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WO2024246190A1 - Installation de découpe, soudage, rechargement ou fabrication additive métallique par faisceau laser comprenant une enceinte d'inertage logeant un effecteur terminal de robot et un plateau tournant d'un positionneur deux axes - Google Patents

Installation de découpe, soudage, rechargement ou fabrication additive métallique par faisceau laser comprenant une enceinte d'inertage logeant un effecteur terminal de robot et un plateau tournant d'un positionneur deux axes Download PDF

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Publication number
WO2024246190A1
WO2024246190A1 PCT/EP2024/064880 EP2024064880W WO2024246190A1 WO 2024246190 A1 WO2024246190 A1 WO 2024246190A1 EP 2024064880 W EP2024064880 W EP 2024064880W WO 2024246190 A1 WO2024246190 A1 WO 2024246190A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
installation
robot
enclosure
laser
additive manufacturing
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
PCT/EP2024/064880
Other languages
English (en)
Inventor
Luccas BRIZZI
Gilles FONDANT
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.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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 Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of WO2024246190A1 publication Critical patent/WO2024246190A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
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    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B23K26/706—Protective screens

Definitions

  • the present invention mainly relates to the field of metal additive manufacturing.
  • the invention relates to an improvement by robotization of an additive manufacturing process using a laser beam within an inerting enclosure.
  • the invention relates more generally to any process for cutting, welding, resurfacing of metal additive manufacturing, by laser beam in all industrial, engineering and part manufacturing fields, particularly in the nuclear field.
  • the WLAM process is a relatively recent process that is currently under development. Such a process makes it possible to design parts or shapes using drawing software. A part is produced in layers in order to obtain the thinnest possible layers. The layers are then deposited successively by the additive manufacturing system. Thus, the WLAM process is comparable to traditional 3D printing, but with the use of a laser-melted metal wire instead of a nozzle-melted plastic wire.
  • a WLAM process Compared to selective laser melting (SLM) and laser powder deposition (LMD) technologies, a WLAM process has many advantages, including the fact that it is perfectly suited to designing large parts and could meet high production rates.
  • the laser uses 1 to 2 mm spots, producing much more localized heat.
  • a WLAM process therefore makes it possible to build parts that could not be built with a laser.
  • arc-wire additive manufacturing process with the English acronym WAAM for “Wire Arc Additive Manufacturing”.
  • a WLAM process thus allows a significant reduction in costs associated with personal protective equipment and health monitoring of operators.
  • laser welding and metal additive manufacturing processes differ primarily from arc processes such as TIG welding (Tungsten Inert Gas) or MIG welding (Metal Inert Gas) in that they are performed at higher welding speeds, higher power densities, and higher melting temperatures.
  • arc processes such as TIG welding (Tungsten Inert Gas) or MIG welding (Metal Inert Gas) in that they are performed at higher welding speeds, higher power densities, and higher melting temperatures.
  • inerting consists of using neutral gases such as argon, nitrogen, or helium. These neutral gases can ensure the quality of the parts produced by protecting the molten materials during production. It also allows to control the atmosphere during the additive printing process.
  • the quality criteria required in certain fields of application such as low-carbon energy (nuclear or not), require the absence of defects in the parts produced, sometimes manufactured in special alloys. This involves inerting at proximity to the weld pool with very low O2 and H2O values, typically less than 10 ppm.
  • Figure 1 shows such a rigid enclosure 10 according to the state of the art, with a general rectangular parallelepiped shape: it is delimited by four side walls 11, 12, 13, 14, a lower wall 15, and an upper wall 16.
  • Portholes 18 are intended to receive gloves, not shown, for handling the parts, tools, fabrications and to allow maintenance to be carried out on the additive manufacturing head.
  • the manufactured parts can be evacuated, if their size allows it, through an airlock, which is the function of the part “projecting” on the outside.
  • robotization of cutting, welding, reloading or laser additive manufacturing installations would make it possible to ensure large movements in three dimensions and thus make it possible to quickly produce finished metal volumetric parts with complex geometries, in particular elliptical revolution-shaped parts or with functions added to cylindrical-shaped parts.
  • H is known for inerting enclosures including a robot inside them.
  • the inerting volume is then significantly larger, making the inerting of the enclosure longer and more expensive.
  • the aim of the invention is to meet at least part of this need.
  • the invention relates, in one of its aspects, to an installation for cutting, welding, reloading or additive manufacturing by laser beam, comprising: - an inerting enclosure, under an inert atmosphere, delimited by at least one rigid wall and a first and a second flexible sealing skirt each fixed in a sealed manner to the at least one rigid wall;
  • a robot end effector comprising a support at least one part, preferably its head, of at least one laser adapted to emit a cutting, welding, reloading or additive manufacturing beam and at least one sealed fixing flange, fixed or made integrally with the support and on which the first flexible sealing skirt is fixed in a sealed manner;
  • the robot being adapted to allow movement of the end effector within the enclosure, in one and/or the other of the three orthogonal directions (X, Y, Z);
  • a plate(s) positioner with two axes, including an axis of rotation around one (Z) of the three directions and an axis of pivoting around another (Z) of the three directions, to respectively rotate and pivot, inside the enclosure, at least the upper plate around which the second flexible sealing skirt is fixed in a sealed manner, the upper plate forming a support for a part to be produced by cutting, welding or additive manufacturing.
  • the inerting gas to be injected can be argon or nitrogen.
  • two-axis positioner is meant the usual meaning of the technology, namely an autonomous motorized device, equipped with a rotary axis and a tilting axis for positioning a part in space.
  • the operation of the two-axis positioner is advantageously controlled by that of the robot and the laser supported by the end effector of the robot.
  • the enclosure comprises five rigid walls delimiting a right parallelepiped with the exception of the upper opening to which the first flexible skirt is fixed in a sealed manner.
  • the robot is a six-axis articulated arm robot.
  • the positioner comprises:
  • Such an assembly not only ensures the rotation of the part to be produced on itself but also the efficient evacuation of heat through the base of the positioner.
  • the hermetic inerting enclosure confines the heat resulting from the melting of the materials to produce the parts, typically between 600 and 800°C.
