INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Une variante de réalisation du dispositif de manutention 10 est représentée à la . Le dispositif de réalisation selon la variante de la diffère du dispositif de manutention 10 tel que décrit ci-avant en ce que l’armature centrale comprend deux branches 31 articulées l’une par rapport à l’autre par un pivot 32 selon un deuxième axe vertical Z2. Autrement dit, les branches s’entrecroisent avec le pivot 32 et agencé au niveau de l’intersection entre les branches 31. Chaque branche 31 s’étend entre une extrémité proximale et une extrémité distale. L’extrémité distale de chaque branche 31 est reliée à l’extrémité proximale 11a de l’un des bras 11. Le moyen de préhension manuelle comprend ici deux montants de direction 17 s’étendant verticalement entre une extrémité inférieure et une extrémité supérieure. L’extrémité inférieure de chaque montant de direction 17 est solidaire de l’une des branches 31. Aussi, les moyens de direction du dispositif de réalisation selon la variante de la comprennent une roulette de direction 18. La roulette de direction 18 est reliée au niveau de l’intersection entre les branches 31, ici sous les branches 31 selon la direction verticale.
Une telle configuration permet d’ajuster l’écartement entre lesdits au moins deux bras 11 selon la direction transversale Y en fonction de l’environnement dans lequel le dispositif est utilisé et/ou en fonction de l’article à transporter. Par exemple, l’écartement entre les deux bras 11 peut être ajusté pour permettre l’insertion des bras 11 entre deux montants d’un rayonnage dans une aire de stockage, notamment pour atteindre un chariot bloqué ou immobilisé sous un rayonnage.
Exemple 2 (selon l’invention) : Préparation de poudre de PA 12
On introduit dans le réacteur maintenu sous azote 2800 mL de solvant (coupe d’hydrocarbures paraffiniques dont la plage d’ébullition est comprise entre 145 et 160°C) puis successivement 919 g de lauryllactame (lactame 12), 15,0 g d’EBS et 3,2 g de silice (SIPERNAT 320DS). Après avoir mis en route l’agitation à 300 tr/min, on chauffe progressivement jusqu’à 105°C, puis on distille sous vide 360 mL de solvant afin d’entraîner par azéotropie toute trace d’eau qui pourrait être présente.
Après retour à la pression atmosphérique, on introduit alors rapidement sous azote le catalyseur anionique, 2,4 g d’hydrure de sodium à 60% en poids de pureté dans de l’huile et on augmente l'agitation à 550 tr/min, sous azote à 105°C pendant 30 minutes.
A l’aide d’une petite pompe doseuse, on réalise une injection continue dans le milieu réactionnel de l’activateur choisi, à savoir l’isocyanate de stéaryle (27,3 g dans 119,7 g de solvant) selon le programme suivant : 12 g/h de solution d’isocyanate de stéaryle pendant 180 minutes, puis 50 g/h de solution d’isocyanate de stéaryle pendant 133 minutes.
Parallèlement, la température est maintenue à 105°C pendant 313 minutes pendant l’injection, puis après la fin d'introduction de l'isocyanate le milieu réactionnel est chauffé à 150°C en 30 minutes et maintenue à cette température pendant 12 heures.
En fin de polymérisation, la poudre de polyamide est en dispersion dans le solvant de synthèse. Le milieu réactionnel est refroidi à 80°C afin de pouvoir vidanger le réacteur ; après séparation solide/liquide, la poudre de polyamide est placée à l’étuve à 75°C afin de la sécher du solvant.
Les particules de poudre de PA 12 obtenues ont un diamètre moyen en volume de 38 μm, une viscosité inhérente de 1,32 (g/100 g) -1 , une température de fusion de 184°C associée à une enthalpie de fusion de 112 J/g, et une température de cristallisation de 146°C.
La fenêtre de travail a été évaluée comme indiqué ci-dessus. Elle est de 166 à 172°C.
