EP4533390A1 - Méthode de contrôle dimensionnel d'une pièce au cours de sa fabrication par fabrication additive - Google Patents

Méthode de contrôle dimensionnel d'une pièce au cours de sa fabrication par fabrication additive

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Publication number
EP4533390A1
EP4533390A1 EP23730173.4A EP23730173A EP4533390A1 EP 4533390 A1 EP4533390 A1 EP 4533390A1 EP 23730173 A EP23730173 A EP 23730173A EP 4533390 A1 EP4533390 A1 EP 4533390A1
Authority
EP
European Patent Office
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image
images
template
acquired
dimensions
Prior art date
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Pending
Application number
EP23730173.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Yann Bernard DANIS
Nicolas CARBALLO
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 Helicopter Engines SAS
Original Assignee
Safran Helicopter 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 Helicopter Engines SAS filed Critical Safran Helicopter Engines SAS
Publication of EP4533390A1 publication Critical patent/EP4533390A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/80—Data acquisition or data processing
    • B22F10/85—Data acquisition or data processing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/001—Industrial image inspection using an image reference approach
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10116—X-ray image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30164—Workpiece; Machine component
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • TITLE Method of dimensional control of a part during its manufacturing by additive manufacturing
  • the technical field of the invention is that of checking the conformity of parts manufactured by additive manufacturing.
  • the present invention relates to a method of dimensional control of at least one part manufactured using an additive manufacturing machine.
  • Additive manufacturing is a machining technology which has the advantage of allowing the manufacture of objects of complex shapes.
  • This technology is, among other things, used in aeronautics, for example for the manufacture of cooling circuits for gas distributors, air circuits in blades or fuel circuits in a fuel block.
  • additive manufacturing is to manufacture an object by successive additions, also called passes, of one or more materials and to assemble each pass with a previous pass.
  • Additive manufacturing machines are based on different single-pass deposition and assembly technologies. For example, certain machines exploit the principle of melting and cooling the material, often in powder form, using a laser beam. Other machines may be based on sintering or polymerization of the material.
  • a disadvantage of additive manufacturing technologies is that, as a general rule, the parts are not accessible during manufacturing, for example to carry out an inspection in order to check the conformity of the manufacturing. Indeed, access to the interior of the machine is restricted due to the compactness of the machines and, also, by the bulk of the part(s) being manufactured. In addition, the atmosphere within an additive manufacturing cabin is very controlled and airtight for reasons of safety, fragility of equipment and to ensure manufacturing quality.
  • the atmosphere of the cabin contains a mixture of gases, sometimes toxic, and volatile residues of the metal powder which represents a risk non-negligible impact on the health of a user, particularly in the event of inhalation.
  • this type of technology requires that the powder material be as free of parasitic particles as possible, which is not possible if the cabin is not hermetically closed during the entire manufacturing process. In such a case, there would be a significant deterioration in the quality of the parts manufactured, which would then be weakened or even non-compliant.
  • the fragility of the equipment is not compatible with handling during manufacturing to carry out an inspection.
  • the compactness of these machines is such that it would be difficult to control it without altering the adjustment or the proper functioning of this equipment.
  • Non-destructive volume control methods such as ultrasound imaging, infrared radiography, X-ray radiography, X-ray tomography, thermography, etc. are known from the state of the art. These methods are used to assess the conformity of parts after their manufacture by an additive manufacturing machine. However, these methods require dedicated equipment which must be placed close enough to the part to be inspected to reliably assess its internal health, which is not always compatible with the external geometry of the manufactured part. Furthermore, these conventionally known controls prove to be unreliable for significant material thicknesses, typically greater than 50 mm, or even less if the mechanical properties of the material are complex and unfavorable for carrying out non-destructive testing.
  • the invention aims to remedy the drawbacks of the state of the art by proposing a method of dimensional control of a mechanical part which can be implemented during the manufacturing process of a part.
  • “Dimensional conformity” means the conformity of the internal and/or external geometry of a mechanical part in relation to the specifications for the manufacture and use of said part.
  • the template is determined by applying to each acquired image a contour detection operation, that is to say an operation which makes it possible to automatically detect the contours of a shape in an image, for example by difference of contrast.
  • the contour detection operation therefore makes it possible not to keep only the outline(s) of the reference part in the image.
  • contour detection makes it possible to detect the contour of the internal cavity of the reference part.