  • ensuring effective cooling as close as possible to the upper plate that supports the part makes it possible to best protect the positioner components thermally.
  • the positioner comprises a pivot body, fixed on the pivot axis and on which the upper plate is rotatably mounted.
  • the lower rotating plate is rotatably mounted in contact with the pivot body.
  • the positioner includes a locking pin to limit the pivoting of the upper plate, preferably at an angle of no more than +/- 20° relative to the horizontal.
  • the locking pin keeps the part on which the connections to the heat transfer fluid are installed fixed.
  • the sealed fixing flange houses at least one sealed passage for the laser power supply cable(s) or fiber(s), the electrical power supply, the fluid supply, in particular the inerting gas, the control and/or instrumentation cable(s).
  • the waterproof fixing flange also houses a waterproof passage for a wire feeder to be melted by the laser for welding or additive manufacturing, the feeder being fixed to the support of the end effector.
  • the waterproof fixing flange is of generally circular shape, the periphery of which is fixed in a waterproof manner to the first flexible skirt.
  • the laser is supported so that the axis of the beam it emits is centered on the center of the sealing mounting flange.
  • the installation comprises at least one control unit for controlling the laser, the supply of the inerting gas and the movement of the robot and thereby of the end effector in the enclosure.
  • the seal between the first flexible skirt and the rigid wall(s) on the one hand, and the sealed fixing flange on the other hand is such that the O2 and H2O values are less than 10 ppm within the inerting enclosure.
  • the inventors carried out thermodynamic analyses of inerting gases which showed that the very hot flows are violently disturbed and do not perform as well as possible what they are intended for, which deteriorates the quality of the inerting, and is therefore likely to cause defects during manufacturing.
  • the robotization of current laser welding and additive manufacturing installations guarantees large three-dimensional movements and thus makes it possible to quickly produce finished metal volume parts with complex geometries.
  • the invention essentially consists of integrating robotization with a two-axis positioner in an installation while guaranteeing inerting in the inerting enclosure in which the laser beam is implemented for manufacturing, with very low O2 and H2O values.
  • Figure 1 is a perspective view of a state-of-the-art hermetic inerting enclosure.
  • FIG 2 is a perspective view of a laser-based metal additive manufacturing installation, with a hermetic inerting enclosure and an articulated arm robot according to the invention.
  • Figure 3 is a partial cross-sectional view of an installation according to Figure 2.
  • Figures 4A and 4B are perspective views of an end effector of the robot of the installation according to Figures 2 and 3.
  • FIG 5 Figure 5 reproduces Figure 2, without the presence of the upper wall of the enclosure and the sealing skirt with the exterior.
  • FIG 6 is a perspective view of a laser metal additive manufacturing installation, with hermetic inerting enclosure, articulated arm robot and two-axis positioner according to the invention.
  • Figure 7 is another perspective view of the installation according to Figure 6.
  • FIG 8 is a perspective view of an installation according to Figure 6 or 7, without the presence of the inerting enclosure.
  • Figure 9 is a perspective view of a two-axis positioner according to the invention.
  • FIG 10A], [Fig 10B], [Fig 10C], Figures 10A, 10B, 10C are perspective views of a two-axis positioner according to the invention, according to different pivoting positions of the workpiece support plate.
  • Figure 11 is a cross-sectional view of a two-axis positioner according to the invention, taken at the rotating part of the positioner.
  • Figures 2 and 3 show a laser-based metal additive manufacturing installation 1 according to the invention.
  • This installation firstly comprises an inerting enclosure 10, under an inert atmosphere, housing a support, not shown, of a part to be produced by additive manufacturing.
  • the inert atmosphere can be controlled by means of an oxygen sensor and advantageously in water.
  • the temperature within the enclosure can be controlled by means of a temperature sensor.
  • the humidity within the enclosure can be controlled by means of an H2O sensor.
  • the inerting enclosure 10 comprises five rigid walls 11, 12, 13, 14, 15 delimiting a right parallelepiped with the exception of the upper opening to which the periphery 20 of a flexible sealing skirt 2 is fixed in a sealed manner.
  • the openwork central part 21 of the sealing skirt 2 is fixed in a sealed manner to a robot effector 3. More precisely, the fixing of this openwork central part 21 is carried out on a sealed fixing flange 30 of the end effector 3, of generally circular shape.
  • the seal between the flexible skirt 2 and the rigid walls 11, on the one hand, and the sealed fixing flange on the other hand is such that the values in 02 and H2O are less than 10 ppm within the inerting enclosure.
  • the flexible skirt 2 is resistant to high temperatures while ensuring the sealing of the inerting enclosure.
  • the skirt 2 may be made of a flexible polymer to give sufficient degrees of freedom to the robot arm so that it can bring the end effector 3 to any location inside the inerting enclosure.
  • the seals sealing between the skirt 2 and the rigid part of the enclosure as well as between the skirt 2 and the end effector 3 are preferably made of nitrile.
  • This robot effector 3 comprises a support 31 of the head of a laser 5 adapted to emit a cutting, welding or additive manufacturing beam, and fixed or made integrally with the fixing flange 30.
  • the end effector 3 is attached to the end wrist 42 of the robot 4.
  • the robot 4 allows movement of the end effector 3 and therefore of the laser head 5 in one and/or the other of the three orthogonal directions (X, Y, Z) inside the enclosure.
  • the flexible skirt 2, as fixed, deforms while ensuring sealing during the movements of the robot 4 and of the end effector 3 fixed thereto.
  • End effector 3 is shown in more detail in Figures 4A and 4B.
  • the support 31 integrates a fixing flange 32 to the end wrist 42 of the robot.
  • the waterproof flange 30 for fixing to the skirt 2 houses a waterproof passage 33 for the laser power supply cable(s) or fiber(s), for the electrical supply, for the supply of fluids, in particular the inerting gas, for the control and/or instrumentation cable(s).
  • This waterproof flange 30 may be a standard, standard flange.
  • the waterproof flange 30 comprises a set of waterproof cable passages for bringing to the end effector 3 all the elements essential for its proper operation, such as for example: the optical fiber, the filler wire, the gas supplies, etc.
