signifie que moins d’environ 5 % en poids d’un matériau spécifique est ajouté à une composition, par rapport au poids total des compositions. Néanmoins, les compositions peuvent inclure moins d’environ 2 % en poids, moins d’environ 1 % en poids, moins d’environ 0,5 % en poids, moins d’environ 0,1 % en poids, moins de 0,01 % en poids, ou rien du matériau spécifié.
Tout au long de la divulgation, le terme « une combinaison de ceux-ci » (ou un mélange de ceux-ci) peut être utilisé, après une liste d’éléments comme le montre l’exemple suivant où les lettres A à F représentent les éléments : « un ou plusieurs éléments sélectionnés dans le groupe consistant en A, B, C, D, E, F, et une combinaison de ceux-ci ». Le terme « une combinaison de ceux-ci » n’exige pas que la combinaison inclue tous les éléments A, B, C, D, E et F (bien que tous les éléments A, B, C, D, E et F puissent être inclus). Il indique plutôt qu’une combinaison de deux ou plus des éléments A, B, C, D, E et F peut être incluse. En d’autres termes, il est équivalent à la formulation « un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe consistant en A, B, C, D, E, F, et une combinaison de deux ou plus de A, B, C, D, E et F ».
De même, l’expression « un sel de celui-ci » se rapporte également aux « sels de celui-ci ». Ainsi, lorsque la divulgation fait référence à « un élément sélectionné dans le groupe constitué de A, B, C, D, E, F, un sel de ceux-ci, ou une combinaison de ceux-ci », elle indique qu’un ou plusieurs de A, B, C, D et F peuvent être inclus, un ou plusieurs d’un sel de A, d’un sel de B, d’un sel de C, d’un sel de D, d’un sel de E et d’un sel de F peuvent être inclus, ou une combinaison de deux quelconques de A, B, C, D, E, F, d’un sel de A, d’un sel de B, d’un sel de C, d’un sel de D, d’un sel de E et d’un sel de F peuvent être inclus.
Les sels auxquels il est fait référence tout au long de la divulgation peuvent inclure des sels ayant un contre-ion tel qu’un métal alcalin, un métal alcalino-terreux ou un contre-ion ammonium. Cette liste de contre-ions n’est toutefois pas limitative.
Certains des composés évoqués tout au long de la divulgation peuvent être sous la forme d’un sel dans la composition ou ajoutés à la composition sous la forme d’un sel (et se dissocier dans la composition). Ainsi, tous les composés et quantités de composés portent à la fois sur la forme de sel du composé et sur la forme dissociée du composé. En d’autres termes, même si l’expression « un sel de celui-ci » n’est pas spécifiquement ou expressément indiquée par rapport aux ingrédients qui peuvent former des sels ou sont disponibles en tant que sels, il est entendu que la forme de sel du composé est incluse.
L’expression « inclusif » pour une plage de concentrations signifie que les limites de cette plage sont incluses dans l’intervalle défini.
L’exemple 19 est le procédé de l’exemple ou des exemples 18, dans lequel le chauffage de la poudre de l’élément exclut un traitement thermique post-dépôt de sorte que l’intégrité de la microstructure est maintenue.
L’exemple 20 est le procédé de l’exemple ou des exemples 13, dans lequel le dépôt de l’alliage sur la surface externe du substrat métallique comporte une fusion sélective par laser, un frittage sélectif par laser, une fusion par faisceau d’électrons ou une pulvérisation à froid.
La description qui précède de certains exemples, y compris les exemples illustrés, n’a été présentée qu’à des fins d’illustration et de description et n’est pas destinée à être exhaustive ni à limiter la divulgation aux formes précises décrites. De nombreuses modifications, adaptations et utilisations de celles-ci seront évidentes pour l’homme du métier sans sortir du cadre de la divulgation.
Bain de polissage chimique pour titane et alliages de titane, et procédé utilisant un tel bain La présente invention concerne généralement le domaine du traitement de surface de pièces en titane ou en alliage de titane, et notamment le domaine du polissage de pièces en titane ou en alliage de titane. L’invention est particulièrement destinée au polissage des pièces réalisées par fabrication additive.
