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EP4648913A1 - Un système de fabrication additive par jet de liant - Google Patents

Un système de fabrication additive par jet de liant

Info

Publication number
EP4648913A1
EP4648913A1 EP23843989.7A EP23843989A EP4648913A1 EP 4648913 A1 EP4648913 A1 EP 4648913A1 EP 23843989 A EP23843989 A EP 23843989A EP 4648913 A1 EP4648913 A1 EP 4648913A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wall
manufacturing
orifices
perforated wall
perforated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23843989.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Karine NGUYEN
Pierre Jean SALLOT
Gautier HUSER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran SA
Original Assignee
Safran SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran SA filed Critical Safran SA
Publication of EP4648913A1 publication Critical patent/EP4648913A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B22F10/14—Formation of a green body by jetting of binder onto a bed of metal powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B22F10/68—Cleaning or washing
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    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/30—Platforms or substrates
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    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/40—Moulds; Cores; Mandrels characterised by means for modifying the properties of the moulding material
    • B28B7/46—Moulds; Cores; Mandrels characterised by means for modifying the properties of the moulding material for humidifying or dehumidifying
    • B28B7/465—Applying setting liquid to dry mixtures
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245—Platforms or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
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    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
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    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber

Definitions

  • the present disclosure relates to the field of additive manufacturing of parts. More precisely, this document concerns a system and a process for additive manufacturing by deposition of a bed of metallic or ceramic powder, in particular for the aeronautics field, for example for the manufacture of turbomachine parts.
  • binder jetting manufacturing also referred to as “binder jetting” in English
  • FIGs 1 A and 1 B schematically illustrate a partial sectional view of a binder jet additive manufacturing machine respectively with two parts manufacturing stages 6.
  • the binder jet additive manufacturing process consists successively of a step of depositing a layer of powder 7 on a manufacturing plate 5 followed by a step of selective projection of a liquid binder by a nozzle in order to solidify (by polymerization of binder) a section of the part 6 in the manufacturing plan.
  • the manufacturing plane is substantially perpendicular to a vertical axis Z corresponding to the direction of manufacturing.
  • the powder layer 7 is in particular spread transversely on the manufacturing plate 5 by a scraper.
  • the manufacturing plate 5 is then translated downwards along the vertical axis Z into a manufacturing tray 4 in order to allow the deposition of the next layer of powder.
  • the preceding steps are repeated successively to form, layer after layer, at least one part 6 called green part.
  • a so-called “depowdering” step is conventionally carried out in order to remove the non-solidified powder and recover the green parts.
  • a debinding step is carried out in order to eliminate a large part of the binder from the green parts.
  • brown pieces which contain a network of interconnected porosities. This network of porosity is at the origin of the fragility of the brown parts and the lack of mechanical strength, making the handling of the brown parts delicate.
  • the brown parts are then subjected to a heat treatment in order to eliminate binder residues and ensure the cohesion of the parts by creating strong bonds between the particles by diffusion of material leading to the elimination of porosities and densification of material. , according to a sintering process leading to obtaining a sintered part.
  • a step of removing the excess powder from the green parts is then carried out, for example by techniques using a flow of air or mechanical movements. These techniques can also damage green parts.
  • the present document aims to resolve at least in part the problems mentioned above, by proposing an additive manufacturing system using binder jet and an associated process making it possible to improve the powder removal of the manufactured parts and thus limit the risks of damage. green pieces.
  • a binder jet additive manufacturing system comprising a manufacturing enclosure extending along a vertical axis and a removable container capable of being inserted into the manufacturing enclosure in a manufacturing configuration and of being removed. of the manufacturing enclosure in a depowdering configuration.
  • the removable container includes a side wall extending along the vertical axis.
  • the removable container comprises a bottom wall which is capable of moving along the vertical axis inside the side wall and which comprises a first perforated wall comprising first orifices configured to be closed in the manufacturing configuration and uncapped in the depowdering configuration.
  • the removable container in the manufacturing configuration, is advantageously housed in the manufacturing enclosure, the first orifices of the first perforated wall are closed.
  • the bottom wall is in particular driven in translation downwards along the vertical axis during manufacturing.
  • the removable container in the depowdering configuration, can then be moved out of the manufacturing enclosure, for example into a depowdering zone, and the first orifices of the first perforated wall can be unblocked, in order to allow the powder to escape. flow through the first orifices.
  • the first perforated wall notably performs a sieve function by retaining the parts and allowing the powder to flow out of the removable container by gravity.
  • Such a system makes it possible to facilitate and improve the depowdering of green parts following the production of said parts by successive deposition of layers of powder and projection of binder.
  • the removable container makes it possible to easily remove from the manufacturing enclosure and move to a depowdering zone a block formed of powder in which at least one green part is immersed.
  • Such a removable container can also be easily implemented for an existing binder jet additive manufacturing machine.
  • the release of the first orifices of the first perforated wall makes it easier to evacuate the powder through the bottom wall, while limiting the risks of deformation or even breakage of said at least one green part.
  • the removable container allows any transfer of green parts, even those of smaller dimensions and/or lighter.
  • the removable container is advantageously compatible with powder removal techniques by immersion in a liquid bath, by air blowing or even by mechanical vibrations.
  • the removable container according to the present disclosure makes it possible to limit a user's exposure to the powder, for example when handling the binder jet additive manufacturing system.
  • a maximum dimension of the first orifices of the first perforated wall is preferably less than, preferably 50%, of a minimum dimension of said at least one part to be manufactured in the removable container.
  • the first orifices of the first perforated wall may have the shape of a circle, ellipse or polygon, for example a quadrangle.
  • the first orifices of the first perforated wall may have a regular pattern or varied patterns.
  • the bottom wall can advantageously comprise a third wall which is removably fixed to the first perforated wall and which comes against the first perforated wall so as to close the first orifices of the first perforated wall when the third wall is fixed to the first perforated wall.
  • This characteristic makes it possible to easily unblock the first orifices of the first perforated wall by separating the third wall from the first perforated wall.
  • the third wall can in particular come against the first wall perforated from the outside.
  • the outside we mean the opposite of the inside of the removable container.
  • the third wall may in particular have the shape of a plate.
  • the third wall can be substantially solid. By full we mean that the third wall does not include orifices that could allow powder to pass through.
  • the first perforated wall can be inserted along the vertical axis between a volume receiving the powder and the third wall.
  • the third wall can be movable relative to the first perforated wall.
  • the third wall and the first perforated wall can be in sliding connection relative to each other, for example along an axis substantially perpendicular to the vertical axis.
  • the third wall can be removed by sliding it against the first perforated wall along said axis.
  • the third wall and the first perforated wall can be fixed to each other via a screw, for example a quarter-turn screw.
  • the third wall can comprise first protuberances intended to engage in the first orifices so as to close the first orifices of the first openwork wall.
  • the first protuberances of the third wall can fit into the first orifices of the first perforated wall.
  • the third wall and the first perforated wall can together form a manufacturing support face oriented towards the inside of the removable container.
  • the manufacturing support face is advantageously flat.
  • the bottom wall may include a manufacturing plate.
  • manufacturing platform we mean a platform providing mechanical support for a block formed of powder and the parts.
  • the manufacturing plate can also provide the function of driving the bottom wall along the vertical axis during manufacturing.
  • the third wall may in particular include the manufacturing plate.
  • the manufacturing plate can form the third wall.
  • the manufacturing plate can then come against the first perforated wall so as to close the first orifices of the first perforated wall when the manufacturing plate is fixed to the first perforated wall.
  • Binder jet additive manufacturing machines generally include a manufacturing plate, this characteristic makes it possible to use such a manufacturing plate, on the one hand, to provide mechanical support for the block formed of powder and parts and, on the other hand, on the other hand, to close the first orifices of the first perforated wall.
  • the third wall can be inserted between the first perforated wall and the manufacturing plate.
  • the third wall can in particular rest on the manufacturing tray, and in particular be removably fixed to the manufacturing tray.