  • This flange also makes it possible to bring to the end effector sensors for monitoring the ambient conditions of the inerting enclosure such as O2 and H2O sensors.
  • the waterproof cable passage 33 may allow cables to be passed for instrumentation such as thermal sensors.
  • This waterproof fixing flange 30 can also accommodate a waterproof passage 35 for a wire reel 6 to be melted by the laser for welding or additive manufacturing, the reel being fixed to the support 31 of the end effector 3.
  • the laser source 5 is controlled by an emission signal that is sent from a robot control bay to the laser source.
  • the gas management in the head is done by an upstream box that is not shown.
  • the laser beam 5 is supported by the support so that the axis of the beam it emits is centered on the center of the sealed fixing flange 30.
  • one or more instrumentation supports 36 can be fixed in the lower part of the support 31 to instrument the interior of the inerting enclosure 10.
  • the supports 36 can be intended to receive instrumentation, such as cameras in the visible and infrared range in particular, pyrometers, a thermal camera, etc. These supports 36 are preferably removable and can be removed manually, without tools, from the end effector 3.
  • Figures 6 to 7 show the integration of a two-axis positioner 7 in the rigid lower wall 15 of the inerting enclosure.
  • One of the two axes is an axis of rotation about the Z direction and one is an axis of pivoting about another (Z) of the three directions, to respectively rotate and pivot, inside the enclosure, at least the upper plate around which the second flexible sealing skirt is fixed in a sealed manner, the upper plate forming a support for a part to be produced by cutting, welding, reloading or additive manufacturing.
  • This positioner 7 comprises an upper plate 70 forming a support for a part to be produced by cutting, welding, reloading or additive manufacturing by laser 5.
  • the upper plate 70 is rotatably mounted on itself and fixed to a body 72 pivoting relative to the base 71 of the positioner 71.
  • a flexible sealing skirt 8 ensures sealing between the rotating upper plate 70 and the rigid lower wall 15 of the inerting enclosure 10.
  • the periphery 80 of the flexible sealing skirt 8 is fixed in a sealed manner on the rigid lower wall 15 while the openwork central part 81 of the skirt 8 is fixed in a sealed manner around the rotating plate 70 of the positioner 7.
  • the seal between the flexible skirt 8 and the rigid wall 15 on the one hand, and around the lower rotating plate 70 on the other hand, is such that the O2 and H2O values are less than 10 ppm within the inerting enclosure.
  • the flexible skirt 8 resists high temperatures while guaranteeing the sealing of the inerting enclosure.
  • the fixing of the flexible waterproof skirt 8 around the upper rotating plate 70 of the positioner can be ensured by constituting a pre-assembled subassembly before its installation in the inerting enclosure, as shown in figure 9.
  • the upper rotating plate 70 can take different tilt/pivot positions, for example horizontal (Figure 10A), +20° from horizontal (Figure 10B), or -20° from horizontal (Figure 10C).
  • FIG 11 shows an advantageous variant embodiment of the positioner 7 according to the invention.
  • the upper plate 70 and a lower plate 73 are integral with each other and fixed on the rotation axis.
  • the lower rotating plate 73 is rotatably mounted with contact with a pivot body 72 (ring), fixed on the pivot axis.
  • the upper plate 70 and the lower plate 73 which connects to the 2-axis positioner, can rotate freely while being driven by the 2-axis positioner, without the body 72 on which the connections are installed rotating.
  • At least one seal 74 preferably two, arranged at the periphery, define(s) a sealed space between the two rotating plates 70, 73.
  • a cooling plate 75 is mounted in the sealed space. Inside this plate 75 a heat transfer fluid can circulate so as to cool the upper plate 70.
  • a locking pin 77 arranged on the periphery, makes it possible to block the pivoting of the body 72 relative to the base 71 of the positioner.
  • Installation 1 which has just been described makes it possible to rapidly produce large parts and/or parts with complex shapes, particularly three-dimensional ones, such as elliptical revolution shapes, in an inert environment with very low Oi and/or H2O values, which guarantees the quality of the fusion bath by the laser.
  • the robot implemented is an articulated arm robot
  • the inerting enclosure is in the shape of a right parallelepiped, we can consider any other rigid shape which allows a sealed fixing of a flexible skirt which ensures the sealing interface with the end of a robot and guarantees an inert environment with very low values of Oi and/or H2O.

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Abstract

L'invention concerne une installation (1) de découpe, soudage, rechargement ou fabrication additive par faisceau laser, comprenant une robotisation avec un positionneur deux axes (4) tout en garantissant un inertage dans l'enceinte d'inertage (10) dans laquelle le faisceau laser est mis en œuvre pour la fabrication, avec de très faibles valeurs en O2 et H2O.

Description

Description
Titre: Installation de découpe, soudage, rechargement ou fabrication additive métallique par faisceau laser comprenant une enceinte d’inertage logeant un effecteur terminal de robot et un plateau tournant d’un positionneur deux axes.
Domaine technique
La présente invention concerne principalement le domaine de la fabrication additive métallique.
Plus particulièrement, l’invention a trait à une amélioration par robotisation d’un procédé de fabrication additive mettant en œuvre un faisceau laser au sein d’une enceinte d’inertage.
Bien que décrite en particulier en référence à un procédé de fabrication additive métallique par laser avec apport de fil, d’acronyme anglo-saxon WLAM pour « Wire Laser Additive Manufacturing », l’invention concerne de manière plus générale tout procédé de découpe de soudage, de rechargement de fabrication additive métallique, par faisceau laser dans tous les domaines industriels, d’ingénieries et de fabrications de pièces, notamment dans le domaine nucléaire.
Technique antérieure
Le procédé WLAM est un procédé relativement récent en cours de développement. Un tel procédé permet de concevoir des pièces ou des formes à partir d’un logiciel de dessin. Une pièce est produite par strates de façon à obtenir les couches les plus fines possibles. Les couches sont ensuite déposées successivement par le système de fabrication additive. Ainsi, le procédé WLAM est comparable à l’impression 3D traditionnelle, mais avec l’utilisation d’un fil métallique fondu par laser au lieu de fil plastique fondu par buse.
