EP4196300A1 - Fabrication additive sur ebauche de piece de turbomachine comportant une zone rugueuse - Google Patents

Fabrication additive sur ebauche de piece de turbomachine comportant une zone rugueuse

Info

Publication number
EP4196300A1
EP4196300A1 EP21785956.0A EP21785956A EP4196300A1 EP 4196300 A1 EP4196300 A1 EP 4196300A1 EP 21785956 A EP21785956 A EP 21785956A EP 4196300 A1 EP4196300 A1 EP 4196300A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
additive manufacturing
rough region
support
turbomachine
blank
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
EP21785956.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Jean-Baptiste METGE
Guilhem Kevin COMBES
Alexandre CORSAUT
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 Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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 Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP4196300A1 publication Critical patent/EP4196300A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/40Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards
    • B22F10/47Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards characterised by structural features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus 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
    • B22F12/30Platforms or substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/40Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/009Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine components other than turbine blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE 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
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE 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
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE 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
    • B33Y40/00Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/10Pre-treatment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/005Selecting particular materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/40Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards
    • B22F10/43Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards characterised by material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10Processes characterised by the sequence of their steps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6026Computer aided shaping, e.g. rapid prototyping
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/30Manufacture with deposition of material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/30Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31Layer deposition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/13Refractory metals, i.e. Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/20Oxide or non-oxide ceramics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Definitions

  • the present application relates to the field of additive manufacturing, and in particular that using the technique of laser fusion on a powder bed.
  • Selective melting or selective powder bed sintering processes make it possible to produce metal or ceramic parts of complex shapes and which are subjected to significant mechanical and/or thermal stresses, such as turbomachine parts.
  • SLM Selective Laser Melting
  • SLS selective Laser Sintering
  • DMLS which stands for “Direct Metal Laser Sintering”
  • EBM electrostatic Beam Melting
  • These methods generally comprise a step of depositing a layer of powder, followed by a step of heating by a laser beam or by an electron beam of a predefined zone of the layer of powder.
  • the energy supplied by this beam causes local melting or local sintering of the powder which, on solidifying, forms a layer of the part.
  • a known solution consists in supporting this area by means of a support, which can be temporary and removed once all the layers have been formed.
  • a blank 2 of a part which it is desired to produce by additive manufacturing comprises a region 2A making an angle, for example, of the order of 30° with a plane parallel to a main plane of a plate 8 on which this element is located.
  • a temporary support 4 is here placed on a horizontal zone 2B arranged opposite the cantilevered region 2A.
  • Support 4 can also be used to dissipate heat and prevent untimely deformation of part 2.
  • support breakage may occur. It may happen in particular that the connection between the foot 4A of the support and the skin of the part on which the support rests breaks during manufacture. This can make further manufacturing of the part impossible.
  • an embodiment of the present invention provides a part or structure element, also called a "blank", for the additive manufacturing of a part or a structure, said element or said blank being provided with ) of at least one localized rough region.
  • the localized rough region can make it possible to improve the grip of a support serving as mechanical support during the additive manufacturing process.
  • the rough region can also make it possible to limit an amount of energy reflected from laser radiation on other portions of the part or of the structure during the additive manufacturing process.
  • the rough region can advantageously be formed of a succession of teeth and/or protuberances and/or grooves.
  • the distribution of patterns forming the rough region can be regular, for example according to straight or crossed knurling or according to concentric lines.
  • the localized rough region can be made by machining or by adding material.
  • the localized rough region is formed or located in a portion of ceramic material or metal alloy of said element, in particular based on titanium or nickel.
  • the blank can form part or be intended to form part of an aircraft turbomachine part or of a structure for an aircraft turbomachine, for example a stator or low-pressure distributor sector .
  • the present invention relates to a device for the additive manufacturing of a turbomachine part or of a structure for a turbomachine comprising:
  • the part or structure element and the support can be arranged on a plate, said manufacturing support being arranged under and in contact with a portion of said element forming in particular an angle of less than 45° with respect to a plane parallel to the main plane of said plateau.