Etat de la technique La fabrication additive ou impression 3D constitue un axe majeur de la R&D en France et dans le monde permettant de produire des pièces polymères ou métalliques tridimensionnelles à partir de poudres. De par le mode d’élaboration par fusions successives de poudres, les procédés de fabrication additive permettent de produire des pièces de géométries complexes mais également d’envisager la production de nouvelles nuances d’alliages non accessibles par métallurgie traditionnelle tout en limitant les quantités de matière première nécessaires. La fabrication additive est une technologie particulièrement intéressante pour les industries aérospatiales, automobiles ou navales dans l’optique d’améliorer la performance et l’allégement des structures. Cependant, les procédés de fabrication additive dits sur lit de poudre conduisent intrinsèquement à la création de pièces dont l’état de surface final présente les stigmates d’une élaboration à partir de poudres avec, en particulier, des rugosités de surface (exprimée par le paramètre Ra) comprises entre 5 et 25 µm selon les procédés, soit sensiblement supérieure à la rugosité d’une pièce usinée (de l’ordre de quelques microns). D’autre part, les pièces produites sont généralement caractérisées par la présence de particules partiellement fondues en extrême surface pouvant présenter un risque de détachement en service et dégrader ainsi les performances de ces pièces (obturation de canalisations, entrainement de particules dans les systèmes hydrauliques, diminution des propriétés mécaniques statiques et dynamiques,…).
Il est donc nécessaire de diminuer la rugosité des pièces issues de fabrication additive, mais également d’éliminer les irrégularités de surface et prévenir ainsi le risque de décollement de particules/corps étrangers de la surface en service, qui pourrait générer des problèmes fonctionnels en lien avec l’utilisation de ces pièces. L’amélioration de l’état de surface des pièces produites pourra également permettre d’améliorer certaines performances en termes de résistance à la fatigue et à la corrosion, ou encore d’écoulement sur les surfaces pour les applications hydrauliques.
Aujourd’hui, une telle étape de post-traitement représente un verrou technologique majeur pour le développement de pièces métalliques fonctionnelles issues de fabrication additive à caractéristiques maîtrisées et reproductibles.
Différents procédés de polissage existent tels que l’électropolissage ou le polissage plasma ou laser mais ces procédés nécessitent l’utilisation de courant voire de lasers avec un coût induit élevé. De plus l’utilisation de laser ou le travail avec des intensités électriques élevées nécessitent une protection particulière des opérateurs. Enfin ces procédés complexes ont besoin d’une maîtrise fine de leurs paramètres. Concernant les bains d’électropolissage, ils sont aussi difficiles à gérer car ils sont très hygroscopiques et des étapes de déshydratation sont nécessaires périodiquement.
Les procédés de polissage dits chimiques consistant à immerger la pièce à traiter dans un bain, appelé bain de polissage chimique, contenant des composés acides ou basiques ainsi que des agents oxydants, sans application d'un courant électrique ou d'un laser, sont plus simples à mettre en œuvre.
Un exemple d’un procédé de polissage chimique est décrit par exemple dans le document CN 105 297 026 A, qui divulgue l’utilisation d’un bain comprenant au moins une huile végétale, deux agents oxydants sous forme d’acide nitrique et de peroxyde d’hydrogène, et un agent complexant sous forme d’acide fluorhydrique. Outre sa complexité, ce bain présente l’inconvénient d’utiliser des oxydants et complexant forts du titane, qui attaquent rapidement la surface d’une pièce en titane à polir, et la frontière entre polissage et usinage lors de l’utilisation d’un tel bain est faible. De plus, il nécessite de manipuler de l’acide fluorhydrique, qui est extrêmement corrosif et toxique, et la mise en place d’un tel bain de polissage nécessite donc la mise en place de mesures de protections particulières des opérateurs.
L’objectif de l’invention est de fournir un bain de polissage pour pièces en titane ou en alliage de titane, qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui permette d’obtenir une surface présentant une rugosité moyenne (exprimée par le paramètre Sa) typiquement inférieure à 4 ou 5 μm et un enlèvement de matière limité, typiquement moins de 300 à 350 μm.