  • the side wall can advantageously comprise a second perforated wall comprising second orifices being configured to be closed in the manufacturing configuration and unblocked in the powder removal configuration. This technical characteristic allows the powder removal operation to be carried out through the side wall of the removable container.
  • the second perforated wall can be perforated in the same pattern or in a different pattern than the first perforated wall.
  • a maximum dimension of the second orifices of the second perforated wall is preferably less than, preferably 50%, of a minimum dimension of said at least one part to be manufactured in the removable container.
  • the second orifices of the second perforated wall may have the shape of a circle, ellipse or polygon, for example a quadrangle.
  • the second orifices of the second perforated wall may have a regular pattern or varied patterns.
  • the side wall may comprise a fourth wall removably fixed against the second perforated wall so as to close the second orifices in the manufacturing configuration and to unblock the second orifices in the powder removal configuration.
  • the fourth wall can come removably against the second wall perforated from the outside.
  • the fourth wall can advantageously comprise second protuberances intended to engage in the second orifices so as to close the second orifices of the second perforated wall.
  • the fourth wall and the second perforated wall can form an internal periphery, that is to say oriented towards the interior of the removable container, which is planar.
  • the second orifices can be arranged in a lower part of the second perforated wall along the vertical axis.
  • the lower part of the second perforated wall may in particular extend from a lower end of the second perforated wall to a height less than 75%, preferably 50%, of a height of the side wall.
  • the side wall may include means for retaining the bottom wall.
  • the bottom wall can thus be held by the side wall when transferring the removable container to the powder removal zone.
  • the side wall may include a shoulder, at a lower end of the side wall, against which the bottom wall is intended to rest. This characteristic makes it possible to maintain the vertical position of the bottom wall.
  • the first perforated wall can come to rest on the shoulder. The first perforated wall can thus be retained by the side wall during powder removal.
  • the system according to the present disclosure may advantageously comprise means for hermetically sealing the upper opening of the removable container.
  • the hermetic sealing means may include a cover intended to come against an upper periphery of the removable container.
  • the lid can for example be attached to the removable container via a retaining collar.
  • the bottom wall can advantageously be driven along the vertical axis by a displacement member removably mounted on the bottom wall.
  • the displacement member may in particular consist of a piston, for example mounted to the bottom wall by means of a thread and a tapping.
  • the piston can carry the thread and the bottom wall the thread.
  • the piston can carry the thread and the bottom wall the tapping.
  • the removable container is advantageously fixed, in the manufacturing configuration, to the manufacturing enclosure and/or to a frame of the additive manufacturing system by a mechanical or magnetic holding means, by suction cup, or by adhesion.
  • an additive manufacturing process is proposed by binder jet and depowdering for the system as previously described.
  • the process includes:
  • the powder can thus flow through the first perforated wall.
  • unblocking the first perforated wall may include separating the third wall from the first perforated wall.
  • the method according to the present disclosure may include an additional step of removing excess powder.
  • Manufacturing is carried out using an additive manufacturing process using binder jetting, also referred to as “binder jetting” in English.
  • binder jetting also referred to as “binder jetting” in English.
  • the green parts manufactured using this process are fragile due to the lack of fusion of the powder.
  • the process according to the present disclosure offers the considerable advantage of simplifying powder removal while limiting possible deformation and breakage of the green parts.
  • the method according to the present disclosure makes it possible to reduce the depowdering time and therefore the associated costs.
  • FIG. 1A and [Fig. 1 B] schematically illustrate partial sectional views of a conventional binder jet additive manufacturing machine respectively in two manufacturing configurations.
  • FIG. 2A], FIG. 2B] and [Fig. 2C] schematically illustrate partial sectional views of a binder jet additive manufacturing system according to one embodiment respectively in two manufacturing configurations and in a powder removal configuration.
  • FIG. 3 schematically illustrates an example of a first perforated wall according to one embodiment.
  • FIG. 4 schematically illustrates another example of a first perforated wall according to one embodiment.
  • FIG. 5A], FIG. 5B] and [Fig. 5C] schematically illustrate partial sectional views of a binder jet additive manufacturing system according to another embodiment respectively in two manufacturing configurations and in a powder removal configuration. Description of embodiments
  • FIGS 2A, 2B and 2C schematically representing partial sectional views of a first example of additive manufacturing system 1 according to the present document respectively at two instants of a manufacturing configuration ( Figures 2A and 2B) and in a depowdering configuration (Figure 2C), and in Figures 5A, 5B and 5C schematically representing partial sectional views of a second example of additive manufacturing system 1 according to the present document respectively at two instants of the manufacturing configuration ( Figures 5A and 5B) and in the depowdering configuration (Figure 5C).
  • System 1 is suitable for implementing an additive manufacturing process using binder jetting.
  • such a system 1 can be used to produce parts in the field of aeronautics.
  • the manufacturing configuration concerns in particular a phase of forming at least one part 6 in a volume of powder 7 and the powder removal configuration aims in particular to release said at least one part 6 from the powder 7.
  • the system comprises a manufacturing enclosure 2 extending along a vertical axis Z and a removable container 10 capable of being inserted into the manufacturing enclosure 2 in the manufacturing configuration and of being removed from the manufacturing enclosure 2 in the powder removal configuration.
  • the vertical axis Z corresponds in particular to the direction of manufacture.
  • the removable container 10 comprising a side wall 20 extending along the vertical axis Z and a bottom wall 30 which is able to move along the vertical axis Z inside the side wall 20.
  • side wall 20 can in particular come against an internal side surface of the manufacturing enclosure 2.
  • the bottom wall 30 can advantageously be driven along the vertical axis Z by a displacement member 3 mounted removably to the bottom wall 30
  • the displacement member 3 may in particular consist of a piston, for example mounted on the bottom wall 30 by means of a thread and a tapping.
  • the piston can carry the thread and the bottom wall the thread.
  • the piston can carry the thread and the bottom wall the tapping.
  • the removable container 10 can advantageously be fixed, in the manufacturing configuration, to the manufacturing enclosure 2 and/or to a frame of the additive manufacturing system 1 by mechanical holding means, by suction cup, or by membership.
  • the method comprises in particular successive steps of depositing a layer of powder 7 on the bottom wall 30 in the manufacturing plane and of translation of the bottom wall 30 downwards according to the vertical axis Z in order to allow the deposition of the next layer of powder.
  • a jet of binder is selectively projected onto the powder bed prior to depositing the next layer in order to form a section of the green part.
  • the manufacturing plane is substantially perpendicular to the vertical axis Z.
  • the preceding steps are repeated successively to form, layer after layer, the said at least one green part 6.
  • Figures 2A and 2B represent in particular two successive moments of the manufacturing of parts in the first example of system 1.
  • Figures 5A and 5B represent in particular two successive moments of the manufacturing of green parts in the second example system 1.
  • Figures 2B and 5B correspond in particular to the end of the manufacturing of the green parts in the manufacturing enclosure 2.
  • the bottom wall 30 comprises a first perforated wall 31 comprising first orifices 33 configured to be closed in the manufacturing configuration and unblocked in the powder removal configuration.
  • first orifices 33 configured to be closed in the manufacturing configuration and unblocked in the powder removal configuration.
  • the removable container 10 is advantageously housed in the manufacturing enclosure 2, the first orifices 33 of the first perforated wall 31 are closed ( Figures 2A and 2B, and 5A and 5B).
  • the removable container 10 can be moved out of the manufacturing enclosure 2, for example in a depowdering zone, and the first orifices 33 of the first perforated wall 31 can be unblocked, in order to allow the powder to flow through the first orifices 33 (flow of powders represented by dotted arrows in Figures 2C and 5C).
  • the first perforated wall 31 notably performs a sieve function by retaining the parts 6 and allowing the powder 7 to flow out of the removable container 10 by gravity.
  • Such a system makes it possible to facilitate and improve the depowdering of parts following the production of said green parts by successive deposition of layers of powder and projection of binder.
  • the removable container makes it possible to easily remove from the manufacturing enclosure and move to a depowdering zone a block formed of powder in which at least one green part is immersed.