  • the present invention relates to an additive manufacturing system by powder bed fusion comprising a device as defined above.
  • the present invention also relates to a process for the additive manufacturing of a turbomachine part or of a structure for a turbomachine, comprising the following steps: a) providing a blank or a device as defined ) above, b) depositing by additive manufacturing, in particular by laser fusion on a powder bed, at least one layer of material resulting from said fusion on said blank.
  • the method comprises the formation of said rough region located on said blank by machining.
  • Figures IA, IB serve to illustrate a part or structure blank and a support for the implementation of an additive manufacturing process for said part or said structure 0 ;
  • Figures 2A, 2B serve to illustrate a blank comprising at least one localized rough region as implemented according to the invention and a support for the implementation of a part or structure additive manufacturing process on this blank 0 ;
  • FIGS. 3A, 3B serve to illustrate a first example of a rough region comprising jagged patterns 0 ;
  • FIGS. 4A, 4B serve to illustrate a second example of a rough region comprising pointed pyramidal patterns 0 ;
  • Figures 2A-2B give an example of element 12 also called "blank” on which it is desired to produce by additive manufacturing a supply of material 22 to manufacture a mechanical part or a structure and which is arranged on a plate 108 of mobile manufacture in particular relative to a source (not shown) of material supply.
  • the targeted additive manufacturing technique may in particular be a powder bed fusion technique where a laser is used to melt selectively powder particles, in particular metal, by binding them together to build the mechanical part layer by layer.
  • the part element 12 here has the particularity of a portion 12B provided with at least a first localized rough region 16 .
  • This localized rough region 16 is here intended to be in contact with a support 104 or is provided with an area intended to receive a support 104 configured to support, during the manufacture of the part or the structure, another portion 12A having a cantilevered arrangement.
  • the support 104 may in particular be a honeycomb support, that is to say provided with cavities.
  • the roughness of the region 16 has preferably been formed voluntarily and can take the form, for example, of an undulation or of a predetermined irregular profile provided during the design of the element 12.
  • the rough region 16 can make it possible to obtain a better grip of the support 104 and to ensure that it is held in position during the addition of layers by additive manufacturing.
  • the portion 12B on which the reception region of the support 104 is located can be in particular a “horizontal” portion 104A on which the support 104 is placed.
  • horizontal portion is meant a portion parallel to a main plane of the plate 108 , the main plane of the plate 108 being a plane passing through the latter and parallel to the plane [O; x; y] given in Figures 2A-2B.
  • the rough region 16 of the element 12 has in particular an arithmetic mean undulation parameter Wa corresponding to the arithmetic mean undulation of its profile or an arithmetic mean roughness parameter Ra corresponding to the arithmetic mean roughness of its profile which is greater to the rest of the portion 12B or at least to other zones 13, 14 of the part.
  • the rough region 16 typically has a Ra or Wa parameter greater than 100 microns, while the other zones 13, 14 around this rough region 16 have an average roughness or a lower waviness parameter, and which can be comprised between 1 and 30 microns.
  • the roughness of region 16 may be a signature of a type of machining.
  • Various techniques can be used to achieve this roughness.
  • a projection method using abrasive elements, such as balls projected at high speed, can optionally be used.
  • structuring can be carried out by means of at least one pointed or cutting tool or by pressing.
  • the roughness of region 16 is produced by adding material.
  • Roughness can take different forms.
  • the roughness can be provided with regular patterns such as furrows, optionally distributed according to a given periodicity.
  • regular patterns such as furrows, optionally distributed according to a given periodicity.
  • a straight or crossed knurling or according to concentric curved lines can also be implemented. It is possible to favor the production of a roughness requiring the addition of a small volume of material. Knurling typically meets such a criterion.
  • the rough region is formed of ridges or furrows or of a succession of faces of different inclinations.
  • it may take the appearance of repeated and in particular pointed protuberances, for example of conical shape.
