BR112014010675B1 - instalação para fabricação de peças por fusão seletiva de pó - Google Patents

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Abstract

1/1 resumo “aparato para fabricação de peças por fusão seletiva de pó” a invenção se refere a um aparato para fabricação de peças por fusão seletiva de pó, incluindo um tanque cujo fundo é constituído por uma bandeja móvel (6), meios de carregamento do pó para dentro do tanque, e meios de geração e deslocamento de um raio laser ou de um raio de elétrons projetado para provocar a fusão seletiva do pó no tanque. a bandeja móvel (6) é equipada com meios (24) de aplicação de tensão em ao menos uma direção (x) paralela a seu plano.

Description

(54) Título: INSTALAÇÃO PARA FABRICAÇÃO DE PEÇAS POR FUSÃO SELETIVA DE PÓ (51) lnt.CI.: B22F 3/00; B22F 3/105; B29C 67/00 (30) Prioridade Unionista: 03/11/2011 FR 1159958 (73) Titular(es): SNECMA (72) Inventor(es): SÉBASTIEN RIX; THOMAS VILARO (85) Data do Início da Fase Nacional: 02/05/2014
1/6 “INSTALAÇÃO PARA FABRICAÇÃO DE PEÇAS POR FUSÃO SELETIVA DE PÓ” [0001] A presente invenção se refere a uma instalação para fabricação de peças por fusão seletiva de pó, com auxílio de um feixe de laser ou de um feixe de elétrons.
[0002] Tal instalação permite a fabricação de peças com auxílio de um método conhecido pelos nomes de Direct Metal Laser Sintering ou Electron Beam Melting. [0003] Este método consiste em fabricar uma peça por fusão de camadas sucessivas de pó por meio de um feixe de laser ou de um feixe de elétrons controlado por um sistema de tratamento de informação no qual foram registradas as coordenadas tridimensionais dos pontos das camadas sucessivas a serem produzidas. De forma prática, dispõe-se, no fundo de um tanque formado por uma bandeja móvel em translação vertical, uma primeira camada de pó com o auxílio de um raspador. A camada apresenta, então, uma superfície inferior correspondente à superfície superior da bandeja e uma superfície superior sobre a qual é dirigido e deslocado o feixe de laser ou o feixe de elétrons. A energia carregada por este feixe provoca a fusão local do pó que, ao solidificar-se, forma uma primeira camada da peça metálica.
[0004] Após a formação desta primeira camada, a bandeja desce em uma distância que corresponde à espessura de uma camada, em seguida, uma segunda camada de pó é levada pelo raspador sobre a camada precedente. Da mesma forma que anteriormente, uma segunda camada da peça metálica é formada por fusão com o auxílio do feixe de laser ou do feixe de elétrons.
[0005] Estas operações são repetidas até a fabricação completa da peça.
[0006] A bandeja móvel é geralmente fixa por parafusos em um suporte móvel, deslocado em translação vertical no tanque pelo acionamento de um cilindro hidráulico.
[0007] Deve-se garantir que a bandeja móvel seja plana em sua superfície superior ao longo de toda a fabricação da peça. As passagens sucessivas do feixe de laser ou do feixe de elétrons geram esforços térmicos na bandeja móvel, que podem levar a sua deformação se ela não for suficientemente rígida.
2/6 [0008] A fim de ter uma rigidez suficiente, a bandeja móvel apresenta uma espessura significativa, por exemplo, da ordem de 60 mm para uma bandeja de INCONEL718.
[0009] O custo de uma bandeja deste tipo é muito alto, o conjunto bandeja móvel - peça sendo, ainda, muito volumoso, o que toma seu transporte delicado.
[0010] Enfim, a bandeja móvel possui uma inércia térmica muito forte e requer, portanto, de longos rolamentos de aquecimento quando dos tratamentos térmicos aplicados durante a fabricação ou na saída da fabricação, tais, por exemplo, como tratamentos térmicos de destensionamento ou de liberação de esforços.
[0011] A invenção possui notadamente como objetivo trazer uma solução simples, eficaz e econômica a este problema.
[0012] Para tanto, ela propõe uma instalação para fabricação de peças por fusão seletiva de pó, incluindo um tanque cujo fundo é constituído por uma bandeja móvel, meios de carregamento do pó para dentro do tanque, e meios de geração e deslocamento de um feixe de laser ou de um feixe de elétrons projetado para provocar a fusão seletiva do pó no tanque, caracterizada pelo fato de que é equipada com meios de aplicação de tensão em pelo menos uma direção paralela ao plano de tal bandeja.
[0013] A aplicação de tensão sobre a bandeja móvel permite garantir eficazmente que esta seja plana, mesmo quando apresentar uma baixa espessura. [0014] A espessura e, portanto, o peso e a inércia térmica da bandeja móvel podem ser assim reduzidos.
[0015] Vantajosamente, os meios de aplicação de tensão são projetados para submeter a bandeja móvel a esforços de tensão orientados segundo duas direções perpendiculares.
[0016] Em uma modalidade preferida da invenção, os meios de aplicação de tensão incluem pelo menos um cilindro hidráulico que aplica uma tensão no nível de pelo menos uma aresta da bandeja móvel.
[0017] A bandeja móvel pode igualmente incluir pelo menos uma borda de apoio dos meios de aplicação de tensão.
3/6 [0018] De acordo com uma característica da invenção, um calço é montado entre a borda da bandeja móvel e os meios de aplicação de tensão.
[0019] O calço permite notadamente repartir os esforços ao longo da borda.
[0020] A bandeja móvel possui, por exemplo, uma espessura situada entre 3 e mm.
[0021] Preferencialmente, os meios de aplicação de tensão são montados em um suporte móvel, sob a bandeja móvel.
[0022] De acordo com uma modalidade da invenção, a bandeja móvel possui uma forma retangular ou quadrada, e inclui, no nível de cada uma de suas arestas, uma borda que se estende para baixo, na direção oposta à do tanque, cada borda estando submetida a um esforço gerado pelos meios de aplicação de tensão.
[0023] A invenção será mais bem compreendida e outros detalhes, características e vantagens da invenção aparecerão com a leitura da descrição a seguir, feita a título de exemplo não limitante em referência aos desenhos em anexo, nos quais:
[0024] - a figura 1 é uma vista esquemática de uma instalação de fabricação de peças por fusão seletiva de pó, de acordo com o estado da técnica anterior, [0025] - a figura 2 é uma vista detalhada que ilustra a montagem da bandeja móvel sobre o suporte móvel, de acordo com o estado da técnica anterior, [0026] - a figura 3 é uma vista explodida de uma instalação de fabricação de peças por fusão seletiva de pó, de acordo com a invenção, [0027] - a figura 4 é uma vista em corte que ilustra a montagem da bandeja móvel sobre o suporte móvel, de acordo com a invenção.
[0028] Uma instalação conhecido de fabricação de uma peça metálica por fusão seletiva de um pó é representada na figura 1. Ela inclui um reservatório 1 que contém um pó metálico 2 e cujo fundo 3 é móvel e pode ser deslocado em translação vertical por uma haste 4 de um cilindro hidráulico, e um tanque vizinho 5 cujo fundo é constituído por uma bandeja móvel 6, fixada em um suporte móvel 7, que pode igualmente ser deslocado em translação vertical por uma haste 8 de um cilindro hidráulico.
4/6 [0029] A instalação inclui ainda um raspador 9 que permite levar o pó do reservatório 1 até o tanque 5, por deslocamento ao longo de um plano horizontal A, e meios 10 de geração de um feixe de laser ou de um feixe de elétrons, acoplados a um dispositivo 11 que permite orientar e deslocar o feixe 12.
[0030] As etapas de fabricação de uma peça metálica com o auxílio de tal instalação são as seguintes.
[0031] Inicialmente, o fundo 3 do reservatório 1 é deslocado para cima de modo a que uma certa quantidade de pó 2 esteja situada acima do plano horizontal A. O raspador 9 é, então, deslocado da esquerda para a direita, de modo a raspar tal camada de pó 2 saída do reservatório 1 e a levar para dentro do tanque 5. A quantidade de pó 2 e a posição da bandeja 6 são determinadas de modo a formar uma camada de pó de uma espessura determinada e constante, o excedente 15 sendo evacuado em um tanque 16.
[0032] Um feixe de laser ou um feixe de elétrons 12 varre, em seguida, uma região determinada da camada formada no tanque 5, de modo a fundir localmente o pó 2 na região varrida. As regiões fundidas se solidificam de modo a formar uma primeira camada 13 da peça a ser fabricada, tal camada 13 tendo, por exemplo, uma espessura de 10 a 100 μιτι.
[0033] A bandeja 6 é, então, descida e, em seguida, uma segunda camada de pó 2 é levada, da mesma forma que anteriormente, sobre a primeira camada de pó. Por deslocamento controlado do feixe 12, uma segunda camada 14 da peça metálica é formada por fusão do pó sobre a primeira camada 13.
[0034] Tais operações são repetidas até a produção completa da peça.
[0035] Como ilustrado na figura 2, na instalação do estado da técnica anterior, a bandeja móvel 6 é fixada no suporte móvel 7 por meio do parafuso 17.
[0036] A fim de evitar a deformação da bandeja móvel 6 quando da fabricação das peças, a espessura e de tal bandeja 6 é relativamente significativa, da ordem de 60 mm, por exemplo. Como explicado acima, uma bandeja como esta é relativamente custosa e pesada e apresenta uma inércia térmica significativa.
5/6 [0037] A fim de atenuar estas inconveniências, a invenção propõe equipar a bandeja móvel 6 com meios de aplicação de tensão. A bandeja 6 não é, então, mais fixada por parafusos ao suporte móvel 7.
[0038] Mais particularmente, a bandeja móvel 6 apresenta uma forma retangular ou quadrada, uma face superior 18, virada no sentido do tanque, e uma face inferior 19, virada no sentido do suporte móvel 7.
[0039] A face inferior 19 inclui bordas 20, 21,22, 23 que se estendem para baixo a partir das arestas periféricas da bandeja móvel 6, na direção do suporte móvel 7. [0040] Os meios de aplicação de tensão incluem um primeiro cilindro hidráulico 24 orientado no sentido de um eixo X, em um plano horizontal. Uma primeira extremidade 25 do primeiro cilindro hidráulico se apoia contra a borda 20, por meio de um calço 26 que se estende em todo o comprimento da borda 20, uma segunda extremidade 27 do primeiro cilindro hidráulico 24 se apoiando contra a borda 21, situada diante da borda 20, por meio de um calço 28 que se estende em todo o comprimento da borda 21.
[0041] Os meios de aplicação de tensão incluem, ainda, um segundo cilindro hidráulico orientado em um plano horizontal seguindo um eixo Y, perpendicular ao eixo X. Uma primeira extremidade do segundo cilindro hidráulico se apoia contra a borda 22, por meio de um calço 29 que se estende em todo o comprimento da borda 22, uma segunda extremidade do segundo cilindro hidráulico se apoiando contra a borda 23, situada diante da borda 22, por meio de um calço 30 que se estende em todo o comprimento da borda 23.
[0042] No exemplo de modalidade representado, os eixos X, Y de aplicação de tensão da bandeja móvel são paralelos às bordas desta bandeja.
[0043] Por acionamento dos cilindros hidráulicos, aplica-se tensão à bandeja móvel no plano horizontal (como representado esquematicamente pelas setas da figura 3), o que permite garantir que esta seja plana quando da fabricação de peças por fusão laser seletiva de pó, enquanto reduz sua espessura.
[0044] A título de exemplo, a bandeja móvel 6 é produzida com INCONEL 718 e possui uma espessura e situada entre 3 e 10 mm.
6/6 [0045] Os esforços exercidos pelo primeiro cilindro 24 estão situados entre 100 e 1000 N e os esforços exercidos pelo segundo cilindro estão situados entre 100 e 1000 N.
[0046] A espessura da bandeja móvel 6 e os esforços aplicados pelos cilindros são determinados mais precisamente pelo cálculo de resistência dos materiais, notadamente com auxílio da lei de Kirchhof-Love.
[0047] Evidentemente, pode-se utilizar qualquer tipo de meios de aplicação de tensão à bandeja móvel e, por exemplo, cilindros com parafusos em vez de cilindros hidráulicos.
1/2