  • Such a removable container can also be easily implemented for an existing additive manufacturing machine.
  • the release of the first orifices of the first perforated wall makes it easier to evacuate the powder through the bottom wall, while limiting the risks of deformation or even breakage of said at least one green part.
  • the removable container also makes it possible to manufacture smaller and/or lighter parts.
  • the removable container is advantageously compatible with powder removal techniques by immersion in a liquid bath, by air blowing or even by mechanical vibrations.
  • the removable container according to the present disclosure makes it possible to limit a user's exposure to the powder, for example when handling the additive manufacturing system.
  • the bottom wall 30 can advantageously comprise a third wall which is removably fixed to the first perforated wall 31 and which comes against the first perforated wall 31 so as to close the first orifices 33 of the first perforated wall 31 when the third wall is fixed to the first perforated wall 31.
  • the third wall can come against the first perforated wall 31 from the outside.
  • the outside we mean the opposite of the inside of the removable container. This characteristic makes it possible to easily unblock the first orifices 33 of the first perforated wall 31 by separating the third wall from the first perforated wall 31.
  • the third wall may in particular have the shape of a plate.
  • the third wall can be substantially solid. By full we mean that the third wall does not include orifices that can allow powder to pass through.
  • the first perforated wall 31 can be inserted along the vertical axis between a volume receiving the powder and the third wall.
  • the third wall can be movable relative to the first perforated wall 31.
  • the third wall and the first perforated wall 31 can be in sliding connection relative to each other, for example along an axis substantially perpendicular to the vertical axis Z.
  • the third wall can thus be removed by sliding against the first perforated wall 31 along said axis.
  • the third wall and the first perforated wall 31 can be fixed to each other by means of screws, for example a quarter-turn screw.
  • the third wall can comprise first protuberances intended to engage in the first orifices so as to close the first orifices 33 of the first perforated wall 31.
  • the first protuberances of the third wall can fit into the first orifices 33 of the first perforated wall 31.
  • the first protuberances can in particular extend projecting along the vertical axis Z.
  • the third wall and the first perforated wall 31 can together form a manufacturing support face 35 oriented towards the inside of the removable container 10.
  • the manufacturing support face 35 is advantageously flat.
  • the bottom wall 30 may comprise a manufacturing plate 32.
  • manufacturing plate 32 is meant a plate providing mechanical support for a block formed of powder and the parts.
  • the manufacturing plate 32 can also provide the function of driving the bottom wall 30 along the vertical axis during manufacturing.
  • the third wall may in particular comprise the manufacturing plate 32.
  • the manufacturing plate 32 may form the third wall.
  • the manufacturing plate 32 can then come against the first perforated wall 31 so as to close the first orifices 33 of the first perforated wall 31 when the manufacturing plate 32 is fixed to the first perforated wall 31.
  • Binder jet additive manufacturing machines generally include a manufacturing plate, this characteristic makes it possible to use such a manufacturing plate, on the one hand, to provide mechanical support for the assembly formed of powder and green parts and , on the other hand, to close the first orifices of the first perforated wall.
  • the manufacturing plate 32 may include the first protuberances 34 intended to engage in the first orifices so as to close the first orifices 33 of the first perforated wall 31.
  • the third wall can be inserted between the first perforated wall 31 and the manufacturing plate 32 (not shown in the figures).
  • the third wall can in particular rest on the manufacturing tray, and in particular be removably fixed to the manufacturing tray.
  • the third wall can advantageously fulfill the function closing the first orifices of the first perforated wall, and the manufacturing plate can carry the function of mechanical support of the assembly formed of powder and said at least one green part.
  • FIGS 3 and 4 schematically illustrate the first perforated wall 31.
  • a maximum dimension d of the first orifices 33 of the first perforated wall 31 is preferably less than, preferably 50%, of a minimum dimension of said at least a part to be manufactured in the removable container 10.
  • the first orifices 33 of the first perforated wall 31 can for example have the shape of a circle, ellipse or polygon, for example a quadrangle. These forms are non-limiting.
  • the first orifices 33 of the first perforated wall 31 may have a regular pattern or varied patterns.
  • the side wall 20 can be formed in one piece.
  • the side wall 20 can advantageously comprise a second perforated wall 21 comprising second orifices 22 being configured to be closed in the manufacturing configuration and unblocked in the powder removal configuration.
  • This technical characteristic makes it possible to carry out the powder removal operation through the side wall 20 of the removable container 10, in addition to the bottom wall 30.
  • the side wall 20 can be formed of a plurality of second perforated walls when this is appropriate.
  • the second perforated wall 21 can be perforated in the same pattern or in a different pattern than the first perforated wall 31.
  • a maximum dimension of the second orifices 22 of the second perforated wall 21 is preferably less than, preferably 50%, of a minimum dimension of said at least one part to be manufactured in the removable container 10.
  • the second orifices 22 of the second perforated wall 21 may have the shape of a circle, ellipse or polygon, for example a quadrangle.
  • the second orifices 22 of the second perforated wall 21 may have a regular pattern or varied patterns.
  • the side wall 20 may comprise a fourth wall 23 removably fixed against the second perforated wall 21 so as to close the second orifices 22 in the manufacturing configuration and to unblock the second orifices 22 in the powder removal configuration.
  • the fourth wall 23 can come removably against the second perforated wall 21 from the outside.
  • the exterior means the opposite of the interior of the removable container.
  • the fourth wall 23 may comprise second protuberances 24 intended to engage in the second orifices so as to close the second orifices 22 of the second perforated wall 21.
  • the fourth wall 23 and the second perforated wall 21 can form an internal periphery, that is to say oriented towards the interior of the removable container, which is flat.
  • the fourth wall 23 can be movable relative to the first perforated wall 31.
  • the fourth wall 23 and the second perforated wall 21 can be in sliding connection relative to each other, for example along the vertical axis Z. The fourth wall 23 can thus be removed by sliding it against the second perforated wall 21 along the vertical axis Z.
  • the second orifices 22 can be arranged in a lower part of the second perforated wall 21 along the vertical axis Z.
  • the lower part of the second perforated wall 21 can in particular extend from a lower end of the second perforated wall 21 on a height less than 75%, preferably 50%, of a height of the side wall.
  • the side wall 20 may include retaining means 25 of the bottom wall 30.
  • the bottom wall 30 can thus be held by the side wall during the transfer of the removable container to the depowdering zone.
  • the side wall 20 may include a shoulder, at a lower end of the side wall, against which the bottom wall 30 is intended to rest. This characteristic makes it possible to maintain the vertical position of the bottom wall 30.
  • the first perforated wall 31 can come to rest on the shoulder. The first perforated wall can thus be retained by the side wall during powder removal.
  • the system according to the present disclosure may advantageously comprise means 40 for hermetically sealing the upper opening of the removable container 10.
  • the hermetic sealing means 40 may comprise a cover 41 intended to come against an upper periphery 26 of the removable container 10.
  • the cover 41 can for example be fixed to the removable container 10 via a retaining collar 42.
  • the hermetic sealing means can in particular be put in place before removing the removable container towards the powder removal zone.
  • the removable container is covered. This makes it possible to limit or even avoid the inhalation of loose powders by a user.
  • the hermetic sealing means can be maintained or removed during powder removal.
  • an additive manufacturing process by binder jet and depowdering is proposed for system 1 as previously described.
  • the process includes:
  • the powder can thus flow through the first perforated wall 31.
  • unblocking the first perforated wall 31 may include separating the third wall from the first perforated wall 31.
  • the method may include an additional step of removing excess powder after unobturation of the first perforated wall 31.
  • Manufacturing is carried out using an additive manufacturing process using binder jetting, also referred to as “binder jetting” in English.
  • binder jetting also referred to as “binder jetting” in English.
  • the parts manufactured using this process are fragile due to the lack of fusion and therefore susceptible to breakage.
  • the process according to the present disclosure offers the considerable advantage of simplifying powder removal while limiting possible deformation and breakage of the parts.