  • the roughness may in particular be formed of patterns (ridges or points) arranged in a regular manner, for example in parallel rows or in parallel curved lines, or according to a matrix of patterns spaced out according to a determined pitch. Patterns are preferably provided to produce the roughness, making it possible to reduce the support surface at the foot 104A of the support 104 in order to pollute the part less and to reduce the volume of the support.
  • the patterns can have a maximum dimension DM (dimension which is neither the thickness nor the height) of the order of one or more millimeters, typically between 1 and 10 mm, preferably between 2 and 4 mm.
  • a maximum dimension DM dimension which is neither the thickness nor the height
  • the maximum dimension DM corresponds to the diameter of the base of the cone.
  • the maximum dimension DM corresponds to the dimension of the base of the pyramid.
  • these protrusions may have a height H of the order of one or more millimeters, typically between 0.5 mm and 5 mm, of preferably between 1 mm and 2 mm.
  • a part or structural element as implemented according to the invention may comprise several distinct localized rough regions.
  • blank 12 may include another rough region at portion 12A.
  • FIGS. 3A-3B and 4A-4B Various examples of patterns making it possible to produce the rough region 16 are given in FIGS. 3A-3B and 4A-4B.
  • the rough region 16 is in the form of a jagged surface formed by a succession of teeth 161, for example of triangular shape, which are parallel and separated from each other by grooves 162.
  • FIGS. 4A-4B Another example of a rough region is given in FIGS. 4A-4B, this time with a rough surface formed by a mesh of micro-tips 164 of pyramidal shape.
  • the blank 12 as well as the part or structure that it is desired to manufacture can be provided in a ceramic material or in a metal alloy such as for example a TiAl alloy or, according to another example, a superalloy based on Nickel and one or more of the following: Cr, Co, Mo, W, Al, Ti, Ta, Hf, Re, Ru.
  • a metal alloy such as for example a TiAl alloy or, according to another example, a superalloy based on Nickel and one or more of the following: Cr, Co, Mo, W, Al, Ti, Ta, Hf, Re, Ru.
  • the rough region 16, in particular when it comprises a part exposed during exposure to the laser, can also make it possible to limit a phenomenon of reflection of the laser which can cause overheating and make certain parts of the part fragile.
  • a localized rough region of the blank in particular of a blank that can serve as a support element for another part of a structure or a part that is produced by additive manufacturing on this blank.
  • at least one localized rough region of the type described above is provided on a part or structure element for the additive manufacturing of a turbomachine part or of a turbomachine structure.
  • the rough region may in particular be formed, for example, on the support of a stator or distributor sector or even on a support leg of a frame sector.
  • Structures other than frames or distributors or sectors of blades can be made by means of a rough blank as implemented according to the invention and the present invention thus finds numerous applications.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Réalisation d'une structure pour turbomachine par fabrication additive, comprenant les étapes suivantes : a) prévoir un élément de pièce doté d'au moins une région rugueuse (16) localisée et en particulier réalisée par usinage, b) déposer par fabrication additive en particulier par fusion sur lit de poudre, une couche de matériau issue de ladite fusion sur ledit élément (figure 2A).

Description

DESCRIPTION
Titre : FABRICATION ADDITIVE SUR EBAUCHE DE PIECE DE TURBOMACHINE COMPORTANT UNE ZONE RUGUEUSE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente demande se rapporte au domaine de la fabrication additive, et en particulier celui utilisant la technique de fusion laser sur lit de poudre.
Elle concerne plus spécifiquement la réalisation additive de pièces pour turbomachines.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les procédés de fusion sélective ou de frittage sélectif sur lit de poudre permettent de réaliser des pièces métalliques ou céramiques de formes complexes et qui sont soumises à des contraintes mécaniques et/ou thermiques importantes telles que des pièces de turbomachine.
De tels procédés sont notamment connus sous les acronymes SLM (de l'anglais « Selective Laser Melting »), SLS (pour « Selective Laser Sintering »), DMLS (qui signifie « Direct Metal Laser Sintering ») et EBM (pour « Electron Beam Melting »).