Exemple 3 (selon l’invention) : Préparation de poudre de PA 12/6
On introduit dans le réacteur maintenu sous azote 2800 mL de solvant (coupe d’hydrocarbures paraffiniques dont la plage d’ébullition est comprise entre 145 et 160°C), puis successivement 919 g de lauryllactame (lactame 12), 4,6 g de caprolactame (lactame 6), 14,0 g d’EBS et 4,2 g d’Orgasol ® 2001 UD Nat 1 (poudre de PA 12). Après avoir mis en route l’agitation à 300 tr/min, on chauffe progressivement jusqu’à 105°C, puis on distille sous vide 360 mL de solvant afin d’entraîner par azéotropie toute trace d’eau qui pourrait être présente.
Après retour à la pression atmosphérique, on introduit alors rapidement sous azote le catalyseur anionique, 3,9 g d’hydrure de sodium à 60 % en poids de pureté dans de l’huile et on augmente l'agitation à 550 tr/min, sous azote à 105°C pendant 30 minutes.
A l’aide d’une petite pompe doseuse, on réalise une injection continue dans le milieu réactionnel de l’activateur choisi, à savoir l’isocyanate de stéaryle (25,3 g dans 185,1 g de solvant) selon le programme suivant : 12 g/h de solution d’isocyanate de stéaryle pendant 180 minutes, puis 50 g/h de solution d’isocyanate de stéaryle pendant 210 minutes.
Parallèlement, la température est maintenue à 105°C pendant 390 minutes pendant l’injection, puis est montée à 150°C en 30 minutes et maintenue à cette température pendant 12 heures après la fin d'introduction de l'isocyanate.
Les particules de poudre de PA 12/6 obtenues ont un diamètre moyen en volume de 39 μm, une viscosité inhérente de 1,34 (g/100 g) -1 , une température de fusion de 183°C associée à une enthalpie de fusion de 109 J/g, et une température de cristallisation de 145°C.
La fenêtre de travail a été évaluée comme indiqué ci-dessus. Elle est de 164 à 172°C.
Le procédé de traitement de la poudre de prépolymère est décrit notamment dans la demande de brevet EP 1413595 A1.
En variante, la poudre de polyamide peut également être fabriquée par d’autres procédés connus en la matière, par exemple par polymérisation anionique précipitante telle que décrite par exemple dans EP 1 814 931 B1 ou FR 06.56024 B1.
La viscosité inhérente de la poudre de polyamide ainsi obtenue dépendra notamment des paramètres de la polycondensation, et dans le cas du procédé décrit, notamment de la polycondensation en phase solide.
Par ailleurs, on observera que la viscosité inhérente d’une poudre de polyamide peut augmenter lors du vieillissement de la poudre, c’est-à-dire notamment avec le temps d’exposition à la chaleur. La vitesse avec laquelle la viscosité inhérente d’une poudre de polyamide augmente dépend alors notamment de la température et par ailleurs de la présence éventuelle d’antioxydants ou de catalyseurs. Des catalyseurs peuvent être notamment des acides du phosphore, notamment l’acide hypophosphoreux, l’acide phosphoreux ainsi que l’acide phosphorique.
Comme évoqué plus haut, il est particulièrement préféré d’associer dans la composition une poudre de polyamide avec une poudre de polyamide recyclée, notamment ayant été utilisée dans l’impression 3D par frittage laser et ayant donc été exposée pendant un temps substantiel à une température proche de la température de fusion. Particulièrement avantageuse est une composition comprenant une poudre de polyamide avec une poudre du même polyamide recyclée.
Une telle composition de poudres de polyamide peut être notamment fabriquée en associant une poudre de polyamide vierge ayant les propriétés requises et une poudre de polyamide recyclée ayant les propriétés requises, la viscosité inhérente respective étant ajustés de sorte que l’écart de viscosité entre les poudres n’excède pas une certaine valeur.
Les additifs et/ou charges renforçantes peuvent être ajoutées au prépolymère, par mélange en fusion (compoundage) ou mélange à sec, entre l’étape (i) et (ii) du procédé. En alternative, ils peuvent être ajoutés à la composition ultérieurement, notamment par mélange à sec.
Lorsque le span d’une poudre est trop faible, il peut être augmenté en ajoutant des particules présentant une taille de particules plus fine ou plus grosse. Lorsqu’à l’inverse, le span d’une poudre est trop élevé, il peut être réduit en écartant les particules les plus fines ou les plus grosses, par exemple par tamisage ou définage.