  • the method according to the present disclosure makes it possible to reduce the depowdering time and therefore the associated costs.
  • the additive manufacturing process by binder jet consists successively of a step of depositing a layer of powder on the bottom wall followed by a step of selective projection of a liquid binder by a nozzle in order to to solidify a section of the part in the manufacturing plan.
  • the bottom wall is then translated downwards along the vertical axis Z to allow the deposition of the next layer of powder.
  • the preceding steps are repeated successively to form, layer after layer, at least one part called a green part.
  • the green parts are then subjected to a debinding treatment in order to eliminate most of the binder.
  • the brown part obtained after debinding is heat treated to ensure the cohesion of the parts and the densification of the material, for example using a sintering process.

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Abstract

La présente invention concerne un système (1) de fabrication additive par dépôt de lit de poudre comprenant une enceinte de fabrication (2) s'étendant selon un axe vertical (Z) et un contenant amovible (10) apte à être inséré dans l'enceinte de fabrication (2) dans une configuration de fabrication et à être retiré de l'enceinte de fabrication (2) dans une configuration de dépoudrage, le contenant amovible (10) comprenant une paroi latérale (20) s'étendant selon l'axe vertical (Z) et une paroi de fond (30) qui est apte à se déplacer selon l'axe vertical (Z) à l'intérieur de la paroi latérale (20) et qui comprend une première paroi ajourée (31) comportant des premiers orifices (33) configurés pour être obturés dans la configuration de fabrication et désobturés dans la configuration de dépoudrage.

Description

Description
UN SYSTÈME DE FABRICATION ADDITIVE PAR JET DE LIANT
Domaine technique
[0001] La présente divulgation se rapporte au domaine de la fabrication additive de pièces. Plus précisément, le présent document concerne un système et un procédé de fabrication additive par dépôt de lit de poudre métallique ou céramique, en particulier pour le domaine aéronautique, par exemple pour la fabrication de pièces de turbomachine.
Technique antérieure
[0002] Il est connu d’utiliser des procédés de fabrication additive par dépôt de lit de poudre et projection de liant, désigné communément par fabrication par jet de liant (aussi désigné « binder jetting » en langue anglaise), car ces techniques permettent avantageusement de réaliser facilement et rapidement des pièces tridimensionnelles de forme complexe. Ces techniques sont en particulier utilisées dans le domaine aéronautique pour la fabrication de pièces métalliques de forme complexe.
[0003] Les figures 1 A et 1 B illustrent schématiquement une vue en coupe partielle d’une machine de fabrication additive par jet de liant respectivement à deux étapes de fabrication de pièces 6. En particulier, le procédé de fabrication additive par jet de liant consiste successivement en une étape de dépôt d’une couche de poudre 7 sur un plateau de fabrication 5 suivie d’une étape de projection sélective d’un liant liquide par une buse afin de solidifier (par polymérisation de liant) une section de la pièce 6 dans le plan de fabrication. Le plan de fabrication est sensiblement perpendiculaire à un axe vertical Z correspondant au sens de fabrication. La couche de poudre 7 est notamment étalée transversalement sur le plateau de fabrication 5 par un racloir. Le plateau de fabrication 5 est ensuite translaté vers le bas suivant l’axe vertical Z dans un bac de fabrication 4 afin de permettre le dépôt de la couche de poudre suivante. Les étapes précédentes sont répétées successivement pour former, couche après couche, au moins une pièce 6 dite pièce verte.
[0004] Une étape dite de « dépoudrage » est classiquement réalisée afin de retirer la poudre non solidifiée et de récupérer les pièces vertes. Consécutivement, une étape de déliantage est réalisée afin d’éliminer une grande partie du liant des pièces vertes. A l’issue de cette étape, on obtient des pièces dites brunes qui contiennent un réseau de porosités interconnectées. Ce réseau de porosité est à l’origine de la fragilité des pièces brunes et de l’absence de tenue mécanique, rendant les manipulations des pièces brunes délicates. Les pièces brunes sont ensuite soumises à un traitement thermique afin d’éliminer les résidus de liant et d’assurer la cohésion des pièces par la création de liaisons fortes entre les particules par diffusion de matière conduisant à l’élimination des porosités et densification de matière, selon un procédé de frittage menant à l’obtention d’une pièce frittée.
[0005] On comprend que c’est seulement à l’issue de l’étape de frittage que les pièces acquièrent une bonne tenue mécanique et que les pièces vertes et brunes sont en général très fragiles. L’étape de dépoudrage est notamment une des étapes critiques et peut entraîner la casse ou la déformation des pièces vertes. [0006] Plus précisément, une étape préalable dite de déchargement libre des poudres est classiquement réalisée afin de sortir le volume de poudre incluant les pièces vertes du bac de fabrication. Cette étape peut potentiellement entraîner la casse des pièces vertes du fait des efforts exercés par la poudre sur les pièces vertes. En outre, cette étape peut impliquer une exposition prolongée des utilisateurs de la machine de fabrication additive aux poudres libres en suspension à hauts risques SSE.
[0007] De plus, on réalise ensuite une étape de retrait de la poudre excédentaire sur les pièces vertes, par exemple par des techniques utilisant un flux d’air ou de mouvements mécaniques. Ces techniques peuvent aussi endommager les pièces vertes.
[0008] Le présent document vise à résoudre au moins en partie les problèmes évoqués précédemment, en proposant un système de fabrication additive par jet de liant et un procédé associé permettant d’améliorer le dépoudrage des pièces fabriquées et ainsi limiter les risques d’endommagement des pièces vertes.
Résumé
[0009] Il est proposé un système de fabrication additive par jet de liant comprenant une enceinte de fabrication s’étendant selon un axe vertical et un contenant amovible apte à être inséré dans l’enceinte de fabrication dans une configuration de fabrication et à être retiré de l’enceinte de fabrication dans une configuration de dépoudrage. Le contenant amovible comprend une paroi latérale s’étendant selon l’axe vertical. De plus, le contenant amovible comprend une paroi de fond qui est apte à se déplacer selon l’axe vertical à l’intérieur de la paroi latérale et qui comprend une première paroi ajourée comportant des premiers orifices configurés pour être obturés dans la configuration de fabrication et désobturés dans la configuration de dépoudrage. On entend par « obturés » qu’un flux de poudre ne peut pas traverser les orifices, et par « désobturés » qu’un flux de poudre peut traverser librement les orifices. Autrement dit, dans la configuration de fabrication, le contenant amovible est avantageusement logé dans l’enceinte de fabrication, les premiers orifices de la première paroi ajourée sont obturés. La paroi de fond est notamment entraînée en translation vers le bas selon l’axe vertical durant la fabrication. Dans la configuration de dépoudrage, le contenant amovible peut ensuite être déplacé hors de l’enceinte de fabrication, par exemple dans une zone de dépoudrage, et les premiers orifices de la première paroi ajourée peuvent être désobturés, afin de permettre à la poudre de s’écouler à travers les premiers orifices. La première paroi ajourée réalise notamment une fonction de tamis en retenant les pièces et en laissant s’écouler la poudre hors du contenant amovible par gravité.
[0010] Un tel système permet de faciliter et d’améliorer le dépoudrage de pièces vertes à la suite de la réalisation desdites pièces par dépôt successif de couches de poudre et projection de liant. En effet, le contenant amovible permet de retirer facilement de l’enceinte de fabrication et de déplacer vers une zone de dépoudrage un bloc formé de poudre dans laquelle au moins une pièce verte est immergée. Un tel contenant amovible peut de plus être facilement mis en oeuvre pour une machine de fabrication additive par jet de liant existante. Dans la zone de dépoudrage, la libération des premiers orifices de la première paroi ajourée permet de faciliter l’évacuation de la poudre par la paroi de fond, tout en limitant les risques de déformation voire de casse de ladite au moins une pièce verte. Le contenant amovible permet tout transfert de pièces vertes, mêmes celles de plus faibles dimensions et/ou plus légères. De plus, le contenant amovible est avantageusement compatible avec des techniques de dépoudrage par immersion dans un bain liquide, par soufflage d’air ou encore par vibrations mécaniques. En outre, le contenant amovible selon la présente divulgation permet de limiter l’exposition à la poudre d’un utilisateur, par exemple lors de la manutention du système de fabrication additive par jet de liant.