Description générale de l’invention Avec cet objectif en tête, la présente invention concerne un bain de polissage chimique pour pièces en titane et alliages de titane, et un procédé utilisant un tel bain.
Le polissage chimique a pour objectif de réduire la rugosité de surface d’une pièce métallique, par le biais d’une opération de dissolution sélective d’une couche de matière d’épaisseur variable, pouvant aller de la dizaine de nanomètre à plusieurs dizaines de micromètres. Cet enlèvement de matière se fait par voie chimique, en employant des réactifs qui peuvent être de nature acides ou basiques, mais également posséder des propriétés oxydantes. Il est à noter que la dissolution provoquée par le procédé de polissage chimique a un impact direct sur l’aspect dimensionnel de la pièce même si cela n’est pas l’objectif recherché, ce qui le différencie du procédé d’usinage chimique dont le seul objectif est de réduire les côtes de la pièce (plusieurs dizaines ou centaines de microns), de sorte d’atteindre une valeur cible.
Le principe du polissage chimique est aussi différent de celui du décapage chimique, qui s’apparente davantage au procédé d’usinage chimique. En effet, le décapage chimique a pour objectif l’élimination d’une couche d’oxyde, dont l’épaisseur est de l’ordre de quelques microns, sans impacter les caractéristiques dimensionnelles de la pièce et sa rugosité de surface mais permettant de favoriser l’accroche du traitement de surface appliqué ultérieurement.
Une différence peut également être notée par rapport aux étapes de dégraissage/décontamination chimique, dont le but est de solubiliser des espèces chimiques adsorbées en surface du matériau à traiter. Aucun impact sur les caractéristiques dimensionnelles de la pièce n’est observé dans ce dernier cas.
Ainsi, dans le présent texte, on entend par polissage le fait de diminuer la rugosité de surface d'une pièce, en modifiant le moins possible ses dimensions.
- une réception par des moyens de réception du capteur temps de vol d’une quantité de photons de rayonnement optique réfléchi par ledit au moins un objet,
- une mesure par des moyens de mesure du capteur temps de vol d’une quantité de photons et d’une distance entre le capteur temps de vol et ledit au moins un objet,
- une analyse de la quantité de photons détectés et de la distance associée de façon à déterminer la présence d’au moins un objet dans la zone de détection du capteur temps de vol.
Il est donc proposé un capteur temps de vol utilisant un algorithme de détection d’objets basé sur une analyse de deux types de données de mesure distinctes : une quantité de photons détectée par le capteur lors de la réception du rayonnement optique réfléchi et une distance calculée à partir du temps écoulé entre l’émission et la réception du rayonnement optique. L’analyse met en relation les deux types de données de sorte que les valeurs de ces données coïncident lors de l’apparition d’un objet dans la zone de détection.
La mesure de la quantité de photons du rayonnement réfléchi et l’association de cette quantité à la distance mesurée permettent d’améliorer la précision de la détection de l’objet dans la zone de détection. En effet, la quantité de photon du rayonnement réfléchi donne également une information sur la position de l’objet, à savoir si celui-ci est plus ou moins proche du capteur, et varie également en fonction de la nature de l’objet, notamment en raison du matériau de l’objet qui peut influer sur ses propriétés de réflexion optique. Lorsque le rayonnement est réfléchi par un objet proche du capteur par exemple, la quantité de photons provenant du rayonnement réfléchi par l’objet est relativement élevée puisque les photons sont quasiment tous détectés par le capteur. Autrement dit, le rapport entre le nombre de photons reçus et le nombre de photons émis est proche de 1 sur des courtes distances entre le capteur et l’objet et diminue sur des plus longues distances.
Lorsqu’un objet est situé proche d’une paroi, l’analyse de la quantité de photons détectés et la distance mesurée permet de différentier l’objet de la paroi.