Comparé aux technologies de fusion sélective par laser, d’acronyme anglo-saxon SLM pour «Selective Laser Melting » et de dépôt par fusion laser de poudre, d’acronyme anglo-saxon LMD pour « Laser Melting Deposition », un procédé WLAM présente de nombreux avantages, notamment le fait qu’il est parfaitement adapté pour concevoir des pièces de grandes dimensions et qu’il pourrait répondre à des cadences de production élevées. Le laser emploie des spots de 1 à 2 mm, produisant une chaleur beaucoup plus localisée. Un procédé WLAM permet ainsi de construire des pièces qu’on ne pourrait pas construire avec un procédé par fabrication additive arc-fil, d’acronyme anglo-saxon WAAM pour « Wire Arc Additive Manufacturing ».
De plus, l’utilisation de fil permet de garantir un rendement matière de 100%.
En outre, dans un procédé WLAM, les risques liés à l’utilisation d’une poudre sont écartés. Un procédé WLAM permet ainsi une réduction importante des coûts liés aux équipements de protection individuels et au suivi santé des opérateurs.
Malgré tous les avantages précités, le niveau de maturité technologique d’un procédé WLAM est moins élevé que pour le procédé WAAM.
De manière générale, les procédés de soudage et de fabrication additive métallique utilisant un laser diffèrent principalement des procédés à arc tels que le soudage TIG, acronyme anglo-saxon pour « Tungsten Inert Gas » ou MIG acronyme anglo-saxon pour « Metal Inert Gas», en ce qu’ils sont réalisés à de plus grandes vitesses de soudage, de plus grandes densités de puissance et à des températures de fusion plus élevées.
Cela implique d’importants gradients de température autour du bain de fusion entrainant, par convexion, du gaz pollué autour du bain de fusion. Cela génère des impuretés qui nuisent aux performances techniques des pièces réalisées : apparition de fissures, crevasses, bulles, impuretés, etc.
En particulier, on constate dans le cas d’un procédé WLAM que les solutions habituellement employées pour réaliser un inertage ne permettent pas de limiter les défauts évoqués ci- dessus. On rappelle ici que l’inertage consiste à utiliser des gaz neutres tels que l’argon, l’azote, ou l’hélium. Ces gaz neutres peuvent permettre d’assurer la qualité des pièces réalisées en protégeant les matériaux en fusion lors de la production. Il permet également de contrôler l’atmosphère lors du processus d’impression additive.
L’inertage actuel nécessite de pulvériser de très grandes quantités de gaz pour des résultats mitigés. De plus, le gaz neutre (argon, azote) utilisé est perdu en se dispersant dans l’atmosphère.
Par ailleurs, les critères de qualité requis dans certains domaines d’application, comme celui des énergies bas carbone (nucléaire ou non), requièrent l’absence de défauts dans les pièces réalisées, parfois fabriquées dans des alliages spéciaux. Cela implique un inertage à proximité du bain de fusion avec des valeurs très faibles en O2 et H2O, typiquement inférieures à 10 ppm.
Or, à ce jour, ces valeurs peuvent être uniquement obtenues dans une enceinte d’inertage hermétique qui est rigide, c’est-à-dire avec des parois qui la délimitent qui sont rigides.
On a représenté à la figure 1, une telle enceinte rigide 10 selon l’état de l’art, de forme générale en parallélépipède rectangle: elle est délimitée par quatre parois latérales 11, 12, 13, 14, une paroi inférieure 15, et une paroi supérieure 16. Pour pouvoir déplacer aisément l’enceinte, celle-ci peut être munie de pieds à roulettes 17. Des hublots 18 sont destinés à recevoir des gants, non représentés pour manipuler les pièces, des outils, des fabrications et permettre de réaliser des maintenances sur la tête de fabrication additive. Les pièces fabriquées peuvent être évacuées, si leurs tailles le permettent, par un sas, qui est la fonction de la partie en « saillie » sur l’extérieur.
Par ailleurs, une robotisation des installations de découpe, soudage, rechargement ou de fabrication additive laser permettrait d’assurer de grands déplacements en trois dimensions et permettrait ainsi de réaliser rapidement des pièces volumiques métalliques finies aux géométries complexes, notamment des pièces de forme de révolution elliptiques ou avec des fonctions ajoutées à des pièces de forme cylindrique.
H est connu des enceintes d’inertage comprenant le un robot en leur sein. Le volume d’inertage est alors sensiblement plus grand rendant l’inertage de l’enceinte plus long et plus onéreux.
H existe donc un besoin d’améliorer les installations de découpe, soudage, rechargement ou fabrication additive mettant en œuvre un faisceau laser, afin de les robotiser tout en les rendant compatibles avec une mise en œuvre en enceinte d’inertage, avec des valeurs très faibles en O2 et H2O, typiquement inférieures à 10 ppm qui permettent d’augmenter la qualité des bains de fusion, d’accroitre la résistance mécanique des pièces fabriquées pour respecter au mieux les normes en vigueurs.
Le but de l’invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.
Exposé de l’invention
Pour ce faire, l’invention concerne, sous l’un de ses aspects, une installation de découpe, soudage, rechargement ou fabrication additive par faisceau laser, comprenant : - une enceinte d’inertage, sous atmosphère inerte, délimitée par au moins une paroi rigide et une première et une deuxième jupes souples d’étanchéité fixées chacune de manière étanche à la au moins une paroi rigide ;
- un effecteur terminal de robot comprenant un support au moins une partie, de préférence sa tête, d’au moins un laser adapté pour émettre un faisceau de découpe, soudage, rechargement ou fabrication additive et au moins une bride étanche de fixation, fixée ou réalisée intégralement avec le support et sur laquelle la première jupe souple d’étanchéité est fixée de manière étanche;
- un robot auquel est fixé l’effecteur terminal de robot, le robot étant adapté pour permettre un mouvement de l’effecteur terminal à l’intérieur de l’enceinte, selon l’une et/ou l’autre des trois directions orthogonales (X, Y, Z);
- un positionneur à plateau(x), à deux axes, dont un axe de rotation autour d’une (Z) des trois directions et un axe de pivotement autour d’une autre (Z) des trois directions, pour respectivement mettre en rotation et faire pivoter, à l’intérieur de l’enceinte, au moins le plateau supérieur autour duquel la deuxième jupe souple d’étanchéité est fixée de manière étanche, le plateau supérieur formant un support d’une pièce à réaliser par découpe, soudage ou fabrication additive.