  • each acquired image includes an internal contour of the part being manufactured, the internal contour delimiting a perimeter of an internal space of the part in the image.
  • a part is defined as compliant if the hot image of the new part respects the limitations defined by the minimum internal contour 301 a of the template.
  • the same reference part can have extreme internal cavity dimensions and extreme external geometry dimensions.
  • the template can therefore be determined from sets of images of two, three or four different reference parts whose dimensions are extreme.
  • the template can be determined from contours obtained 300 by the contour detection operation previously mentioned.
  • edge detection can be applied to each of the images of the two, three or four sets of images of the reference parts whose dimensions are extreme.
  • the interest is to determine: the minimum internal contour 301 a of each hot image associated with the reference part whose dimensions of the internal cavity are minimal; the maximum internal contour 301 b of each hot image associated with the reference part whose dimensions of the internal cavity are maximum the minimum external contour 302a of each hot image associated with the reference part whose dimensions of the external geometry are minimal; the maximum external contour 302b of each hot image associated with the reference part whose dimensions of the external geometry are maximum.
  • the advantage is to have, for each extreme, at least two reference parts and to average the contours 300 determined from the hot images of these reference parts.
  • At least two parts can be determined as a function of an interval or a threshold on the extreme internal and external dimensions. That is to say, it is possible to consider that a reference part has internal dimensions and/or extreme external values as long as these dimensions are greater than or less than one or more predefined extreme thresholds for each dimension, or if these dimensions are in one or more predefined extreme intervals. These predefined extreme thresholds and/or predefined extreme intervals can be defined according to the requirements of the specifications.
  • the contour(s) 300 for each hot image of each set of images of each reference part of extreme dimensions such that are obtained: the minimum internal contour 301a of each hot image associated with the reference parts whose dimensions of the internal cavities are minimal; the maximum internal contour 301 b of each hot image associated with the reference parts whose dimensions of the internal cavities are maximum; the minimum external contour 302a of each hot image associated with the reference parts whose dimensions of the external geometries are minimal; the maximum external contour 302b of each hot image associated with the reference parts whose dimensions of the external geometries are maximum.
  • the acquisition step 105 comprises the acquisition of a plurality of hot images of the new part being manufactured. This plurality of acquired images can then be compared to the reference template, in the same way as in the case of a single image, ensuring that the hot images of the new part are compared to the hot images or to the contours 300 associated with the same manufacturing instant, that is to say with the same pass number. It is then possible to monitor the new manufactured part throughout their manufacturing and to detect the appearance of non-conformity during manufacturing.
  • steps 105 to 108 according to method 100 can be implemented for a plurality of new parts.
  • the interest is, in a context of mass production of new parts, to accelerate the times necessary for control and manufacturing and to optimize the number of parts manufactured per batch.
  • the image acquired in step 105 can be an image of all the new parts of the plurality of new parts.
  • each new part is imaged with a single image in order to avoid redundancies.
  • step 106 and the conformity verification in step 107 are implemented for each new part for the plurality of new parts in order to determine one or more new parts whose conformity is not not verified.
  • step 108 of stopping manufacturing only the manufacturing of the new non-compliant part(s) is stopped and the parts whose conformity is verified continue to be manufactured.
  • the operator manually modifies the machine control parameters so as to stop the manufacturing of said new non-compliant parts, for example after issuing an audible or visual alert of non-compliance including an identification of said parts; or else, instructions included in the memory of the control computer are adapted to modify the control parameters automatically and stop the manufacturing of said new non-compliant parts.
  • Each set of hot images or contours 300 included in the template can be compared to a manufacturing history of the reference part with which it is associated.
  • this history can be used to predict the future growth of a part being manufactured by comparing hot images of the new part with the template. In this case, it is possible to determine a deviation in the growth of the part, by successive addition of material, thanks to this comparison. This makes it possible to determine if a part deviates from known growth and risks leading to non-conformance.
  • step 108 can be a step of modifying the control parameters of the additive manufacturing machine 10.
  • Step 108 can initially detect a deviation in the growth of the new part.
  • the deviation is, for example, detected based on a deviation from the growth history of one or more reference parts contained in the template.
  • the difference can be quantified by a difference or a rate of resemblance, for example by means of a correlation, between one or more hot images or contours 300 of the reference template and the hot image of the new part.
  • the deviation is significant, for example when the deviation is greater than a certain threshold defined by business requirements or an analysis of manufacturing histories of reference parts, then an action to modify the machine control parameters 10 for the manufacturing of the part is triggered.