Par ailleurs, l’utilisation d’un capteur temps de vol présente des avantages en termes d’intégration qui est moins complexe qu’avec d’autres capteurs photoniques, de compensation en température, de consommation d’énergie et de taux de détection puisque le capteur temps de vol peut permettre de détecter des objets de taille réduite. Le capteur temps de vol peut par exemple détecter des objets de faibles dimensions, tels qu’une pièce de monnaie lorsque la tranche de la pièce est située en regard du capteur, la pièce pouvant présenter une largeur d’environ 11 mm et une épaisseur d’environ 1,5 mm. Le capteur temps de vol peut également détecter des objets plus petits qu’une pièce de monnaie, tels que des particules de poussières.
La méthode de détection met donc à profit un capteur reconnu pour son champ de vision étendu et sa capacité à mesurer plusieurs paramètres d’un rayonnement optique pour améliorer la fiabilité de la détection.
Selon un mode de mise en œuvre, l’analyse de la quantité de photons associée à la distance mesurée comprend un stockage successif de N valeurs de quantités de photons et de distances associées, un calcul d’un indicateur de tendance centrale de quantité de photons à partir des N quantités de photons, et un calcul d’un indicateur de tendance centrale de distance de sorte que ledit au moins un objet est détecté selon lesdits indicateurs de tendance centrale calculées.
L’indicateur de tendance centrale, tel que la moyenne ou la médiane, correspond à une valeur statistique permettant de faire une estimation relativement précise de la position de l’objet à détecter selon une suite de valeur de quantités de photons et de distances mesurées. Les indicateurs de tendance centrale peuvent être calculées sur un nombre N de quantités de photons et de distances mesurées successivement sur une fenêtre temporelle, c’est-à-dire un intervalle de temps donné, qui peut être glissante. L’intervalle de temps peut être plus ou moins long suivant le nombre N de valeurs de quantité de photons et de distance mesurées qu’on souhaite stocker et prendre en compte dans le calcul des indicateurs de tendance centrale. Un nombre N élevé permet de limiter des valeurs aberrantes de certaines données de mesure générées dans le même intervalle de temps et donc de ne pas produire un résultat erroné sur la détection d’objets dans la zone de détection.
Selon un mode de mise en œuvre, ledit au moins un objet est détecté lorsque l’indicateur de tendance centrale de distance est compris dans l’intervalle de distance et lorsque l’indicateur de tendance centrale de quantités de photons est compris dans un intervalle de quantités de photons
L’intervalle de distances comprend des valeurs de distance lorsqu’aucun objet n’est présent dans la zone de détection. Ces valeurs correspondent généralement à des objets ne présentant aucun intérêt à être détectés. L’intervalle de distances permet donc d’exclure ces objets de la détection par le capteur temps de vol.
Le capteur peut être paramétré afin de définir des intervalles de distances et de quantités de photons pour lesquelles on suppose qu’un objet est détecté ou non dans la zone de détection.
Selon un mode de mise en œuvre, ledit au moins un objet étant détecté lorsque l’indicateur de tendance centrale de distance est inférieur à une première distance.
Un objet relativement proche du capteur temps de vol peut être détecté de façon fiable à partir de la distance mesurée, quelque soit la quantité de photon à laquelle cette distance est associée.
Selon un mode de mise en œuvre, l’indicateur de tendance centrale de quantités de photons est une médiane des N quantités de photons et l’indicateur de tendance centrale de distance est une médiane des N distances associées.
Le principe de développement de la canule courbée 504 est le suivant. Les différentes configurations tridimensionnelles des alvéoles présentes dans la structure de stockage sont modélisées. On détermine pour chaque configuration les zones à nettoyer. Le robot et son bras (ou autre mécanisme) sont modélisés. La forme de la canule courbée 504 est déterminée de sorte à maximiser les zones à nettoyer atteignable par l’extrémité de la canule courbée 504. Il s’agit ainsi de maximiser la surface à nettoyer qui sera effectivement nettoyée, avec pour objectif que toutes les surfaces à nettoyer le soient.