D. Pièce susceptible d’être fabriquée L’utilisation d’une composition selon l’invention permet ainsi de fabriquer des pièces tridimensionnelles de bonne qualité, notamment de surface. En particulier, ces articles peuvent présenter une faible rugosité.
La composition de poudres de polyamide permet la fabrication additive par frittage de pièces qui présentent des propriétés, notamment de surface, et en particulier en termes de rugosité, au moins analogues aux pièces obtenues sinon supérieures comparé aux poudres de polyamide conventionnelles.
Selon la présente demande, la rugosité de l’objet fritté est évaluée au moyen d’un rugosimètre, notamment d’un rugosimètre sans contact comme par exemple une station de caractérisation des états de surface AltiSurf ® 500 d’AltiMet, en utilisant un capteur optique Alti Probe Optic avec une cadence de prise de points de 1000 Hz. La rugosité ainsi mesurée est exprimée par les paramètres habituels Ra qui désigne la rugosité moyenne arithmétique du profil et Rz qui résigne la rugosité maximale du profil.
Ainsi, l’objet fritté peut comprendre des particules de composition de poudres de polyamide telle que décrite ci-dessus, assemblées par fusion partielle, caractérisé en ce qu’il présente une rugosité de surface, telle que mesurée dans des conditions expliquées dans les exemples, caractérisée par un Rz < 50 µm et un Ra < 10 µm.
Sauf indication contraire, les pourcentages mentionnés sont des pourcentages en poids par rapport au poids de la composition finale.
Exemples A. Granulométrie Les poudres ont été caractérisées en termes de granulométrie au moyen d’un diffractomètre laser de type Insitec de Malvern avec un logiciel de type RT Sizer, selon la norme ISO 13320 : 2009.
La lumière d´un laser est envoyée sur les particules qui sont en mouvement dans l´air. Les particules diffusent et ré-emettent la lumière, les plus petites particules dispersant davantage la lumière que les grosses. La lumière diffractée (diffusée) est reçue par une série de photo-détecteurs placés à différents angles. Ceci va constituer l’image de diffraction de l´échantillon. Cette image est utilisée pour mesurer la taille des particules via la théorie de la dispersion de la lumière appelée théorie de Mie.
L’étage de détente 20 forme avantageusement un second prolongement du fourreau 4, qui communique directement avec le premier prolongement formé par l’étage de filtration 10. La plaque de détente 24 forme ainsi l’extrémité aval de l’enceinte 2, et donc la limite axiale aval de la zone pressurisée de ladite enceinte 2, et plus globalement du dispositif 1.
Tout comme la plaque de filtration 14, la plaque de détente 24 est de préférence pourvue d’une seconde couronne 26 annulaire qui forme une partie de la paroi de l’enceinte 2 et qui permet de fixer la plaque de détente 24 au fourreau 4, à la suite de l’étage de filtration 10. La paroi interne 26I de ladite seconde couronne délimite la superficie S24 de la face amont 24U de la plaque de détente 24 qui est mouillée par le coagulum de caoutchouc naturel en provenance de l’étage de filtration 10.
Le diamètre hydraulique Dh_24U de la face amont 24U de la plaque de détente 24, qui correspond ici au diamètre géométrique de la paroi interne 26I de la seconde couronne 26, sera de préférence compris entre d’une part une valeur minimale qui est au moins égale au diamètre jusqu’auquel on trouve effectivement des orifices de filtration 15 sur la plaque de filtration 14, c’est-à-dire au diamètre du cercle fictif circonscrit à l’ensemble des orifices de filtration 15, et d’autre part une valeur maximale qui est égale au diamètre hydraulique de la section S14 occupée par la face amont 14U de la plaque de filtration 14.