  • the control parameters of the machine 10 are then modified so as to prevent the new part from becoming non-compliant during its manufacture, for example by compensating for the significant deviation detected.
  • the modification of the control parameters is therefore carried out on the fly during the manufacturing process of the new part.
  • the modification of the control parameters can be carried out automatically by instructions recorded in the memory of the machine control computer 10.
  • the modification can be carried out manually by an operator and, in this case, the step 108 is a step of issuing an alert containing information on the significant deviation of a new part and identification information of said new part, particularly if several parts are manufactured at the same time.
  • a modification control parameters do not alter the manufacturing of any other new parts manufactured in parallel with the new part in the machine 10.
  • the significant deviation can be detected based on the history of non-compliant reference parts.
  • the proximity or similarity of growth can be, again, assessed by a gap between the growth of the new part and the history of one or more non-conforming parts.
  • the difference can, for example, be quantified by a difference or a rate of resemblance, for example by means of a correlation, between one or more hot images or contours 300 of the reference template and the image to be warm in the new room.
  • the deviation is significant, for example, when the proximity or similarity is greater than a certain threshold defined by business requirements or an analysis of manufacturing histories of reference parts.

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Abstract

Un aspect de l'invention concerne une méthode de contrôle dimensionnel d'au moins une pièce fabriquée au moyen d'une machine de fabrication additive, la fabrication additive étant réalisée par dépôts successifs d'un lit de poudre et par fusion du lit de poudre après chaque dépôt, ladite méthode comprenant les étapes suivantes : - Acquisition d'une image de la pièce en cours de fabrication après au moins une étape de dépôt et de fusion d'un lit de poudre; - Comparaison de ladite image avec une image d'un gabarit de référence; - Vérification de la conformité dimensionnelle de la pièce en fonction de la comparaison.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Méthode de contrôle dimensionnel d’une pièce au cours de sa fabrication par fabrication additive
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[0001] Le domaine technique de l’invention est celui du contrôle de conformité de pièces fabriquées par fabrication additive.
[0002] La présente invention concerne une méthode de contrôle dimensionnel d’au moins une pièce fabriquée au moyen d’une machine de fabrication additive.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
[0003] La fabrication additive est une technologie d’usinage qui présente l’avantage de permettre la fabrication d’objets de formes complexes. Cette technologie est, entre autres, utilisée en aéronautique, par exemple pour la fabrication de circuits de refroidissement des distributeurs de gaz, de circuits d’air dans des pales ou des circuits carburant dans un bloc carburant.
[0004] Le principe de la fabrication additive est de fabriquer un objet par ajouts successifs, également appelés passes, d’un ou plusieurs matériaux et d’assembler chaque passe avec une passe précédente. Les machines de fabrication additive reposent sur différentes technologies de dépôt d’une passe et d’assemblage. A titre d’exemple, certaines machines exploitent le principe de fusion et de refroidissement de la matière, souvent sous forme pulvérulente, à l’aide d’un faisceau laser. D’autres machines peuvent se baser sur le frittage ou la polymérisation du matériau.
[0005] Un inconvénient des technologies de fabrication additive, est que, en règle générale, les pièces ne sont pas accessibles en cours de fabrication, par exemple pour effectuer une inspection afin de contrôler la conformité de la fabrication. En effet, l’accès à l’intérieur de la machine est restreint du fait de la compacité des machines et, également, par l’encombrement de la ou des pièces en cours de fabrication. En outre, l’atmosphère au sein d’une cabine de fabrication additive est très maîtrisée et hermétique pour des questions de sécurité, de fragilité des équipements et pour assurer la qualité de fabrication.
[0006] En l’occurrence, pour une machine reposant sur une technologie de fusion laser d’un métal pulvérulent, l’atmosphère de la cabine comporte un mélange de gaz, parfois toxiques, et de résidus volatils de la poudre métallique qui représente un risque non-négligeable sur la santé d’un utilisateur, en particulier en cas d’inhalation. De plus, ce genre de technologie requiert que le matériau pulvérulent soit le plus dénué de particules parasites possibles, ce qui n’est pas possible si la cabine n’est pas hermétiquement fermée durant tout le processus de fabrication. Dans un tel cas, il y aurait une forte dégradation de la qualité des pièces fabriquées, qui seraient alors fragilisées, voire non-conformes. Enfin, la fragilité des équipements, tels que les buses et le laser de la machine, ne sont pas compatibles avec une manutention en cours de fabrication pour effectuer un contrôle. En effet la compacité de ces machines est telle qu’il serait difficile de pratiquer le contrôler sans altérer le réglage ou le bon fonctionnement de ces équipements.