Cette maximisation peut être réalisée pour chaque configuration d’alvéole ou pour l’ensemble de la structure. Par exemple, si certaines configurations d’alvéole sont moins présentes en nombre que d’autres configurations dans la structure de stockage, il est possible de pondérer l’importance des diverses configurations. En d’autres termes, il est possible de privilégier le nettoyage complet ou presque des alvéoles ayant les configurations les plus courantes au détriment de la surface nettoyée pour les alvéoles dont la configuration est moins fréquente, par exemple pour maximiser la surface totale nettoyée sur l’ensemble de la structure de stockage.
Dans l’exemple ici représenté, le robot est configuré pour nettoyer par simple aspiration. Selon d’autres dispositions de l’invention, l’extrémité du bras 503, à savoir l’extrémité de la canule courbée 504 si le robot comporte une telle canule, peut être équipé d’une brosse. Cette brosse peut être fixe, le bras permettant d’assurer un balayage à l’aide de la brosse. Alternativement cette brosse peut être motorisée. Il peut s’agir par exemple d’une brosse rotative, pouvant être avantageusement actionnée dans les deux sens de rotation, pour assurer un brossage en va-et-vient d’une zone à nettoyer.
Le robot 5 comporte une ou plusieurs centrales d’aspiration 505. La ou les centrales d’aspirations sont liées à la canule courbée 504 par l’extrémité de laquelle est réalisée l’aspiration. La liaison fluidique entre la ou les centrales d’aspiration et la canule courbée peut se faire à l’intérieur ou à l’extérieur du bras 503, par exemple à l’aide d’un tuyau souple. Dans l’exemple représenté, deux centrales d’aspiration 505 sont présentes. Les centrales d’aspiration peuvent être formées d’aspirateurs industriels classiques. Selon divers modes de réalisation, les centrales d’aspiration 505 peuvent être utilisées simultanément, par exemple pour augmenter la dépression en sortie de canule courbée 504, ou l’une après l’autre (par exemple dès qu’un réservoir de poussière d’une centrale d’aspiration est plein, une autre est utilisée).
Le robot est avantageusement alimenté par un ensemble de batteries 506. Différentes technologies de batterie, en particulier différentes chimies de batterie peuvent être utilisées. Dans le cadre de la présente invention, le robot étant d’usage industriel et transporté par un système de transport indépendant du robot, une technologie de batterie fiable sera généralement préférée, à savoir une technologie posant peu de problématiques de sécurité (surchauffe, etc.), et ayant une grande durée de vie, comparativement à des technologies pouvant avoir une meilleure énergie massique mais étant moins fiables, et/ou susceptibles de présenter des risques sécuritaires en cas de chute, le robot étant employé dans une structure verticale de stockage.
Un ensemble de batteries au plomb peut par exemple être utilisé.
Le robot 5 comporte un dispositif d’acquisition 507. Le dispositif d’acquisition est un dispositif permettant de capter et d’acquérir des informations sur la configuration tridimensionnelle d’au moins une zone de l’environnement du robot 5. Par informations sur la configuration tridimensionnelle, on entend des informations permettant de reconstituer la forme tridimensionnelle d’une partie de l’environnement du robot 5. Il peut s’agir d’un nuage de points correspondant à un signal brut ou post-traité. Par environnement du robot, il est entendu les éléments qui entourent le robot, visibles en ligne directe par le dispositif d’acquisition. On peut ainsi parler de l’environnement « immédiat » du robot.
Le dispositif d’acquisition peut ainsi comporter avantageusement une caméra tridimensionnelle par exemple du type « temps de vol » (traduction de l’expression anglophone « time of flight » désignant ce type de caméras, également désignées par l’acronyme correspondant « TOF »). La technologie temps de vol, fondée sur le temps de réflexion d’un rayonnement (typiquement infra-rouge), associe à chaque pixel du champ de vision du capteur une distance au capteur. Une « image » de distances, ou champ de profondeurs, est ainsi obtenue, et correspond à la représentation tridimensionnelle des éléments visibles en ligne directe depuis le capteur.
D’autres technologies d’acquisitions d’information, par exemple par stéréophotographie, ou de type scanner tridimensionnel, peuvent être employées.