Claims (9)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Instalação para fabricação de peças por fusão seletiva de pó, incluindo um tanque (5) cujo fundo é constituído por uma bandeja móvel (6), meios (1,3, 9) de carregamento do pó (2) para dentro do tanque (5), e meios (10, 11) de geração e deslocamento de um feixe de laser (12) ou de um feixe de elétrons projetado para provocar a fusão seletiva do pó no tanque (5), caracterizada pelo fato de que compreende meios (24) de aplicação de tensão na bandeja móvel (6) em pelo menos uma direção (X, Y) paralela ao plano da bandeja (6).
  2. 2. Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os meios de aplicação de tensão são projetados para submeter a bandeja móvel (6) a esforços de tensão orientados ao longo de duas direções perpendiculares (X, Y)·
  3. 3. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que os esforços de tensão são paralelos a dois lados da bandeja móvel.
  4. 4. Instalação de acordo com a reivindicação 1,2 ou 3, caracterizada pelo fato de que os meios de aplicação de tensão incluem pelo menos um cilindro hidráulico (24) que aplica um esforço no nível de pelo menos uma aresta (20, 21) da bandeja móvel (6).
  5. 5. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a bandeja móvel inclui pelo menos uma borda (20, 21,22, 23) de apoio dos meios de aplicação de tensão.
  6. 6. Instalação de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que um calço (26, 28, 29, 30) de repartição dos esforços de tensão é montado entre a borda (20, 21, 23, 23) da bandeja móvel (6) e os meios de aplicação de tensão (24).
  7. 7. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a bandeja móvel (6) possui uma espessura (e) situada entre 3 e 10 mm.
  8. 8. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que os meios de aplicação de tensão são montados em
    Petição 870180067578, de 03/08/2018, pág. 6/7
    2/2 um suporte móvel (7), sob a bandeja móvel (6).
  9. 9. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizada pelo fato de que a bandeja móvel (6) possui uma forma retangular ou quadrada, e inclui, no nível de cada uma de suas arestas, uma borda (20, 21,22, 23) que se estende para baixo, na direção oposta à do tanque (5), cada borda (20, 21, 22, 23) estando submetida a um esforço gerado pelos meios de aplicação de tensão.
    Petição 870180067578, de 03/08/2018, pág. 7/7
    1/1
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