[0011] Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en oeuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres.
[0012] Une dimension maximale des premiers orifices de la première paroi ajourée est de préférence inférieure à, de préférence 50%, d’une dimension minimale de ladite au moins une pièce à fabriquer dans le contenant amovible.
[0013] Les premiers orifices de la première paroi ajourée peuvent présenter une forme de cercle, d’ellipse ou de polygone, par exemple de quadrangle.
[0014] Les premiers orifices de la première paroi ajourée peuvent présenter un motif régulier ou des motifs variés.
[0015] La paroi de fond peut avantageusement comprendre une troisième paroi qui est fixée de manière amovible à la première paroi ajourée et, qui vient contre la première paroi ajourée de manière à obturer les premiers orifices de la première paroi ajourée lorsque la troisième paroi est fixée à la première paroi ajourée. Cette caractéristique permet de facilement désobturer les premiers orifices de la première paroi ajourée en désolidarisant la troisième paroi de la première paroi ajourée.
[0016] La troisième paroi peut notamment venir contre la première paroi ajourée par l’extérieur. On entend par l’extérieur, l’opposé de l’intérieur du contenant amovible.
[0017] La troisième paroi peut en particulier présenter une forme de plaque.
[0018] La troisième paroi peut être sensiblement pleine. On entend par pleine que la troisième paroi ne comprend pas d’orifices pouvant laisser passer de la poudre.
[0019] En particulier, la première paroi ajourée peut être intercalée suivant l’axe vertical entre un volume recevant la poudre et la troisième paroi.
[0020] La troisième paroi peut être mobile par rapport à la première paroi ajourée. Par exemple, la troisième paroi et la première paroi ajourée peuvent être en liaison glissière l’une par rapport à l’autre, par exemple selon un axe sensiblement perpendiculaire à l’axe vertical. La troisième paroi peut être retirée en la glissant contre la première paroi ajourée suivant ledit axe.
[0021] La troisième paroi et la première paroi ajourée peuvent être fixées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’une vis, par exemple d’une vis quart de tour.
[0022] De manière avantageuse, la troisième paroi peut comprendre des premières protubérances destinées à s’engager dans les premiers orifices de manière à obturer les premiers orifices de la première paroi ajourée. Autrement dit, les premières protubérances de la troisième paroi peuvent s’imbriquer dans les premiers orifices de la première paroi ajourée. La troisième paroi et la première paroi ajourée peuvent former ensemble une face de support de fabrication orientée vers l’intérieur du contenant amovible. La face de support de fabrication est avantageusement plane.
[0023] La paroi de fond peut comprendre un plateau de fabrication. On entend par plateau de fabrication, un plateau assurant le support mécanique d’un bloc formé de poudre et des pièces. Le plateau de fabrication peut également assurer la fonction d’entrainement de la paroi de fond suivant l’axe vertical durant la fabrication.
[0024] La troisième paroi peut notamment comporter le plateau de fabrication. En particulier, le plateau de fabrication peut former la troisième paroi. Le plateau de fabrication peut alors venir contre la première paroi ajourée de manière à obturer les premiers orifices de la première paroi ajourée lorsque le plateau de fabrication est fixé à la première paroi ajourée. Les machines de fabrication additive par jet de liant comprenant généralement un plateau de fabrication, cette caractéristique permet d’utiliser un tel plateau de fabrication, d’une part, pour assurer le support mécanique du bloc formé de poudre et de pièces et, d’autre part, pour obturer les premiers orifices de la première paroi ajourée.
[0025] Alternativement, la troisième paroi peut être intercalée entre la première paroi ajourée et le plateau de fabrication. La troisième paroi peut notamment reposer sur le plateau de fabrication, et en particulier être fixée de manière amovible au plateau de fabrication.
[0026] La paroi latérale peut avantageusement comprendre une deuxième paroi ajourée comprenant des deuxièmes orifices étant configurés pour être obturés dans la configuration de fabrication et désobturés dans la configuration de dépoudrage. Cette caractéristique technique permet de réaliser l’opération de dépoudrage à travers la paroi latérale du contenant amovible.
[0027] La deuxième paroi ajourée peut être ajourée selon un même motif ou selon un motif différent que la première paroi ajourée.
[0028] Une dimension maximale des deuxièmes orifices de la deuxième paroi ajourée est de préférence inférieure à, de préférence 50%, d’une dimension minimale de ladite au moins une pièce à fabriquer dans le contenant amovible.
[0029] Les deuxièmes orifices de la deuxième paroi ajourée peuvent présenter une forme de cercle, d’ellipse ou de polygone, par exemple de quadrangle.
[0030] Les deuxièmes orifices de la deuxième paroi ajourée peuvent présenter un motif régulier ou des motifs variés.
[0031] La paroi latérale peut comprendre une quatrième paroi fixée de manière amovible contre la deuxième paroi ajourée de sorte à obturer les deuxièmes orifices dans la configuration de fabrication et à désobturer les deuxièmes orifices dans la configuration de dépoudrage.
[0032] La quatrième paroi peut venir de manière amovible contre la deuxième paroi ajourée par l’extérieur. [0033] La quatrième paroi peut avantageusement comprendre des deuxièmes protubérances destinées à s’engager dans les deuxièmes orifices de manière à obturer les deuxièmes orifices de la deuxième paroi ajourée. En particulier, la quatrième paroi et la deuxième paroi ajourée peuvent former une périphérie interne, c’est-à-dire orientée vers l’intérieur du contenant amovible, qui est plane.
[0034] Les deuxièmes orifices peuvent être aménagés dans une partie inférieure de la deuxième paroi ajourée selon l’axe vertical. La partie inférieure de la deuxième paroi ajourée peut notamment s’étendre depuis une extrémité inférieure de la deuxième paroi ajourée sur une hauteur inférieure à 75%, de préférence 50%, d’une hauteur de la paroi latérale.
[0035] La paroi latérale peut comprendre des moyens de retenue de la paroi de fond. La paroi de fond peut ainsi être maintenue par la paroi latérale lors d’un transfert du contenant amovible vers la zone de dépoudrage.
[0036] La paroi latérale peut comprendre un épaulement, à une extrémité inférieure de la paroi de latérale, contre lequel la paroi de fond est destinée à venir s’appuyer. Cette caractéristique permet de maintenir la position verticale de la paroi de fond. En particulier, la première paroi ajourée peut venir s’appuyer sur l’épaulement. La première paroi ajourée peut ainsi être retenue par la paroi latérale lors du dépoudrage.
[0037] Le système selon la présente divulgation peut avantageusement comprendre des moyens d’obturation hermétique d’ouverture supérieure du contenant amovible. Les moyens d’obturation hermétique peuvent comporter un couvercle destiné à venir contre une périphérie supérieure du contenant amovible. Le couvercle peut par exemple être fixé au contenant amovible par l’intermédiaire d’un collier de maintien.
[0038] La paroi de fond peut avantageusement être entraînée selon l’axe vertical par un organe de déplacement monté de manière amovible à la paroi de fond. L’organe de déplacement peut notamment consister en un piston, par exemple monté à la paroi de fond au moyen d’un filetage et d’un taraudage. Le piston peut porter le taraudage et la paroi de fond le filetage. Inversement, le piston peut porter le filetage et la paroi de fond le taraudage.
[0039] Le contenant amovible est avantageusement fixé, dans la configuration de fabrication, à l’enceinte de fabrication et/ou à un bâti du système de fabrication additive par un moyen de maintien mécanique, magnétique, par ventouse, ou encore par adhésion.