En reprenant l’exemple mentionné plus haut, selon lequel, de préférence suite à un fourreau 4 de diamètre compris entre 300 mm et 305 mm, on trouve une plaque de filtration dont le diamètre hydraulique Dh_14U vaut 360 mm, au sein de laquelle les orifices de filtration 15 se répartissent dans un cercle fictif de diamètre 340 mm, afin que les orifices de filtration 15 radialement les plus distants de l’axe principal Z2 restent en léger retrait radial de la paroi interne 16I de la première couronne 16, comme cela est notamment visible sur la figure 6A, alors le diamètre hydraulique Dh_24U de la face amont 24U de la plaque de détente 24 pourra être compris entre 340 mm (cercle circonscrit fictif) et 360 mm (Dh_14U), par exemple égal à 350 mm.
A titre indicatif, on observe que le taux d’humidité résiduel du caoutchouc naturel obtenu après l’opération de détente selon l’invention est compris entre 2 % et 8 % en poids.
Le nombre, la répartition spatiale et les dimensions des orifices de détente 25 sont bien entendus choisis de manière à ce que, comparativement à la plaque de filtration 14 qui cherche à maximiser le débit du coagulum de caoutchouc naturel et donc à minimiser les pertes de charge, la plaque de détente 24 exerce au contraire une fonction de retenue en ceci que ladite plaque de détente 24 a pour effet de freiner l’écoulement du coagulum de caoutchouc naturel en lui imposant une forte perte de charge, si bien que le coagulum de caoutchouc naturel conserve, au niveau de la face amont 24U de la plaque de détente 24, une pression élevée, et donc une importante énergie potentielle utile, qui sera mise à profit pour la détente. La plaque de détente 24 permet donc avantageusement de maintenir un fort gradient de pression entre sa face amont 24U, qui est exposée à la pression élevée qui règne dans l’enceinte 2, et sa face aval 24D, qui est exposée à une pression bien moindre, typiquement la pression atmosphérique ambiante, et soumet ainsi le coagulum de caoutchouc naturel qui s’échappe à travers les orifices de détente 25 à une détente quasi-instantanée et de forte amplitude, de fait adiabatique, qui provoque la vaporisation de l’eau contenue dans le coagulum de caoutchouc naturel.
A cet effet, les orifices de détente 25 sont agencés de telle manière que d’une part lesdits orifices de détente 25 présentent chacun une section de passage S25 qui est i) strictement inférieure à la section de référence S_ref des orifices de filtration 15 et ii) strictement supérieure à la section de passage S11 de la maille de filtrationM11 : S11 et que d’autre part lesdits orifices de détente 25 définissent dans leur ensemble une section totale de passage dont la superficie minimale, considérée dans un plan normal à l’axe principal, et dite « section de détente cumulée » S25_tot, est strictement inférieure à la section de filtration cumulée S15_tot : S25_tot < S15_tot
Ainsi, la surface évidée totale de la plaque de détente 24, qui permet le passage du coagulum de caoutchouc naturel à travers la plaque de détente 24, dans le sens de l’épaisseur E24 de ladite plaque de détente 24, est strictement inférieure à la surface évidée de la plaque de filtration 14 telle que procurée par les orifices de filtration 15, et est composée d’orifices de détente 25 plus petits que lesdits orifices de filtration 15.
A titre indicatif, le diamètre hydraulique Dh_25 de la plus petite section de passage de chacun des orifices de détente 25 est préférentiellement inférieur ou égal à 6 mm, de préférence compris entre 1 mm et 4 mm.
Cette finesse des orifices de détente 25 permet avantageusement à chaque orifice de détente 25 de créer, entre la face amont 24U et la face aval 24D de la plaque de détente 24, et plus particulièrement entre l’entrée dudit orifice de détente 25, qui s’ouvre sur l’enceinte 2 pressurisée, et la sortie dudit orifice de détente 25, qui communique avec l’atmosphère ambiante, un fort gradient de pression, propice à une détente efficace.
Les orifices de détente 25 peuvent prendre toute forme géométrique appropriée, et par exemple former des trous cylindriques, des trous oblongs, des fentes rectangulaires, etc. De préférence, par commodité de réalisation, les orifices de détente 25 sont formés par des trous cylindriques de base circulaire. Les axes de ces trous cylindriques de base circulaire sont de préférence parallèles entre eux. Les axes desdits trous cylindriques de base circulaire sont de préférence perpendiculaires aux faces amont 24U et aval 24D de la plaque de détente 24, et donc sensiblement voire exactement parallèles à l’axe principal Z2.