[0007] En conséquence, il est impossible, en pratique, d’évaluer la conformité et la qualité de la fabrication de la pièce mécanique en cours de fabrication.
[0008] Pourtant, il existe un réel intérêt à contrôler la qualité et l’intégrité d’une pièce au cours de sa fabrication. En effet, bien que les technologies de fabrication additive soient bien maîtrisées, il réside des incertitudes quant à la conformité des pièces finales, par rapport à un cahier des charges. Comme pour tout processus de fabrication, ces incertitudes peuvent être inhérentes au processus de fabrication, à la qualité de la poudre choisie ou à des aléas matériels ou logiciels liés à l’environnement. Être en mesure de contrôler en cours de fabrication l’intégrité et la qualité de la pièce permettrait alors de déceler une non-conformité de façon précoce et non une fois la pièce entièrement fabriquée. Il serait alors possible de modifier le cours de fabrication de la pièce afin de prévenir sa non-conformité.
[0009] Cet intérêt pour le contrôle en cours de fabrication est d’autant plus marqué pour la fabrication de pièces avec des géométries internes complexes, notamment des cavités, comme pour les pales, ou des renfoncements. En effet, ces géométries internes sous soumises à des contraintes géométriques fortes afin d’être assemblées, in fine, sur une machine adéquate et de remplir correctement leur fonction. Dans le cas des pales, ces pièces doivent respecter des contraintes d’encombrement maximales pour être assemblées sur un aéronef. De plus, la fonction de ces pales est de faire circuler un flux d’air très maîtrisé pour le dégivrage d’une ou plusieurs parties de l’aéronef. Si la géométrie interne d’une telle pale n’est pas conforme au cahier des charges, alors le flux d’air risque d’être trop altéré et la fonction de dégivrage de ce fluide ne sera pas ou défectueusement mise en œuvre. [0010] On connaît de l’état de l’art des méthodes de contrôle volumique non- destructif telles que l’imagerie ultrasonore, la radiographie infrarouge, la radiographie par Rayons X, la tomographie par Rayons X, la thermographie, etc. Ces méthodes sont utilisées pour évaluer la conformité des pièces après leur fabrication par une machine de fabrication additive. Cependant ces méthodes nécessitent un équipement dédié qui doit être placé suffisamment proche de la pièce à inspecter pour évaluer avec fiabilité son état de santé interne, ce qui n’est pas toujours compatible avec la géométrie extérieure de la pièce fabriquée. En outre, ces contrôles classiquement connus se révèlent être peu fiables pour des épaisseurs de matériaux importantes, typiquement supérieures à 50 mm, voire moins si les propriétés mécaniques du matériau sont complexes et défavorables pour réaliser un contrôle non-destructif.
[0011] Par ailleurs, certaines méthodes sont difficilement applicables dans un cadre de production en série de pièces puisqu’elles requièrent des équipements de taille conséquente, qui ne peuvent évaluer la conformité que d’une pièce à la fois et qui sont souvent très coûteux. De plus, dans certains cas, la machine d’inspection ne permet pas de contrôler l’intégralité de la pièce et/ou ne peut être utilisée pour inspecter une pièce dont les dimensions excèdent certains seuils. Une telle méthode est, par exemple, la tomographie infrarouge.
[0012] On connaît également des méthodes de contrôle destructif, telle que la dissection. Ces méthodes permettent d’inspecter directement la conformité intérieure de la pièce réalisée, au détriment de son utilisation future puisque la pièce sera inutilisable ou détruite. Ce genre de contrôle n’est donc pas envisageable dans un cadre de production en série de pièces par fabrication additive.
[0013] Dès lors, il existe un besoin d’un moyen de contrôle de la conformité d’une pièce au cours de sa fabrication par technologie de fabrication additive.
RESUME DE L’INVENTION
[0014] L’invention vise à remédier aux inconvénients de l’état de la technique en proposant une méthode de contrôle dimensionnel d’une pièce mécanique qui puisse être mise en œuvre durant le processus de fabrication d’une pièce.