Ces procédés comprennent généralement une étape de dépôt d'une couche de poudre, suivie d'une étape de chauffage par un faisceau laser ou par un faisceau d'électrons d'une zone prédéfinie de la couche de poudre. L'énergie apportée par ce faisceau provoque la fusion locale ou le frittage local de la poudre qui, en se solidifiant, forme une couche de la pièce.
De telles techniques impliquent que chaque couche soit soutenue par la précédente. C'est pourquoi la réalisation de pièces présentant des porte-à-faux importants pose problème.
Pour réaliser une pièce avec un porte à faux important, en particulier lorsqu'une zone de la pièce réalise un angle inférieur à 45° par rapport à un plateau de fabrication sur laquelle elle repose, une solution connue consiste à soutenir cette zone par le biais d'un support, qui peut être temporaire et retiré une fois que l'ensemble des couches a été formé. Dans I exemple illustre sur la figure IA, une ébauché 2 d une piece que l'on souhaite réaliser par fabrication additive comporte une région 2A réalisant un angle par exemple de l'ordre de 30° avec un plan parallèle à un plan principal d'un plateau 8 sur lequel cet élément se situe.
Sur la figure IB, un support 4 temporaire est ici placé sur une zone 2B horizontale disposée en regard de la région 2A en porte à faux. Le support 4 peut également servir à dissiper la chaleur et prévenir des déformations intempestives de la pièce 2.
Dans certains cas, si le support 4 n'est pas maintenu de manière stable lors de la fabrication, une rupture de support peut se produire. Il peut arriver en particulier que la connexion entre le pied 4A du support et la peau de la pièce sur laquelle le support s'appuie rompe lors la fabrication. Cela peut rendre la poursuite de la fabrication de la pièce impossible.
Il se pose le problème de trouver un nouveau procédé de fabrication additive, en particulier pour la réalisation de turbo-machines, et qui soit amélioré vis-à-vis d'inconvénient(s) mentionné(s) ci-dessus.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Selon un aspect, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un élément de pièce ou de structure, encore appelé « ébauche », pour la fabrication additive d'une pièce ou d'une structure, ledit élément ou ladite ébauche étant doté(e) d'au moins une région rugueuse localisée.
La région rugueuse localisée peut permettre d'améliorer l'accroche d'un support servant de soutien mécanique lors du procédé de fabrication additive. La région rugueuse peut également permettre de limiter une quantité d'énergie réfléchie de rayonnement laser sur d'autres portions de la pièce ou de la structure lors du procédé de fabrication additive.
La région rugueuse peut être avantageusement formée d'une succession de dents et/ou de protubérances et/ou de rainures.
La répartition de motifs formant la région rugueuse peut être régulière, par exemple selon un moletage droit ou croisé ou selon des lignes concentriques. La region rugueuse localisée peut etre realisee par usinage ou par apport de matière.
Selon une possibilité de mise en œuvre, la région rugueuse localisée est formée ou située dans une portion de matériau céramique ou d'alliage métallique dudit élément, en particulier à base de Titane ou de Nickel.
Plusieurs régions rugueuses localisées distinctes peuvent être prévues sur un même élément ou ébauche de pièce ou de structure.
Selon un mode de réalisation particulier, l'ébauche peut faire partie ou être destiné à faire partie d'une pièce de turbomachine d'aéronef ou d'une structure pour turbomachine d'aéronef, par exemple un secteur de stator ou de distributeur basse pression.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne un dispositif de fabrication additive d'une pièce de turbomachine ou d'une structure pour turbomachine comprenant :
- un élément de pièce ou de structure tel que défini plus haut, - un support de fabrication, ledit support de fabrication étant disposé sur et en contact de ladite région rugueuse.