Le gaz d’inertage à injecter peut être de l’argon ou de l’azote.
Par « positionneur à deux axes », on entend le sens usuel de la technologie, à savoir un appareil motorisé autonome, muni d’un axe rotatif et d’un axe de basculement permettant de positionner une pièce dans l’espace. Dans le cadre de l’invention, le fonctionnement du positionneur à deux axes est avantageusement asservi à celui du robot et du laser supporté par l’effecteur terminal du robot.
Selon un mode de réalisation avantageux, l’enceinte comprend cinq parois rigides délimitant un parallélépipède droit à l’exception de l’ouverture supérieure à laquelle est fixée de manière étanche la première jupe souple.
Avantageusement, le robot est un robot à bras articulé à six axes.
Selon un mode de réalisation avantageux, le positionneur comprend:
- deux plateaux rotatifs dont le plateau supérieur et un plateau inférieur solidaires l’un de l’autre et fixés sur l’axe de rotation,
- au moins un joint d’étanchéité entre les deux plateaux rotatifs définissant un espace étanche, - un plateau de refroidissement, monté dans l’espace étanche et dans lequel un fluide caloporteur peut circuler de sorte à refroidir le plateau supérieur.
Un tel montage permet non seulement d’assurer la rotation de la pièce à réaliser sur elle- même mais également l’évacuation efficace de la chaleur par la base du positionneur.
En effet, les cycles de réalisation par fabrication additive laser génèrent de très fortes températures dans les pièces, d’autant plus qu’ils peuvent être longs, typiquement de 1 à plusieurs dizaine d’heures. Or, l’enceinte d’inertage hermétique confine la chaleur résultant de la fusion des matériaux pour réaliser les pièces, typiquement entre 600 et 800°C. Ainsi, garantir un refroidissement efficace au plus près du plateau supérieur qui supporte la pièce permet de protéger thermiquement au mieux les composants du positionneur.
Selon une variante de réalisation avantageuse, le positionneur comprend un corps de pivotement, fixé sur l’axe de pivotement et sur lequel est monté en rotation le plateau supérieur.
Selon une configuration avantageuse, le plateau rotatif inférieur est monté en rotation avec contact avec le corps de pivotement.
Avantageusement, le positionneur comprend un pion de blocage pour limiter le pivotement du plateau supérieur, de préférence selon un angle au maximum de +/- 20° par rapport à l’horizontal. Ainsi, le pion de blocage permet de garder fixe la partie sur laquelle sont installés les raccordements au fluide caloporteur.
Selon une variante de réalisation avantageuse, la bride étanche de fixation loge au moins un passage étanche de câble(s) ou fibre(s) d’alimentation du laser, d’alimentation électrique, d’ amenée de fluides, notamment le gaz d’inertage, de câble(s) de contrôle et/ou d’instrumentation.
Selon cette variante, la bride étanche de fixation loge en outre un passage étanche de dévidoir de fil à faire fondre par le laser pour le soudage ou la fabrication additive, le dévidoir étant fixé au support de l’effecteur terminal.
De préférence, la bride étanche de fixation est de forme générale circulaire, dont la périphérie est fixée de manière étanche à la première jupe souple.
De préférence encore, le laser est supporté de sorte que l’axe du faisceau qu’il émet est centre sur le centre de la bride étanche de fixation. Selon un autre mode de réalisation avantageux, l’installation comprend au moins une unité de contrôle-commande pour commander le laser, l’alimentation du gaz d’inertage et le déplacement du robot et par-là de l’effecteur terminal dans l’enceinte.
Dans une configuration avantageuse, l’étanchéité entre la première jupe souple et la(les) paroi(s) rigide(s) d’une part, et la bride étanche de fixation d’autre part est telle que les valeurs en O2 et H2O sont inférieures à 10 ppm au sein de l’enceinte d’inertage
Les procédés de découpe, soudage et fabrication additive mettant en œuvre un laser selon l’état de l’art, permettent d’atteindre des vitesses de travail élevées à de hautes températures.
En revanche, il a été constaté que ces procédés génèrent plus ou moins de pollutions, notamment poussière(s) et/ou de fumée(s) issue(s) du bain de fusion généré par le laser, et ce en fonction des matériaux fondus.
Les inventeurs ont réalisé des analyses thermodynamiques de gaz d’inertage qui ont montré que les flux, très chauds, sont violement perturbés et n’assurent pas au mieux ce à quoi ils sont dédiés, ce qui détériore la qualité de l’inertage, et donc est susceptible d’engendrer des défauts lors de la fabrication.
Or, les critères de qualité requis dans certains domaines exigent l’absence de défauts dans les pièces réalisées, parfois fabriquées dans des alliages spéciaux.
Cela implique nécessairement que la réalisation de ces pièces soit faite avec un inertage à proximité du bain de fusion avec des valeurs très faibles, en O2 et H2O, typiquement inférieures à 10 ppm.
A ce jour, ces valeurs peuvent être uniquement obtenues dans une enceinte d’inertage hermétique rigide.
Par ailleurs, la robotisation des installations de soudage et de fabrication additive laser actuelles, garantit de grands déplacements en trois dimensions et permet ainsi de réaliser rapidement des pièces volumiques métalliques finis aux géométries complexes.