[0015] Un premier aspect de l’invention concerne une méthode de contrôle dimensionnel d’au moins une pièce fabriquée au moyen d’une machine de fabrication additive, la fabrication additive étant réalisée par dépôts successifs d’un lit de poudre et par fusion du lit de poudre après chaque dépôt, ladite méthode comprenant les étapes suivantes :
Acquisition d’une image de la pièce en cours de fabrication après au moins une étape de dépôt et de fusion d’un lit de poudre ;
Comparaison de ladite image avec une image d’un gabarit de référence ; Vérification de la conformité dimensionnelle de la pièce en fonction de la comparaison.
[0016] On entend par « conformité dimensionnelle » la conformité de la géométrie interne et/ou externe d’une pièce mécanique par rapport au cahier des charges de fabrication et utilisation de ladite pièce.
[0017] Grâce à ce premier aspect, il est possible d’évaluer la conformité géométrique de la pièce à tout instant de sa fabrication, par fabrication additive, par l’acquisition d’images après la fusion de chaque passe de poudre déposée sur le lit de poudre. Ceci permet d’anticiper ou de déceler précocement la non-conformité dimensionnelle, aussi bien interne qu’externe, de la pièce en cours de fabrication.
[0018] L’avantage d’un tel contrôle est qu’il permet, d’une part, de stopper la fabrication de la pièce lorsque la conformité de celle-ci n’est plus vérifiée au cours de sa fabrication ; et d’autre part, dans le cas où la non-conformité est anticipée, de modifier le processus de fabrication de la pièce de sorte à assurer la conformité de la pièce tout au long de sa fabrication. La méthode permet, ainsi, de réduire la quantité de matière perdue par la fabrication de pièces non-conformes.
[0019] En outre, la méthode est simple à mettre en œuvre et requiert peu d’équipement d’acquisition et de traitement.
[0020] Avantageusement, la méthode n’est pas restreinte à des technologies de fabrication additive reposant sur la fusion d’un lit de poudre, mais peut être appliquée à d’autres types de technologies de fabrication additive.
[0021] La méthode selon un premier aspect de l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-après, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0022] Dans un mode de réalisation, l’étape d’acquisition est réalisée au moyen d’une caméra à capteur (CMOS) semiconducteur d’oxyde de métal ou à capteur (CCD) dispositif à couplage de charge agencée à l’intérieur de la machine. [0023] Grâce à ce mode de réalisation, la méthode nécessite un équipement minimal et peu encombrant pour être mise en œuvre. Préférentiellement, la caméra utilisée est une caméra CMOS puisqu’elle permet d’avoir un meilleur contraste d’image qu’une caméra CCD.
[0024] Dans un mode de réalisation, chaque image acquise comporte un contour interne et/ou un contour externe de la pièce en fabrication, le contour interne délimitant un périmètre d’un espace interne de la pièce dans l’image et le contour externe délimitant un périmètre externe de la pièce dans l’image.
[0025] Dans un mode de réalisation, le gabarit de référence comporte au moins un ensemble d’images d’au moins une pièce de référence et est obtenu après les étapes suivantes :
Acquisition d’une image après chaque étape de dépôt et de fusion d’un lit de poudre lors de la fabrication de ladite pièce de référence ;
Mesure de dimensions de la pièce de référence après la fabrication de la pièce de référence ;
Vérification de la conformité de la pièce de référence par une comparaison entre les dimensions de la pièce et des dimensions prévues par un cahier des charges ; le gabarit comprenant l’ensemble d’images acquises de la pièce de référence dont la conformité est vérifiée.
[0026] Grâce à ce mode de réalisation, le gabarit de référence qui permet de vérifier conformité dimensionnelle d’une pièce au cours de sa fabrication est représentatif de la fabrication d’une pièce conforme par fabrication additive. En effet, ce gabarit est obtenu à partir d’au moins une pièce de référence dont la conformité est vérifiée après fabrication. Cette conformité est vérifiée par rapport au cahier des charges de la pièce qui stipule, entre autres, les dimensions internes et externes de la pièce finale. Ainsi, puisque la conformité de la pièce finale est vérifiée, les images acquises tout au long de sa fabrication sont représentatives de la fabrication d’une pièce conforme. Le gabarit de référence, qui contient l’ensemble de ces images, est donc bien représentatif de la fabrication d’une pièce conforme par fabrication additive. [0027] Avantageusement, le gabarit permet de prendre en compte les phénomènes de dilatation et rétractation de la matière liés à l’action de fusion par le laser. En effet, le gabarit comprend des images prises « à chaud », c’est-à-dire durant la fabrication de la pièce de référence, donc lorsque la pièce est soumise à de la dilatation, tandis que la conformité de la pièce de référence est validée « à froid », c’est-à-dire une fois que la pièce est fabriquée, donc lorsque la matière de la pièce s’est rétractée. Le gabarit permet donc d’avoir une vérification de la conformité de la pièce qui soit robuste vis-à-vis d’un processus de fabrication additive.