[0040] Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de fabrication additive par jet de liant et de dépoudrage pour le système tel que précédemment décrit. Le procédé comprend :
[0041] - insérer le contenant amovible dans l’enceinte de fabrication,
[0042] - réaliser la fabrication d’au moins une pièce verte par dépôt successif de couches de poudre et projection de liant dans le contenant amovible tout en translatant la paroi de fond vers le bas selon l’axe vertical,
[0043] - retirer le contenant amovible de l’enceinte de fabrication, [0044] - désobturer la première paroi ajourée.
[0045] La poudre peut ainsi s’écouler à travers la première paroi ajourée.
[0046] Avantageusement, désobturer la première paroi ajourée peut comprendre désolidariser la troisième paroi de la première paroi ajourée.
[0047] Le procédé selon la présente divulgation peut comprendre une étape supplémentaire de retrait de la poudre excédentaire.
[0048] La fabrication est réalisée selon un procédé de fabrication additive par jet de liant, aussi désigné « binder jetting » en langue anglaise. Les pièces vertes fabriquées selon ce procédé sont fragiles du fait de l’absence de fusion de la poudre. Dans ce contexte, le procédé selon la présente divulgation offre l’avantage considérable de simplifier le dépoudrage tout en limitant d’éventuelles déformations et casse des pièces vertes. De plus, le procédé selon la présente divulgation permet de réduire le temps de dépoudrage et donc les coûts associés.
Brève description des dessins
[0049] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1A et 1 B
[0050] [Fig. 1A] et [Fig. 1 B] illustrent schématiquement des vues en coupe partielles d’une machine de fabrication additive conventionnelle par jet de liant respectivement dans deux configurations de fabrication.
Fig. 2A, 2B et 2C
[0051] [Fig. 2A], [Fig. 2B] et [Fig. 2C] illustrent schématiquement des vues en coupe partielles d’un système de fabrication additive par jet de liant selon un mode de réalisation respectivement dans deux configurations de fabrication et dans une configuration de dépoudrage.
Fig. 3
[0052] [Fig. 3] illustre schématiquement un exemple de première paroi ajourée selon un mode de réalisation.
Fig. 4
[0053] [Fig. 4] illustre schématiquement un autre exemple de première paroi ajourée selon un mode de réalisation.
Fig. 5A, 5B et 5C
[0054] [Fig. 5A], [Fig. 5B] et [Fig. 5C] illustrent schématiquement des vues en coupe partielles d’un système de fabrication additive par jet de liant selon un autre mode de réalisation respectivement dans deux configurations de fabrication et dans une configuration de dépoudrage. Description des modes de réalisation
[0055] Il est maintenant fait référence aux figures 2A, 2B et 2C représentant schématiquement des vues en coupe partielles d’un premier exemple de système 1 de fabrication additive selon le présent document respectivement à deux instants d’une configuration de fabrication (Figures 2A et 2B) et dans une configuration de dépoudrage (Figure 2C), et aux figures 5A, 5B et 5C représentant schématiquement des vues en coupe partielles d’un deuxième exemple de système 1 de fabrication additive selon le présent document respectivement à deux instants de la configuration de fabrication (Figures 5A et 5B) et dans la configuration de dépoudrage (Figure 5C). Le système 1 est adapté pour la mise en oeuvre d’un procédé de fabrication additive par jet de liant. De préférence, un tel système 1 peut être utilisé pour produire des pièces dans le domaine de l’aéronautique.
[0056] La configuration de fabrication concerne notamment une phase de formation d’au moins une pièce 6 dans un volume de poudre 7 et la configuration de dépoudrage vise notamment à libérer ladite au moins une pièce 6 de la poudre 7.
[0057] Le système comprend une enceinte de fabrication 2 s’étendant selon un axe vertical Z et un contenant amovible 10 apte à être inséré dans l’enceinte de fabrication 2 dans la configuration de fabrication et à être retiré de l’enceinte de fabrication 2 dans la configuration de dépoudrage. L’axe vertical Z correspond notamment au sens de fabrication.
[0058] Le contenant amovible 10 comprenant une paroi latérale 20 s’étendant selon l’axe vertical Z et une paroi de fond 30 qui est apte à se déplacer selon l’axe vertical Z à l’intérieur de la paroi latérale 20. La paroi latérale 20 peut notamment venir contre une surface latérale interne de l’enceinte de fabrication 2. La paroi de fond 30 peut avantageusement être entraînée selon l’axe vertical Z par un organe de déplacement 3 monté de manière amovible à la paroi de fond 30. L’organe de déplacement 3 peut notamment consister en un piston, par exemple monté à la paroi de fond 30 au moyen d’un filetage et d’un taraudage. Le piston peut porter le taraudage et la paroi de fond le filetage. Inversement, le piston peut porter le filetage et la paroi de fond le taraudage.
[0059] Le contenant amovible 10 peut avantageusement être fixé, dans la configuration de fabrication, à l’enceinte de fabrication 2 et/ou à un bâti du système 1 de fabrication additive par un moyen de maintien mécanique, par ventouse, ou encore par adhésion.
[0060] Dans la configuration de fabrication, le procédé comprend notamment des étapes successives de dépôt d’une couche de poudre 7 sur la paroi de fond 30 dans le plan de fabrication et de translation de la paroi de fond 30 vers le bas selon l’axe vertical Z afin de permettre le dépôt de la couche de poudre suivante. Un jet de liant est projeté sélectivement sur le lit de poudre préalablement au dépôt de la couche suivante afin de former une section de la pièce verte. On peut noter que le plan de fabrication est sensiblement perpendiculaire à l’axe vertical Z. Les étapes précédentes sont répétées successivement pour former, couche après couche, la dite au moins une pièce verte 6. Les figures 2A et 2B représentent notamment deux instants successifs de la fabrication de pièces dans le premier exemple de système 1. De manière similaire, les figures 5A et 5B représentent notamment deux instants successifs de la fabrication de pièces vertes dans le deuxième exemple système 1. Les figures 2B et 5B correspondent en particulier à la fin de la fabrication des pièces vertes dans l’enceinte de fabrication 2.
[0061] De plus, la paroi de fond 30 comprend une première paroi ajourée 31 comportant des premiers orifices 33 configurés pour être obturés dans la configuration de fabrication et désobturés dans la configuration de dépoudrage. On entend par « obturés » qu’un flux de poudre ne peut pas traverser les orifices, et par « désobturés » qu’un flux de poudre peut traverser librement les orifices.
[0062] Ainsi, dans la configuration de fabrication, le contenant amovible 10 est avantageusement logé dans l’enceinte de fabrication 2, les premiers orifices 33 de la première paroi ajourée 31 sont obturés (Figures 2A et 2B, et 5A et 5B). Dans la configuration de dépoudrage, comme illustré aux figures 2C et 5C, le contenant amovible 10 peut être déplacé hors de l’enceinte de fabrication 2, par exemple dans une zone de dépoudrage, et les premiers orifices 33 de la première paroi ajourée 31 peuvent être désobturés, afin de permettre à la poudre de s’écouler à travers les premiers orifices 33 (écoulement des poudres représenté par des flèches en pointillés sur les figures 2C et 5C). La première paroi ajourée 31 réalise notamment une fonction de tamis en retenant les pièces 6 et en laissant s’écouler la poudre 7 hors du contenant amovible 10 par gravité.
[0063] Un tel système permet de faciliter et d’améliorer le dépoudrage de pièces à la suite de la réalisation desdites pièces vertes par dépôt successif de couches de poudre et projection de liant. En effet, le contenant amovible permet de retirer facilement de l’enceinte de fabrication et de déplacer vers une zone de dépoudrage un bloc formé de poudre dans laquelle au moins une pièce verte est immergée. Un tel contenant amovible peut de plus être facilement mis en oeuvre pour une machine de fabrication additive existante. Dans la zone de dépoudrage, la libération des premiers orifices de la première paroi ajourée permet de faciliter l’évacuation de la poudre par la paroi de fond, tout en limitant les risques de déformation voire de casse de ladite au moins une pièce verte. Le contenant amovible rend également possible de fabriquer des pièces de plus faibles dimensions et/ou plus légères. De plus, le contenant amovible est avantageusement compatible avec des techniques de dépoudrage par immersion dans un bain liquide, par soufflage d’air ou encore par vibrations mécaniques. En outre, le contenant amovible selon la présente divulgation permet de limiter l’exposition à la poudre d’un utilisateur, par exemple lors de la manutention du système de fabrication additive.