L’invention consiste essentiellement à intégrer une robotisation avec un positionneur deux axes dans une installation tout en garantissant un inertage dans l’enceinte d’inertage dans laquelle le faisceau laser est mis en œuvre pour la fabrication, avec de très faibles valeurs en O2 et H2O. Les avantages de l’invention sont nombreux parmi lesquels on peut citer :
- la possibilité de déplacer une tête de laser de découpe, de soudage, de rechargement ou de fabrication additive laser dans les trois directions X, Y, Z, tout en garantissant l’étanchéité de l’ensemble de l’enceinte d’inertage et donc un inertage constant ;
- la possibilité de réaliser des pièces de grandes dimensions spécifiques et/ou de formes complexes tridimensionnelles, notamment de formes de révolution elliptiques ou avec des fonctions ajoutées sur des formes cylindriques, grâce au positionneur à deux axes;
- la possibilité de sortie des pièces fabriquées par un des sas à travers une paroi rigide de l’enceinte permettant ainsi de recycler de grands volumes de gaz dans cette dernière;
- une amélioration de la qualité des soudures et des pièces réalisées avec les procédés de découpe, ou de soudage par faisceau laser et de fabrication additive métallique laser ;
- une facilité d’utilisation et une adaptabilité aux multiples procédés avec tous types de robots industriels disponibles, en standardisant l’ensemble des pièces, brides, joints, mécanismes qui peuvent être nécessaires au fonctionnement d’une installation selon l’invention ;.
- un démontage facile et rapide, typiquement d’environ 15 minutes, dans le cas d’un changement d’environnement, d’outils ou simplement pour le changement de la jupe d’étanchéité souple en cas de détérioration. Cet avantage et primordial pour l’industrie qui est contrainte par les coûts élevés d’immobilisation ;
Les applications potentielles de l’invention décrite, sont que son installation peut être réalisée sur tous les types d’enceintes/chambres d’inertage hermétique initialement rigides existantes.
Toutes les applications industrielles de soudage et de fabrication additive laser sont concernées, particulièrement le nucléaire, l’aéronautique, le naval, l’automobile.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d’exemples de mise en œuvre de l’invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes. Brève description des dessins
[Fig 1] la figure 1 est une vue en perspective d’une enceinte d’inertage hermétique selon l’état de l’art.
[Fig 2] la figure 2 est une vue en perspective d’une installation de fabrication additive métallique par laser, à enceinte d’inertage hermétique et robot à bras articulé selon l’invention.
[Fig 3] la figure 3 est une vue en coupe transversale partielle d’une installation selon la figure 2.
[Fig 4A], [Fig 4B] les figures 4A et 4B sont des vues en perspective d’un effecteur terminal du robot de l’installation selon les figures 2 et 3.
[Fig 5] la figure 5 reprend la figure 2, sans la présence de la paroi supérieure de l’enceinte et de la jupe d’étanchéité avec l’extérieur.
[Fig 6] la figure 6 est une vue en perspective d’une installation de fabrication additive métallique par laser, à enceinte d’inertage hermétique, robot à bras articulé et positionneur à deux axes selon l’invention.
[Fig 7] la figure 7 est une autre vue en perspective de l’installation selon la figure 6.
[Fig 8] la figure 8 est une vue en perspective d’une installation selon la figure 6 ou 7, sans la présence de l’enceinte d’inertage.
[Fig 9] la figure 9 est une vue en perspective d’un positionneur à deux axes conforme à l’invention.
[Fig 10A], [Fig 10B], [Fig 10C], les figures 10A, 10B, 10C sont des vues en perspective d’un positionneur à deux axes conforme à l’invention, selon différents pivotements du plateau support de pièce à fabriques.
[Fig 11] la figure 11 est une vue en coupe transversale d’un positionneur à deux axes conforme à l’invention, réalisée au niveau de la partie tournante du positionneur.
Description détaillée
Dans l’ensemble de la présente demande, les termes « inférieur », « supérieur », « en- dessous » et « en-dessus » sont à comprendre par référence par rapport à une enceinte d’inertage d’une installation selon l’invention, telle qu’elle est en configuration horizontale de fonctionnement.
Par souci de clarté, un même élément selon l’état de l’art et selon l’invention est désigné par une même référence numérique.
La figure 1 a déjà été décrite en préambule. Elle ne sera donc pas détaillée ci-après.
On a représenté en figures 2 et 3, une installation 1 de fabrication additive métallique par laser selon l’invention.
Cette installation comprend tout d’abord une enceinte d’inertage 10, sous atmosphère inerte, logeant un support, non représenté, d’une pièce à réaliser par fabrication additive. L’atmosphère inerte peut être contrôlée au moyen d’un capteur d’oxygène et avantageusement en eau. La température au sein de l’enceinte peut être contrôlée au moyen d’un capteur de température. Avantageusement, l’humidité au sein de l’enceinte peut être contrôlée au moyen d’un capteur H2O.
L’enceinte d’inertage 10 comprend cinq parois rigides 11, 12, 13, 14, 15 délimitant un parallélépipède droit à l’exception de l’ouverture supérieure à laquelle est fixée de manière étanche, la périphérie 20 d’une jupe souple 2 d’étanchéité.
La partie centrale 21 ajourée de la jupe d’étanchéité 2 est fixée de manière étanche à un effecteur de robot 3. Plus précisément, la fixation de cette partie centrale ajourée 21 est réalisée sur une bride étanche de fixation 30 de l’effecteur terminal 3, de forme générale circulaire.
L’étanchéité entre la jupe souple 2 et les parois rigides 11, d’une part, et la bride étanche de fixation d’autre part est telle que les valeurs en 02 et H2O sont inférieures à 10 ppm au sein de l’enceinte d’inertage.
La jupe souple 2 résiste aux températures élevées en garantissant l’étanchéité de l’enceinte d’inertage. La jupe 2 peut être en polymère souple pour donner suffisamment de degrés de liberté au bras du robot de telle sorte qu’il puisse amener l’effecteur terminal 3 à n’importe quel endroit à l’intérieur de l’enceinte d’inertage. Les joints faisant l’étanchéité entre la jupe 2 et la partie rigide de l’enceinte ainsi qu’entre la jupe 2 et l’effecteur terminal 3 sont de préférence en nitrile. Cet effecteur de robot 3 comprend un support 31 de la tête d’un laser 5 adapté pour émettre un faisceau de découpe, soudage ou fabrication additive, et fixé ou réalisé intégralement avec la bride de fixation 30.