L'élément de pièce ou de structure et le support peuvent être agencés sur un plateau, ledit support de fabrication étant disposé sous et en contact d'une portion dudit élément réalisant en particulier un angle inférieur à 45° par rapport à un plan parallèle au plan principal dudit plateau.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne un système de fabrication additive par fusion de lit de poudre comprenant un dispositif tel que défini plus haut.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne également un procédé de fabrication additive d'une pièce de turbomachine ou d'une structure pour turbomachine, comprenant les étapes suivantes : a) prévoir une ébauche ou un dispositif tel(le) que défini(e) plus haut, b) déposer par fabrication additive en particulier par fusion laser sur lit de poudre, au moins une couche de matériau issue de ladite fusion sur ladite ébauche. Avantageusement, préalablement à l'étape a), le procédé comprend la formation de ladite région rugueuse localisée sur ladite ébauche par usinage.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels :
Les figures IA, IB servent à illustrer une ébauche de pièce ou de structure et un support pour la mise en œuvre d'un procédé de fabrication additive de ladite pièce ou de ladite structure0;
Les figures 2A, 2B servent à illustrer une ébauche comportant au moins une région rugueuse localisée telle que mise en œuvre suivant l'invention et un support pour la mise en œuvre d'un procédé de fabrication additive de pièce ou de structure sur cette ébauche0;
Les figures 3A, 3B servent à illustrer un premier exemple de région rugueuse comportant des motifs dentelés0;
Les figures 4A, 4B servent à illustrer un deuxième exemple de région rugueuse comportant des motifs pointus pyramidaux0;
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Les figures 2A-2B donnent un exemple d'élément 12 encore appelé « ébauche » sur lequel on souhaite réaliser par fabrication additive un apport de matière 22 pour fabriquer une pièce mécanique ou une structure et qui est agencée sur un plateau 108 de fabrication mobile notamment par rapport à une source (non représentée) d'apport de matière.
La technique de fabrication additive visée peut être en particulier une technique de fusion sur lit de poudre où l'on utilise un laser pour faire fondre sélectivement des particules de poudre, en particulier métalliques, en les liants ensemble pour construire la pièce mécanique couche par couche.
L'élément 12 de pièce a ici la particularité d'une portion 12B dotée d'au moins une première région rugueuse 16 localisée. Cette région rugueuse 16 localisée est ici destinée à être en contact avec un support 104 ou est dotée d'une zone destinée à recevoir un support 104 configuré pour soutenir, lors de la fabrication de la pièce ou de la structure, une autre portion 12A ayant un agencement en porte à faux. Le support 104 peut être en particulier un support alvéolaire, c'est-à-dire doté de cavités.
La rugosité de la région 16 a de préférence été formée volontairement et peut prendre par exemple la forme d'une ondulation ou d'un profil irrégulier prédéterminé prévu lors de la conception de l'élément 12.
La région rugueuse 16 peut permettre d'obtenir une meilleure accroche du support 104 et d'assurer un maintien en position de celui-ci lors de l'ajout de couches par fabrication additive.
La portion 12B sur laquelle se trouve la région d'accueil du support 104 peut être en particulier une portion « horizontale » 104A sur laquelle on dispose le support 104. Par « portion horizontale » on entend une portion parallèle à un plan principal du plateau 108, le plan principal du plateau 108 étant un plan passant par ce dernier et parallèle au plan [O ; x ; y] donné sur les figures 2A-2B.
Dans cette configuration particulière où le support 104 ne repose pas directement sur le plateau 108 mais sur une portion 12B de l'ébauche 12 elle-même, le fait de prévoir un plateau de fabrication rugueux n'est pas suffisant pour permettre un maintien stable du support 104.
La région rugueuse 16 de l'élément 12 a en particulier un paramètre d'ondulation moyenne arithmétique Wa correspondant à l'ondulation moyenne arithmétique de son profil ou un paramètre de rugosité moyenne arithmétique Ra correspondant à la rugosité moyenne arithmétique de son profil qui est supérieur au reste de la portion 12B ou au moins à d'autres zones 13, 14 de la pièce. La région 16 rugueuse a typiquement un paramètre Ra ou Wa supérieur à 100 microns, tandis que les autres zones 13, 14 autour de cette region rugueuse 16 ont une rugosité moyenne ou un paramètre d'ondulation plus faible, et qui peut être compris(e) entre 1 et 30 microns.