De façon particulièrement préférentielle, la majorité, et plus préférentiellement la totalité, des orifices de détente 25 seront identiques entre eux, c’est-à-dire présenteront une même forme et des dimensions identiques d’un orifice de détente 25 à l’autre, plus particulièrement un même diamètre Dh_25 et donc une même section de passage S25 d’un orifice de détente 25 à l’autre.
De façon préférentielle, les orifices de filtration 15 sont formés par des trous cylindriques de base circulaire dont le diamètre minimal est égal ou supérieur à un diamètre de référence D_ref prédéterminé, et les orifices de détente 25 sont formés par des trous cylindriques de base circulaire dont le diamètre minimal est strictement inférieur audit diamètre de référence D_ref, de préférence au moins deux fois inférieur, au moins trois fois inférieur, voire au moins cinq fois inférieur, audit diamètre de référence D_ref.
Les orifices de détente 25 sont donc particulièrement fins en comparaison des orifices de filtration 15, pour les raisons déjà détaillées plus haut selon lesquelles il est nécessaire que les orifices de filtration 15 gênent le moins possible l’écoulement du coagulum de caoutchouc naturel tandis que les orifices de détente 25 doivent freiner et contenir cet écoulement en respectant deux contraintes antinomiques, à savoir d’une part maintenir un gradient de pression suffisant à travers l’épaisseur de la plaque de détente 24 pour obtenir une détente efficace et d’autre part conserver un débit massique satisfaisant du caoutchouc naturel à travers la plaque de détente 24 .
Par convention, le diamètre de référence D_ref peut correspondre au plus petit diamètre observable parmi les orifices de filtration 15, c’est-à-dire au « seuil bas » définissant un orifice de filtration 15. En outre, on pourra également définir ledit diamètre de référence D_ref comme étant le diamètre hydraulique de la section de passage de référence S_ref, et donc le diamètre géométrique de ladite section de passage de référence S_ref lorsque ladite section de passage de référence S_ref est circulaire.
A titre indicatif, le diamètre de référence D_ref pourra être choisi entre 8 mm et 14 mm, et par exemple égal à 10 mm ou 12 mm.
En dimensionnant l’aube mobile de turbine 33 de manière à obtenir un paramètre au-dessus de la limite de conception associée, il est possible d’améliorer la performance de la turbine tout en garantissant la tenue mécanique de la pale à profil aérodynamique 333 de l’aube. Cela est rendu possible grâce à une optimisation de la conception du talon 334 et de la pale à profil aérodynamique 333 (forme en trois dimensions, choix des épaisseurs, masse) ainsi qu’une sélection du matériau du talon 334 et de la pale à profil aérodynamique 333.
Le rayon externe de vaine , le rayon interne de veine , le rayon de jante et l’épaisseur de jante sont choisis de telle sorte que : où et , étant en degrés Celsius (°C), étant en 10 6 rpm².m² et étant en 10 8 Newtons par mètre cube (10 8 N/m 3 ).
De préférence, le rayon externe de veine , le rayon interne de veine , le rayon de jante et l’épaisseur de jante sont choisis de telle sorte que : où et , étant en degrés Celsius (°C), étant en 10 6 rpm².m² et étant en 10 8 Newtons par mètre cube (10 8 N/m 3 ).
De préférence, le rayon externe de veine , le rayon interne de veine , le rayon de jante et l’épaisseur de jante sont choisis de telle sorte que .
En dimensionnant l’aube mobile de turbine 33 de manière à obtenir un rapport au-dessus de la limite de conception associée, il est possible d’améliorer la performance de la turbine tout en garantissant la tenue mécanique de l’aube mobile de turbine 33. Cela est rendu possible grâce à une optimisation de la conception du talon 334, de la pale à profile aérodynamique 333 et du pied 332 (forme en trois dimensions, choix des épaisseurs, masse) ainsi qu’une sélection du matériau du talon 334, de la pale à profil aérodynamique 333 et du pied 332.