[0064] La paroi de fond 30 peut avantageusement comprendre une troisième paroi qui est fixée de manière amovible à la première paroi ajourée 31 et, qui vient contre la première paroi ajourée 31 de manière à obturer les premiers orifices 33 de la première paroi ajourée 31 lorsque la troisième paroi est fixée à la première paroi ajourée 31 . En particulier, la troisième paroi peut venir contre la première paroi ajourée 31 par l’extérieur. On entend par l’extérieur, l’opposé de l’intérieur du contenant amovible. Cette caractéristique permet de facilement désobturer les premiers orifices 33 de la première paroi ajourée 31 en désolidarisant la troisième paroi de la première paroi ajourée 31 .
[0065] La troisième paroi peut en particulier présenter une forme de plaque. [0066] La troisième paroi peut être sensiblement pleine. On entend par pleine que la troisième paroi ne comprend pas d’orifices pouvant laisser passer de la poudre.
[0067] En particulier, la première paroi ajourée 31 peut être intercalée suivant l’axe vertical entre un volume recevant la poudre et la troisième paroi.
[0068] La troisième paroi peut être mobile par rapport à la première paroi ajourée 31 . Par exemple, la troisième paroi et la première paroi ajourée 31 peuvent être en liaison glissière l’une par rapport à l’autre, par exemple selon un axe sensiblement perpendiculaire à l’axe vertical Z. La troisième paroi peut ainsi être retirée en la glissant contre la première paroi ajourée 31 suivant ledit axe.
[0069] La troisième paroi et la première paroi ajourée 31 peuvent être fixées l’une à l’autre par l’intermédiaire de vis, par exemple d’une vis quart de tour.
[0070] De manière avantageuse, la troisième paroi peut comprendre des premières protubérances destinées à s’engager dans les premiers orifices de manière à obturer les premiers orifices 33 de la première paroi ajourée 31 . Autrement dit, les premières protubérances de la troisième paroi peuvent s’imbriquer dans les premiers orifices 33 de la première paroi ajourée 31. Les premières protubérances peuvent notamment s’étendre en saillie selon l’axe vertical Z.
[0071] La troisième paroi et la première paroi ajourée 31 peuvent former ensemble une face de support de fabrication 35 orientée vers l’intérieur du contenant amovible 10. La face de support de fabrication 35 est avantageusement plane.
[0072] De manière préférée, la paroi de fond 30 peut comprendre un plateau de fabrication 32. On entend par plateau de fabrication 32, un plateau assurant le support mécanique d’un bloc formé de poudre et des pièces. Le plateau de fabrication 32 peut également assurer la fonction d’entrainement de la paroi de fond 30 suivant l’axe vertical durant la fabrication.
[0073] La troisième paroi peut notamment comporter le plateau de fabrication 32. En particulier, le plateau de fabrication 32 peut former la troisième paroi. Le plateau de fabrication 32 peut alors venir contre la première paroi ajourée 31 de manière à obturer les premiers orifices 33 de la première paroi ajourée 31 lorsque le plateau de fabrication 32 est fixé à la première paroi ajourée 31 . Les machines de fabrication additive par jet de liant comprenant généralement un plateau de fabrication, cette caractéristique permet d’utiliser un tel plateau de fabrication, d’une part, pour assurer le support mécanique de l’ensemble formé de poudre et de pièces vertes et, d’autre part, pour obturer les premiers orifices de la première paroi ajourée.
[0074] Le plateau de fabrication 32 peut comprendre les premières protubérances 34 destinées à s’engager dans les premiers orifices de manière à obturer les premiers orifices 33 de la première paroi ajourée 31 .
[0075] Alternativement, la troisième paroi peut être intercalée entre la première paroi ajourée 31 et le plateau de fabrication 32 (non représenté sur les figures). La troisième paroi peut notamment reposer sur le plateau de fabrication, et en particulier être fixée de manière amovible au plateau de fabrication. De cette manière, la troisième paroi peut avantageusement remplir la fonction d’obturation des premiers orifices de la première paroi ajourée, et le plateau de fabrication peut porter la fonction de support mécanique de l’ensemble formé de poudre et de ladite au moins une pièce verte.
[0076] Les figures 3 et 4 illustrent schématiquement la première paroi ajourée 31. Une dimension maximale d des premiers orifices 33 de la première paroi ajourée 31 est de préférence inférieure à, de préférence 50%, d’une dimension minimale de ladite au moins une pièce à fabriquer dans le contenant amovible 10. Les premiers orifices 33 de la première paroi ajourée 31 peuvent par exemple présenter une forme de cercle, d’ellipse ou de polygone, par exemple de quadrangle. Ces formes sont non-limitatives. En outre, les premiers orifices 33 de la première paroi ajourée 31 peuvent présenter un motif régulier ou des motifs variés.
[0077] En référence aux figures 2A, 2B et 2C, la paroi latérale 20 peut être formée d’un tenant.
[0078] En référence aux figures 5A, 5B et 5C, la paroi latérale 20 peut avantageusement comprendre une deuxième paroi ajourée 21 comprenant des deuxièmes orifices 22 étant configurés pour être obturés dans la configuration de fabrication et désobturés dans la configuration de dépoudrage. Cette caractéristique technique permet de réaliser l’opération de dépoudrage à travers la paroi latérale 20 du contenant amovible 10, en plus de la paroi de fond 30.
[0079] La paroi latérale 20 peut être formée d’une pluralité de deuxièmes parois ajourées lorsque cela est approprié.
[0080] La deuxième paroi ajourée 21 peut être ajourée selon un même motif ou selon un motif différent que la première paroi ajourée 31 .
[0081] Une dimension maximale des deuxièmes orifices 22 de la deuxième paroi ajourée 21 est de préférence inférieure à, de préférence 50%, d’une dimension minimale de ladite au moins une pièce à fabriquer dans le contenant amovible 10. Les deuxièmes orifices 22 de la deuxième paroi ajourée 21 peuvent présenter une forme de cercle, d’ellipse ou de polygone, par exemple de quadrangle. En outre, les deuxièmes orifices 22 de la deuxième paroi ajourée 21 peuvent présenter un motif régulier ou des motifs variés.
[0082] La paroi latérale 20 peut comprendre une quatrième paroi 23 fixée de manière amovible contre la deuxième paroi ajourée 21 de sorte à obturer les deuxièmes orifices 22 dans la configuration de fabrication et à désobturer les deuxièmes orifices 22 dans la configuration de dépoudrage.
[0083] La quatrième paroi 23 peut venir de manière amovible contre la deuxième paroi ajourée 21 par l’extérieur. Pour rappel, on entend par l’extérieur, l’opposé de l’intérieur du contenant amovible.
[0084] De plus, la quatrième paroi 23 peut comprendre des deuxièmes protubérances 24 destinées à s’engager dans les deuxièmes orifices de manière à obturer les deuxièmes orifices 22 de la deuxième paroi ajourée 21 . En particulier, la quatrième paroi 23 et la deuxième paroi ajourée 21 peuvent former une périphérie interne, c’est-à-dire orientée vers l’intérieur du contenant amovible, qui est plane. [0085] La quatrième paroi 23 peut être mobile par rapport à la première paroi ajourée 31 . Par exemple, la quatrième paroi 23 et la deuxième paroi ajourée 21 peuvent être en liaison glissière l’une par rapport à l’autre, par exemple selon l’axe vertical Z. La quatrième paroi 23 peut ainsi être retirée en la glissant contre la deuxième paroi ajourée 21 suivant l’axe vertical Z.
[0086] Les deuxièmes orifices 22 peuvent être aménagés dans une partie inférieure de la deuxième paroi ajourée 21 selon l’axe vertical Z. La partie inférieure de la deuxième paroi ajourée 21 peut notamment s’étendre depuis une extrémité inférieure de la deuxième paroi ajourée 21 sur une hauteur inférieure à 75%, de préférence 50%, d’une hauteur de la paroi latérale.