[0028] Dans un mode de réalisation, la mesure des dimensions de la pièce de référence après la fabrication de la pièce de référence est obtenue par rayons X ou dissection.
[0029] Dans un mode de réalisation, le gabarit de référence est obtenu à partir d’une pluralité de pièces de référence, chaque pièce de référence dont la conformité avec un cahier des charges est vérifiée étant associée à un ensemble d’images acquises de ladite pièce, le gabarit de référence comportant les ensembles d’images acquises.
[0030] Grâce à ce mode de réalisation, le gabarit de référence est obtenu par une étude statistique sur la pluralité de pièces. Ce qui permet de rendre le gabarit plus robuste pour vérifier la conformité de la pièce en cours de fabrication.
[0031] Dans un mode de réalisation, le gabarit de référence est obtenu à partir d’au moins deux pièces de référence correspondant respectivement à un premier et un deuxième ensemble d’images acquises, les images acquises du premier ensemble comportant un contour interne minimal et/ou un contour externe minimal et les images acquises du deuxième ensemble comportant un contour interne maximal et/ou un contour externe maximal.
[0032] Grâce à ce mode de réalisation, la méthode permet de définir, dans le gabarit, des limites géométriques internes et/ou externes des contours de la pièce, en particulier concernant une cavité intérieure, sur lesquelles la conformité dimensionnelle de la pièce est établie. Le gabarit est donc un outil de vérification de la conformité simple à utiliser. [0033] Dans un mode de réalisation, le gabarit de référence est obtenu à partir d’une moyenne entre les contours de la pluralité d’ensemble d’images pour chaque pièce de référence.
[0034] Dans un mode de réalisation, le gabarit de référence comporte au moins un ensemble d’images d’au moins une pièce de référence, et la méthode comprend en outre, après chaque étape d’acquisition d’image, une étape de superposition d’une image du gabarit de référence sur l’image acquise
[0035] Grâce à ce mode de réalisation, la vérification de la conformité de la pièce, grâce au gabarit, est simple et rapide à mettre en œuvre.
[0036] Dans un mode de réalisation, la méthode comporte une étape d’arrêt de la fabrication et/ou de modification des paramètres de la machine de fabrication additive, en cas de non-conformité dimensionnelle de la pièce en cours de fabrication.
[0037] Grâce à ce mode de réalisation, il est possible d’arrêter la fabrication d’une pièce non-conforme, et donc de ne pas utiliser plus de matière pour sa fabrication, sachant qu’elle serait mise au rebut après sa fabrication. De plus, ceci permet d’écourter les temps de production de la pièce, notamment dans le cas d’une production en série.
[0038] Par ailleurs, ce mode de réalisation permet de corriger une non-conformité anticipée de la pièce. En effet, puisqu’on connaît l’historique de fabrication d’une ou plusieurs pièces de référence grâce à l’ensemble des images acquises à chaud, il est possible de détecter une déviation lors de la fabrication par rapport à cet historique de fabrication de la pièce de référence. Ceci permet donc de modifier à la volée, en cours de fabrication, le fonctionnement de la machine de fabrication additive de façon à prévenir d’une éventuelle non-conformité de la pièce.
[0039] Ce mode réalisation permet donc de réduire le nombre de pièces non- conformes fabriquées et de réduire la quantité de matière perdue par la fabrication d’une pièce qui se révèle être non-conforme.
[0040] Un autre aspect de l’invention concerne un produit-programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, quand le programme est exécuté sur un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes de la méthode selon l’invention. [0041] Un dernier aspect de l’invention concerne un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes de la méthode selon l’invention.
[0042] L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0043] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
La figure 1 est une illustration de l’intérieur d’une machine de fabrication additive.
La figure 2 est un schéma synoptique illustrant l’enchaînement des étapes d’une méthode selon l’invention.