De préférence, le rayon externe de veine et le rayon interne de veine sont choisis de telle sorte que : où , et , étant en 10 6 rpm².m².
L’invention concerne également une poudre obtenue par, ou susceptible d’être obtenue par, un procédé tel que décrit ci-dessus.
La poudre de polyamide a de préférence un diamètre moyen en volume de 10 à 100 µm, de préférence de 20 à 80 µm, de préférence encore de 25 à 60 µm, plus préférentiellement de 30 à 50 µm. Dans des modes de réalisation le diamètre moyen en volume de la poudre vaut de 10 à 20 µm, ou de 20 à 30 µm, ou de 30 à 35 µm, ou de 35 à 40 µm ou de 40 à 45µm, ou de 45 à 50 µm, ou de 50 à 60 µm, ou de 60 à 70 µm, ou de 70 à 80 µm, ou de 80 à 90 µm, ou de 90 à 100 µm. Le diamètre moyen en volume de la poudre peut être déterminé comme décrit ci-dessus.
De préférence, l’écart de température Tf-Tc de la poudre vaut au moins 20°C, de préférence encore au moins 25°C, de préférence encore au moins 28°C, plus préférentiellement au moins 30°C, encore plus préférentiellement au moins 33°C. Les températures de cristallisation et de fusion peuvent être mesurées selon la norme ISO 11357-3:2018 Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) – Partie 3.
La poudre de polyamide peut avoir une viscosité inhérente de 0,8 à 1,7 (g/100 g) -1 , de préférence de 1,0 à 1,5 (g/100 g) -1 . La viscosité inhérente est mesurée selon la norme ISO 307:2019, de préférence dans un viscosimètre de type Ubbelohde, excepté qu’on utilise comme solvant le m-crésol et une température de 20°C. La viscosité inhérente a la dimension de l’inverse d’une concentration et est égale au logarithme népérien de la viscosité relative, le tout divisé par la concentration de polymère dissous dans le solvant.
Utilisation de la poudre L’invention concerne aussi l’utilisation d’une poudre de polyamide telle que décrite ci-dessus pour la fabrication (ou construction) d’un article tridimensionnel.
La poudre de polyamide selon l’invention peut être utilisée dans un procédé d’impression 3D. Par « impression 3D » ou « fabrication additive » au sens de l’invention, on entend tout procédé de fabrication de pièces en volume par ajout ou agglomération de poudre, couche par couche. Par « impression 3D » ou « fabrication additive » au sens de l’invention, on entend également les technologies de frittage sélectif utilisant un absorbeur, notamment les technologies connues sous les noms « High Speed Sintering » (HSS) et « Multi-Jet Fusion » (MJF).
De préférence, la poudre de polyamide selon l’invention est utilisée dans un procédé de fabrication d’objet tridimensionnel par agglomération de la poudre par fusion en utilisant un rayonnement ou procédé de frittage sélectif. Le terme « frittage » dans le présent texte inclut tous les procédés d’impression 3D par agglomération de la poudre par fusion, quel que soit le type de rayonnement.
Plus particulièrement, le procédé de fabrication d’objet 3D selon l’invention comprend : le dépôt, de préférence sous forme d’une couche, de la poudre selon l’invention ; et le frittage de la poudre, de préférence au moyen d’un rayon rayonnement électromagnétique.
De préférence, les étapes a) et b) sont répétées, de manière à former l’article tridimensionnel.
La couche déposée à l’étape a) est de préférence chauffée à une température appelée température de construction. Le terme « température de construction » (appelé aussi « température du lit de poudre ») désigne la température à laquelle le lit de poudre, d’une couche constitutive d’un objet tridimensionnel en construction, est chauffé pendant le procédé de frittage couche-par-couche de la poudre. Cette température est inférieure à la température de fusion du polyamide et supérieure à la température de cristallisation du polyamide et, de manière très préférée, elle est incluse dans la fenêtre de travail de la poudre de polyamide.
Le procédé de fabrication d’objet 3D selon l’invention peut comprendre une étape de fabrication de la poudre utilisée dans l’étape a) selon un procédé tel que décrit ci-dessus.