La rugosité de la région 16 peut être une signature d'un type d'usinage. Diverses techniques peuvent être employées pour réaliser cette rugosité. Une méthode de projection utilisant des éléments abrasifs, tels que des billes projetées à grande vitesse, peut être éventuellement utilisée. En variante, on peut effectuer une structuration par le biais à l'aide d'au moins un outil pointu ou de découpe ou par pressage.
Toutefois, de préférence, on réalise la rugosité de la région 16 par ajout de matière.
La rugosité peut prendre différentes formes.
Selon un exemple de réalisation, la rugosité peut être prévue avec des motifs réguliers tels que des sillons, éventuellement répartis selon une périodicité donnée. Un moletage droit ou croisé ou selon des lignes courbes concentriques peut être également mis en œuvre. On peut privilégier la réalisation d'une rugosité nécessitant d'ajouter un faible volume de matière. Un moletage répond typiquement à un tel critère.
Selon une possibilité de mise en œuvre, la région rugueuse est formée de stries ou de sillons ou d'une succession de faces d'inclinaisons différentes. Elle peut en variante prendre l'aspect de protubérances répétées et en particulier pointues par exemple de forme conique. La rugosité peut être en particulier formée de motifs (stries ou pointes) agencés de manière régulière, par exemple en rangées parallèles ou en lignes courbes parallèles, ou selon une matrice de motifs espacés selon un pas déterminé. On prévoit de préférence pour réaliser la rugosité, des motifs permettant de réduire la surface d'appui en pied 104A du support 104 afin de moins polluer la pièce et de réduire le volume de support.
Les motifs peuvent avoir une dimension maximale DM (dimension qui n'est ni l'épaisseur ni la hauteur) de l'ordre de un ou plusieurs millimètres, typiquement entre 1 et 10 mm, de préférence entre 2 et 4 mm. Par exemple, dans le cas de motifs en forme de pointes coniques, la dimension maximale DM correspond au diamètre de la base du cône. Selon un autre exemple, dans le cas de motifs en forme de pyramides, la dimension maximale DM correspond au cote de la base de la pyramide. Dans le cas de motifs en forme de protubérances, en particulier de protubérances pointues telles que des cônes ou des pyramides, ces protubérances peuvent avoir une hauteur H de l'ordre d'un ou plusieurs millimètres, typiquement entre 0.5 mm et 5 mm, de préférence entre 1 mm et 2 mm.
Un élément de pièce ou de structure tel que mis en œuvre suivant l'invention peut comporter plusieurs régions rugueuses localisées distinctes. Par exemple, l'ébauche 12 peut comporter une autre région rugueuse au niveau de la portion 12A.
Différents exemples de motifs permettant de réaliser la région rugueuse 16 sont donnés sur les figures 3A-3B et 4A-4B.
Dans l'exemple de réalisation particulier illustré sur les figures 3A-3B, la région rugueuse 16 est sous forme d'une surface dentelée formée une succession de dents 161, par exemple de forme triangulaire, qui sont parallèles et séparées entre elles par des rainures 162.
Un autre exemple de région rugueuse est donné sur les figures 4A-4B, avec cette fois une surface rugueuse formée d'un maillage de micro-pointes 164 de forme pyramidale.
L'ébauche 12 ainsi que la pièce ou structure que l'on souhaite fabriquer peut être prévue en un matériau céramique ou en alliage métallique tel que par exemple un alliage TiAI ou, selon un autre exemple, un superalliage à base de Nickel et d'un ou plusieurs des éléments suivants : Cr, Co, Mo, W, Al, Ti, Ta, Hf, Re, Ru.
La région rugueuse 16, en particulier lorsqu'elle comporte une partie dévoilée lors de l'exposition au laser peut également permettre de limiter un phénomène de réflexion du laser qui peut être à l'origine de surchauffe et rendre certaines parties de la pièce fragiles.