Un robot 4 à bras articulé 40, de préférence à six axes est agencé avec sa base 41 à proximité de l’enceinte d’inertage 10.
L’effecteur terminal 3 est fixé au poignet d’extrémité 42 du robot 4.
Ainsi, le robot 4 permet un mouvement de l’effecteur terminal 3 et donc de la tête de laser 5 selon l’une et/ou l’autre des trois directions orthogonales (X, Y, Z) à l’intérieur de l’enceinte. La jupe souple 2, telle que fixée, se déforme tout en garantissant une étanchéité pendant les mouvements du robot 4 et de l’effecteur 3 qui y est fixé.
L’effecteur terminal 3 est montré plus en détail en figures 4A et 4B.
Le support 31 intègre une bride de fixation 32 au poignet d’extrémité 42 de robot.
La bride étanche de fixation 30 à la jupe 2 loge un passage étanche 33 de câble(s) ou fibre(s) d’alimentation du laser, d’alimentation électrique, d’amenée de fluides, notamment le gaz d’inertage, de câble(s) de contrôle et/ou d’instrumentation. Cette bride étanche 30 peut être une bride normalisée, standard. La bride étanche 30 comprend un ensemble de passages de câble étanches permettant d’amener à l’effecteur terminal 3 tous les éléments indispensables à son bon fonctionnement, comme par exemple : la fibre optique, le fil d’apport, les alimentations en gaz, etc. Cette bride permet également d’amener au niveau de l’effecteur terminal des capteurs pour le contrôle des conditions d’ambiance de l’enceinte d’inertage comme des capteurs O2 et H2O. Le passage de câble étanche33 peut permettre de passer des câbles pour de l’instrumentation comme des capteurs thermiques.
Cette bride étanche de fixation 30 peut loger en outre un passage étanche 35 d’un dévidoir de fil 6 à faire fondre par le laser pour le soudage ou la fabrication additive, le dévidoir étant fixé au support 31 de l’effecteur terminal 3.
Le contrôle de la source laser 5 se fait par un signal d’émission qui est envoyé depuis une baie de contrôle du robot jusqu’à la source laser. La gestion des gaz dans la tête se fait par un boitier en amont qui n’est pas représenté.
Le faisceau laser 5 est supporté par le support de sorte que l’axe du faisceau qu’il émet est centré sur le centre de la bride étanche de fixation 30. En outre, un ou plusieurs support d’instrumentation 36, par exemple des capteurs d’Oi et/ou H2O ou de température et/ou de pression, peuvent être fixés dans la partie inférieure du support 31 pour instrumenter l’intérieur de l’enceinte d’inertage 10. De manière générale, les supports 36 peuvent être destinés à recevoir de l’instrumentation, telle que des caméras dans le visible et l’infrarouge notamment, des pyromètres, une caméra thermique, etc.. Ces supports 36 sont de préférence amovibles et peuvent être retirés manuellement, sans outil, de l’effecteur terminal 3.
Les figures 6 à 7 montrent l’intégration d’un positionneur 7 à deux axes, dans la paroi inférieure rigide 15 de l’enceinte d’inertage. Un des deux axes est un axe de rotation autour de la direction Z et l’un axe de pivotement autour d’une autre (Z) des trois directions, pour respectivement mettre en rotation et faire pivoter, à l’intérieur de l’enceinte, au moins le plateau supérieur autour duquel la deuxième jupe souple d’étanchéité est fixée de manière étanche, le plateau supérieur formant un support d’une pièce à réaliser par découpe, soudage, rechargement ou fabrication additive.
Ce positionneur 7 comprend un plateau supérieur 70 formant un support d’une pièce à réaliser par découpe, soudage, rechargement ou fabrication additive par le laser 5.
Le plateau supérieur 70 est monté rotatif sur lui-même et fixé à un corps 72 en pivotement par rapport à la base 71 du positionneur 71.
Une jupe souple d’étanchéité 8 permet d’assurer l’étanchéité entre le plateau supérieur rotatif 70 et la paroi inférieure rigide 15 de l’enceinte d’inertage 10.
Plus précisément, la périphérie 80 de la jupe souple 8 d’étanchéité est fixée de manière étanche sur la paroi inférieure rigide 15 tandis que.la partie centrale 81 ajourée de la jupe 8 est fixée de manière étanche autour du plateau rotatif 70 du positionneur 7.
L’étanchéité entre la jupe souple 8 et la paroi rigide 15 d’une part, et autour du plateau rotatif inférieur 70 d’autre part est telle que les valeurs en O2 et H2O sont inférieures à 10 ppm au sein de l’enceinte d’inertage.
A l’instar de la jupe souple 2, la jupe souple 8 résiste aux températures élevées en garantissant l’étanchéité de l’enceinte d’inertage. La fixation de la jupe souple étanche 8 autour du plateau rotatif supérieur 70 du positionneur peut être assuré en constituant un sous-ensemble préassemblé avant son montage dans l’enceinte d’inertage, comme montré à la figure 9.
Le plateau rotatif supérieur 70 peut prendre différentes positions d’inclinaison/de pivotement, par exemple à l’horizontal (figure 10A), à +20° par rapport à l’horizontal (figure 10B), ou à -20° par rapport à l’horizontal (figure 10C).
La figure 11 montre une variante avantageuse de réalisation du positionneur 7 conforme à l’invention.
Le plateau supérieur 70 et un plateau inférieur 73 sont solidaires l’un de l’autre et fixés sur l’axe de rotation. De préférence, le plateau rotatif inférieur 73 est monté en rotation avec contact avec un corps de pivotement 72 (bague), fixé sur l’axe de pivotement.
Le plateau supérieur 70 et le plateau inférieur 73, qui fait le lien avec le positionneur 2 axes, peuvent tourner librement en étant entraînés par le positionneur 2 axes, sans que le corps 72 sur lequel sont installés les raccordements ne tournent.
Au moins un joint d’étanchéité 74, de préférence deux, agencé(s) à la périphérie, défini(ssen)t un espace étanche entre les deux plateaux rotatifs 70, 73.
Un plateau de refroidissement 75 est monté dans l’espace étanche. A l’intérieur de ce plateau 75 un fluide caloporteur peut circuler de sorte à refroidir le plateau supérieur 70.