[0087] La paroi latérale 20 peut comprendre des moyens de retenue 25 de la paroi de fond 30. La paroi de fond 30 peut ainsi être maintenue par la paroi latérale lors du transfert du contenant amovible vers la zone de dépoudrage.
[0088] La paroi latérale 20 peut comprendre un épaulement, à une extrémité inférieure de la paroi de latérale, contre lequel la paroi de fond 30 est destinée à venir s’appuyer. Cette caractéristique permet de maintenir la position verticale de la paroi de fond 30. En particulier, la première paroi ajourée 31 peut venir s’appuyer sur l’épaulement. La première paroi ajourée peut ainsi être retenue par la paroi latérale lors du dépoudrage.
[0089] Le système selon la présente divulgation peut avantageusement comprendre des moyens d’obturation hermétique 40 d’ouverture supérieure du contenant amovible 10.
[0090] Par exemple, les moyens d’obturation hermétique 40 peuvent comporter un couvercle 41 destiné à venir contre une périphérie supérieure 26 du contenant amovible 10. Le couvercle 41 peut par exemple être fixé au contenant amovible 10 par l’intermédiaire d’un collier de maintien 42.
[0091] Les moyens d’obturation hermétique peuvent notamment être mis en place avant le retrait du contenant amovible vers la zone de dépoudrage. Ainsi, durant le transfert du contenant amovible depuis l’enceinte de fabrication vers la zone de dépoudrage, le contenant amovible est couvert. Ceci permet de limiter voire d’éviter l’inhalation de poudres libres par un utilisateur.
[0092] Les moyens d’obturation hermétique peuvent être maintenus ou retirés pendant le dépoudrage.
[0093] Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de fabrication additive par jet de liant et de dépoudrage pour le système 1 tel que précédemment décrit. Le procédé comprend :
[0094] - insérer le contenant amovible 10 dans l’enceinte de fabrication 2,
[0095] - réaliser la fabrication d’au moins une pièce verte par dépôt successif de couches de poudre et projection de liant dans le contenant amovible 10 tout en translatant la paroi de fond 30 vers le bas selon l’axe vertical Z,
[0096] - retirer le contenant amovible 10 de l’enceinte de fabrication 2,
[0097] - désobturer la première paroi ajourée 31 .
[0098] La poudre peut ainsi s’écouler à travers la première paroi ajourée 31 . [0099] Avantageusement, désobturer la première paroi ajourée 31 peut comprendre désolidariser la troisième paroi de la première paroi ajourée 31 .
[0100] Le procédé peut comprendre une étape supplémentaire de retrait de la poudre excédentaire après la désobturation de la première paroi ajourée 31 .
[0101] La fabrication est réalisée selon un procédé de fabrication additive par jet de liant, aussi désigné « binder jetting » en langue anglaise. Les pièces fabriquées selon ce procédé sont fragiles du fait de l’absence de fusion et donc susceptibles de casse. Dans ce contexte, le procédé selon la présente divulgation offre l’avantage considérable de simplifier le dépoudrage tout en limitant d’éventuelles déformations et casse des pièces. De plus, le procédé selon la présente divulgation permet de réduire le temps de dépoudrage et donc les coûts associés.
[0102] Plus précisément, le procédé de fabrication additive par jet de liant consiste successivement en une étape de dépôt d’une couche de poudre sur la paroi de fond suivie d’une étape de projection sélective d’un liant liquide par une buse afin de solidifier une section de la pièce dans le plan de fabrication. La paroi de fond est ensuite translatée vers le bas suivant l’axe vertical Z afin de permettre le dépôt de la couche de poudre suivante. Les étapes précédentes sont répétées successivement pour former, couche après couche, au moins une pièce dite pièce verte. Les pièces vertes sont ensuite soumises à un traitement de déliantage afin d’éliminer la plus grande partie du liant. La pièce brune obtenue après déliantage est traitée thermiquement afin d’assurer la cohésion des pièceset la densification de la matière, par exemple selon un procédé de frittage.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système (1 ) de fabrication additive par jet de liant comprenant une enceinte de fabrication (2) s’étendant selon un axe vertical (Z) et un contenant amovible (10) apte à être inséré dans l’enceinte de fabrication (2) dans une configuration de fabrication et à être retiré de l’enceinte de fabrication (2) dans une configuration de dépoudrage, le contenant amovible (10) comprenant une paroi latérale (20) s’étendant selon l’axe vertical (Z) et une paroi de fond (30) qui est apte à se déplacer selon l’axe vertical (Z) à l’intérieur de la paroi latérale (20) et qui comprend une première paroi ajourée (31 ) comportant des premiers orifices (33) configurés pour être obturés dans la configuration de fabrication et désobturés dans la configuration de dépoudrage.
[Revendication 2] Système (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel la paroi de fond (30) comprend un plateau de fabrication (32) fixé de manière amovible à la première paroi ajourée (31 ), le plateau de fabrication (32) venant contre la première paroi ajourée (31 ) de manière à obturer les premiers orifices (33) de la première paroi ajourée (31 ) lorsque le plateau de fabrication (32) est fixé à la première paroi ajourée (31 ).
[Revendication 3] Système (1 ) selon la revendication 2, dans lequel le plateau de fabrication (32) comprend des premières protubérances (34) destinées à s’engager dans les premiers orifices de manière à obturer les premiers orifices (33) de la première paroi ajourée (31 ).
[Revendication 4] Système (1 ) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la paroi latérale (20) comprend une deuxième paroi ajourée (21 ) comprenant des deuxièmes orifices (22) étant configurés pour être obturés dans la configuration de fabrication et désobturés dans la configuration de dépoudrage.
[Revendication 5] Système (1 ) selon la revendication 4, dans lequel la paroi latérale (20) comprend une quatrième paroi (23) fixée de manière amovible contre la deuxième paroi ajourée (21 ) de sorte à obturer les deuxièmes orifices (22) dans la configuration de fabrication et à libérer les deuxièmes orifices (22) dans la configuration de dépoudrage.
[Revendication 6] Système (1 ) selon la revendication 5, dans lequel la quatrième paroi (23) vient de manière amovible contre la deuxième paroi ajourée (21 ) par l’extérieur et comprend des deuxièmes protubérances (24) destinées à s’engager dans les deuxièmes orifices de manière à obturer les deuxièmes orifices (22) de la deuxième paroi ajourée (21 ).
[Revendication 7] Système (1 ) selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel les deuxièmes orifices (22) sont aménagés dans une partie inférieure de la deuxième paroi ajourée (21 ) selon l’axe vertical (Z).
[Revendication 8] Système (1 ) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel la paroi latérale (20) peut comprendre des moyens de retenue (25) de la paroi de fond (30).
[Revendication 9] Système (1 ) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel une dimension maximale (d) des premiers orifices (33) est de préférence inférieure à 50% d’une dimension minimale d’une pièce à fabriquer dans le contenant amovible (10). [Revendication 10] Système (1) selon l’une des revendications 1 à 9, comprenant des moyens d’obturation hermétique (40) d’ouverture supérieure du contenant amovible (10).
[Revendication 11] Système (1) selon l‘une des revendications 1 à 10, dans lequel la paroi de fond
(30) est entraînée selon l’axe vertical (Z) par un organe de déplacement (3) monté de manière amovible à la paroi de fond (30).
[Revendication 12] Procédé de fabrication additive par jet de liant et de dépoudrage pour le système (1) selon l’une des revendications 1 à 11 , le procédé comprenant :
- insérer le contenant amovible (10) dans l’enceinte de fabrication (2),
- réaliser la fabrication d’au moins une pièce par dépôt successif de couches de poudre dans le contenant amovible (10) et projection sélective de liant tout en translatant la paroi de fond (30) vers le bas selon l’axe vertical (Z),
- retirer le contenant amovible (10) de l’enceinte de fabrication (2),
- désobturer la première paroi ajourée (31).
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