Ainsi, en variante de l'exemple de réalisation précédemment décrit, on peut vouloir effectuer l'apport de matière directement sur une région rugueuse localisée de l'ébauche, en particulier d'une ébauche pouvant servant d'élément de support à une autre partie d'une structure ou d'une pièce que l'on réalise par fabrication additive sur cette ébauche. Selon une application particulière, on prévoit au moins une région rugueuse localisée du type de celle décrite précédemment sur un élément de pièce ou de structure pour la fabrication additive d'une pièce de turbomachine ou d'une structure pour turbomachine. La région rugueuse peut être en particulier formée par exemple sur le support d'un secteur de stator ou de distributeur ou encore sur un pied de support d'un secteur de châssis.
D'autres structures que des châssis ou des distributeurs ou des secteurs d'aubes peuvent être réalisés au moyen d'une ébauche rugueuse telle que mise en œuvre suivant l'invention et la présente invention trouve ainsi de nombreuses applications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour la fabrication additive d'une pièce de turbomachine ou d'une structure pour turbomachine, comprenant :
- un élément (12) de pièce doté d'au moins une région rugueuse (16) localisée, ladite région rugueuse (16) ayant un paramètre d'ondulation moyenne arithmétique Wa correspondant à l'ondulation moyenne arithmétique de son profil ou un paramètre de rugosité moyenne arithmétique Ra correspondant à la rugosité moyenne arithmétique de son profil qui est supérieur supérieur à 100 microns,
- un support (104) de fabrication, ledit support (104) de fabrication étant disposé sur et en contact de ladite région rugueuse (16).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit élément (12) et ledit support (104) sont agencés sur un plateau (8), ledit support (104) de fabrication étant disposé sous et en contact d'une portion (12A) dudit élément, en particulier une portion (12A) réalisant un angle inférieur à 45° par rapport à un plan parallèle au plan principal dudit plateau (8).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, ladite région rugueuse (16) localisée étant formée d'une succession de dents et/ou de protubérances et/ou de rainures et/ou d'ondulations.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 3, ladite région rugueuse (16) localisée étant formée dans une portion d'alliage métallique dudit élément, en particulier un alliage à base de Titane ou de Nickel.
5. Système de fabrication additive par fusion de lit de poudre comprenant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 4.
6. Procédé de fabrication additive d'une pièce de turbomachine ou d'une structure pour turbomachine, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) prévoir un dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, b) déposer par fabrication additive en particulier par fusion sur lit de poudre, une couche de matériau issue de ladite fusion sur ledit élément.
7. Procédé selon la revendication 6, comprenant en outre, préalablement à l'étape a), la formation de ladite région rugueuse localisée sur ledit élément par usinage.
EP21785956.0A 2020-09-16 2021-09-15 Fabrication additive sur ebauche de piece de turbomachine comportant une zone rugueuse Pending EP4196300A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2009369A FR3114037B1 (fr) 2020-09-16 2020-09-16 Fabrication additive sur ebauche de piece de turbomachine comportant une zone rugueuse
PCT/FR2021/051580 WO2022058681A1 (fr) 2020-09-16 2021-09-15 Fabrication additive sur ebauche de piece de turbomachine comportant une zone rugueuse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4196300A1 true EP4196300A1 (fr) 2023-06-21

Family

ID=74347186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21785956.0A Pending EP4196300A1 (fr) 2020-09-16 2021-09-15 Fabrication additive sur ebauche de piece de turbomachine comportant une zone rugueuse

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230347416A1 (fr)
EP (1) EP4196300A1 (fr)