Un pion de blocage 77, agencé à la périphérie permet de bloquer le pivotement du corps 72 par rapport à la base 71 du positionneur.
L’installation 1 qui vient d’être décrite permet de réaliser rapidement des pièces de grandes dimensions et/ou de formes complexes, notamment tridimensionnelles, telles que des formes de révolution elliptiques, dans un environnement inerte à très faibles valeurs d’Oi et/ou H2O, qui garantit la qualité du bain de fusion par le laser.
L’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits ; on peut notamment combiner entre elles des caractéristiques des exemples illustrés au sein de variantes non illustrées.
D’autres variantes et modes de réalisation peuvent être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l’invention. Par exemple, si dans l’exemple illustré, le robot mis en œuvre est un robot à bras articulé, on peut envisager d’autres types de robot, comme un robot cartésien.
Également, si dans l’exemple illustré, l’enceinte d’inertage est en forme de parallélépipède droit, on peut envisager toute autre forme rigide qui permet une fixation étanche d’une jupe souple qui assure l’interface d’étanchéité avec l’extrémité d’un robot et garantit un environnement inerte avec de très faibles valeurs d’Oi et/ou H2O.

Claims

Revendications
1. Installation (1) de découpe, soudage, rechargement ou fabrication additive par faisceau laser, comprenant :
- une enceinte d’inertage, sous atmosphère inerte, délimitée par au moins une paroi rigide et une première et une deuxième jupes souples d’étanchéité fixées chacune de manière étanche à la au moins une paroi rigide ;
- un effecteur terminal de robot comprenant un support au moins une partie, de préférence sa tête, d’au moins un laser adapté pour émettre un faisceau de découpe, soudage, rechargement ou fabrication additive et au moins une bride étanche de fixation, fixée ou réalisée intégralement avec le support et sur laquelle la première jupe souple d’étanchéité est fixée de manière étanche;
- un robot auquel est fixé l’effecteur terminal de robot, le robot étant adapté pour permettre un mouvement de l’effecteur terminal à l’intérieur de l’enceinte, selon l’une et/ou l’autre des trois directions orthogonales (X, Y, Z);
- un positionneur à plateau(x), à deux axes, dont un axe de rotation autour d’une (Z) des trois directions et un axe de pivotement autour d’une autre (Z) des trois directions, pour respectivement mettre en rotation et faire pivoter, à l’intérieur de l’enceinte, au moins le plateau supérieur autour duquel la deuxième jupe souple d’étanchéité est fixée de manière étanche, le plateau supérieur formant un support d’une pièce à réaliser par découpe, soudage ou fabrication additive.
2. Installation (1) selon la revendication 1, l’enceinte comprenant cinq parois rigides délimitant un parallélépipède droit à l’exception de l’ouverture supérieure à laquelle est fixée de manière étanche la première jupe souple.
3. Installation (1) selon la revendication 1 ou 2, le robot étant un robot à bras articulé à six axes.
4. Installation (1) selon l’une des revendications précédentes, le positionneur comprenant un pion de blocage pour limiter le pivotement du plateau supérieur, de préférence selon un angle au maximum de +/- 20° par rapport à l’horizontal
5. Installation (1) selon l’une des revendications précédentes, la bride étanche de fixation logeant au moins un passage étanche de câble(s) ou fibre(s) d’alimentation du laser, d’alimentation électrique, d’ amenée de fluides, notamment le gaz d’inertage, de câble(s) de contrôle et/ou d’instrumentation.
6. Installation (1) selon la revendication 5, la bride étanche de fixation logeant en outre un passage étanche de dévidoir de fil à faire fondre par le laser pour le soudage ou la fabrication additive, le dévidoir étant fixé au support de l’effecteur terminal.
7. Installation (1) selon l’une des revendications précédentes, la bride étanche de fixation étant de forme générale circulaire, dont la périphérie est fixée de manière étanche à la jupe souple.
8. Installation (1) selon la revendication 7, le laser étant supporté de sorte que l’axe du faisceau qu’il émet est centre sur le centre de la bride étanche de fixation.
9. Installation (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins une unité de contrôle-commande pour commander le laser, l’alimentation du gaz d’inertage et le déplacement du robot et par-là de l’effecteur terminal dans l’enceinte.
10. Installation (1) selon l’une des revendications précédentes, l’étanchéité entre la première jupe souple et la(les) paroi(s) rigide(s) d’une part, et la bride étanche de fixation d’autre part étant telle que les valeurs en O2 et H2O sont inférieures à 10 ppm au sein de l’enceinte d’inertage.
11. Utilisation de l’installation (1) selon l’une des revendications précédentes, pour la réalisation par découpe, soudage ou fabrication additive par laser de pièces destinées au nucléaire, à l’aéronautique, au naval, à l’automobile.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0372786A2 (fr) * 1988-12-02 1990-06-13 General Electric Company Système pour le soudage automatisé d'un assemblage de parties dans un environnement commandé
DE102015007828A1 (de) * 2015-06-18 2016-12-22 Audi Ag Schweißanordnung zum Schweißen mittels energiereicher Strahlen und Verfahren zum Betrieb der Schweißanordnung
WO2018220187A1 (fr) * 2017-06-02 2018-12-06 Prodways Group Procédé et dispositif de fabrication additive par soudage à l'arc robotisé avec apport de matière par fil de soudage pour la fabrication de pièces en métal à très faible conductivité thermique

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0372786A2 (fr) * 1988-12-02 1990-06-13 General Electric Company Système pour le soudage automatisé d'un assemblage de parties dans un environnement commandé
DE102015007828A1 (de) * 2015-06-18 2016-12-22 Audi Ag Schweißanordnung zum Schweißen mittels energiereicher Strahlen und Verfahren zum Betrieb der Schweißanordnung
WO2018220187A1 (fr) * 2017-06-02 2018-12-06 Prodways Group Procédé et dispositif de fabrication additive par soudage à l'arc robotisé avec apport de matière par fil de soudage pour la fabrication de pièces en métal à très faible conductivité thermique

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