CN (1) CN116323043A (fr)
FR (1) FR3114037B1 (fr)
WO (1) WO2022058681A1 (fr)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103302371B (zh) * 2013-06-26 2015-09-09 哈尔滨工业大学 一种硬质合金与金属的扩散连接方法
CN203918200U (zh) * 2014-05-23 2014-11-05 苏州东方铁塔有限公司 一种紫铜衬垫
EP3349972A4 (fr) * 2015-09-16 2019-05-22 Applied Materials, Inc. Fabrication de plaque de base, fabrication d'enceinte et fabrication de montants de support dans une fabrication additive
GB201517333D0 (en) * 2015-10-01 2015-11-18 Rolls Royce Plc A method of applying a thermal barrier coating to a metallic article and a thermal barrier coated metallic article
FR3043577B1 (fr) * 2015-11-17 2022-06-17 Snecma Procede de fabrication d'une preforme d'aube, d'une aube et d'un secteur de distributeur par fusion selective sur lit de poudre
US20180311769A1 (en) * 2017-04-28 2018-11-01 Divergent Technologies, Inc. Multi-materials and print parameters for additive manufacturing
DE102017210909A1 (de) * 2017-06-28 2019-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils mittels Hilfsstruktur
US11826953B2 (en) * 2018-09-12 2023-11-28 Divergent Technologies, Inc. Surrogate supports in additive manufacturing
US11033992B2 (en) * 2018-10-05 2021-06-15 Pratt & Whitney Canada Corp. Double row compressor stators

Also Published As

Publication number Publication date
CN116323043A (zh) 2023-06-23
WO2022058681A1 (fr) 2022-03-24
FR3114037A1 (fr) 2022-03-18
FR3114037B1 (fr) 2024-01-19
US20230347416A1 (en) 2023-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3377254B1 (fr) Procede de fabrication d'une preforme d'aube, d'une aube et d'un secteur de distributeur par fusion selective sur lit de poudre
FR3046556A1 (fr) Procede de fabrication de piece par fabrication additive
FR3004370A1 (fr) Procede de fabrication de piece dissymetrique par fabrication additive
EP3365131B1 (fr) Procede de fabrication par fusion et compression isostatique a chaud
WO2011054772A1 (fr) Plateau de support pour dispositif de frittage laser et procede de frittage ameliore
EP4153400B1 (fr) Plateau modulaire circulaire pour la fabrication additive sur lit de poudre d'une pièce à axe de révolution
FR3064519A1 (fr) Procede de fabrication d'une piece metallique par fabrication additive
EP4196300A1 (fr) Fabrication additive sur ebauche de piece de turbomachine comportant une zone rugueuse
EP3468733B1 (fr) Plateau de fabrication additive equipé d'un raidisseur prenant la forme d'une plaque évidée dans une partie de son épaisseur
EP3802130A1 (fr) Methode de preparation de la surface superieure d'un plateau de fabrication additive par depot de lit de poudre
WO2023135336A1 (fr) Procédé de reconstruction de pièces en superalliage inconel 713 par fabrication additive métallique
EP4031312B1 (fr) Procede de maintien d'une ebauche de piece, par dilatation de fluide dans une partie de maintien fabriquee additivement
WO2021018464A1 (fr) Pierre, notamment pour un mouvement d'horlogerie, et son procede de fabrication
WO2020008137A1 (fr) Procede ameliore de fabrication de piece par fabrication additive
EP4110588A1 (fr) Plateau modulaire pour la fabrication additive sur lit de poudre d'une pièce à axe de révolution
FR3050391A1 (fr) Procede de fabrication additive et piece obtenue par un tel procede
FR3159339A1 (fr) Support souple pour fabrication additive d’une piece par fusion laser sur lit de poudre
EP2796065B1 (fr) Pièce de décoration sertie invisible
FR3162373A1 (fr) Support secable pour fabrication additive d’une piece par fusion laser sur lit de poudre
FR3102690A1 (fr) Procédé de séparation d’une ébauche de pièce d’un support, par dilatation de fluide dans le support fabriqué additivement
FR3108869A1 (fr) Procédé de fabrication additive d’une paroi pour turbomachine, comprenant au moins un orifice de refroidissement
EP3626376A1 (fr) Fraise-mere pour la fabrication de roues dentees horlogeres
CH715379B1 (fr) Fraise-mère pour la fabrication de roues dentées horlogères.

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230315

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)