La figure 3 est une représentation de contours internes et externes minimaux et maximaux obtenus durant l’une des étapes de la méthode selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0044] Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
[0045] Un premier aspect de l’invention concerne une méthode de contrôle dimensionnel d’une pièce fabriquée par une machine de fabrication additive, également appelée imprimante 3D. Une photographie de l’intérieur de la machine de fabrication additive est proposée à la figure 1 .
[0046] La machine 10 de fabrication additive, également appelée imprimante 10 3D, repose ici sur la technologie de fusion laser d’un lit de poudre 16. Pour cette machine 10, le lit de poudre 16 est formé par le dépôt successif d’une quantité maîtrisée de poudre. Après dépôt de chaque couche, la fusion de ladite couche de poudre est assurée par un laser 14, dont le faisceau est contrôlé par un miroir dichroïque 12 et une photodiode 13, et est orienté au moyen d’un scanner 11 . Le lit de poudre 16 est formé sur un plateau de fabrication 17 adapté pour accueillir le lit de poudre 16. La fusion de la poudre du lit de poudre 16 a lieu à l’endroit de la tâche focale 18 du laser sur le lit de poudre 16. La position de la tâche focale 18 est contrôlée par le scanner 11 . Par exemple, il s’agit d’une machine EOS M290.
[0047] Avantageusement, la machine 10 comprend un objectif adapté pour l’acquisition d’images. L’objectif est, par exemple, une caméra 15 placée dans la machine 10 de façon à avoir dans son champ de vision l’intégralité de la zone définie par le lit de poudre 16. Préférentiellement, la caméra 15 est placée dans la machine de façon à ne pas bloquer la propagation du faisceau laser depuis le scanner 11 jusqu’au lit de poudre 16. La caméra 15 sert à acquérir des images du lit de poudre où est, couche après couche, fabriquée la pièce.
[0048] Préférentiellement, la caméra 15 est une caméra 15a de type CMOS (en anglais, « Complementary Metal Oxide Semiconductor >>). Alternativement, la caméra 15 est une caméra 15b de type dispositif à couplage de charge, également appelé CCD (en anglais, « Charge-Coupled Device »). L’intérêt d’utiliser une caméra 15a CMOS plutôt qu’une caméra 15b CCD est que la caméra 15a CMOS produit des images avec un contraste plus élevé. Ceci est avantageux pour la méthode selon l’invention qui est, ainsi que décrit par la suite, basée sur la détection d’une différence de contraste dans l’image acquise par la caméra 15. Les images acquises par la caméra 15 peuvent être des images dans le spectre de l’infrarouge et/ou des images dans le spectre du visible.
[0049] Il est à noter que la position des caméras 15a CMOS et 15b CCD à la figure 1 est purement illustrative est ne représente en aucun cas une limitation d’implémentation de ces caméras dans la machine 10. Par ailleurs, une seule de ces caméras 15 est suffisante pour la mise en œuvre de la méthode selon l’invention. La présence, sur la figure, des deux caméras 15a CMOS et 15b CCD est, à nouveau, à but purement illustratif.
[0050] La méthode selon l’invention est illustrée sur la figure 2. La méthode 100 comprend huit étapes successives numérotées 101 à 108.
[0051] L’étape 101 est une étape d’acquisition d’un ensemble d’images d’une pièce de référence au cours de sa fabrication par la machine 10. De façon préférentielle, l’acquisition d’une image de la pièce de référence en cours de fabrication est effectuée après la fusion par le laser 14 de chaque couche de poudre déposée sur le lit de poudre 16.
[0052] Ces images sont ainsi appelées images « à chaud » puisqu’elles sont obtenues juste après la fusion de la poudre par le laser 14. La matière, à cet instant, est alors sujette à un fort gradient de température puisque la température ambiante dans la machine avoisine est entre 5°C et 100°C, tandis que la température de fusion de la poudre, dans le cas d’une poudre métallique, est entre 1500°C et 2500°C. Ce fort gradient thermique induit donc des effets de rétreint sur la matière fusionnée, avec dilatation de la matière au cours de la fusion de la poudre, puis rétractation au cours de son refroidissement. Par ailleurs, il y a un phénomène de recuit de la matière puisque la fusion d’une couche peut impliquer la refusion de la ou des couches de poudre précédemment fusionnées, qui sont directement inférieures à la couche de poudre nouvellement fusionnée.
[0053] L’intérêt d’acquérir des images à chaud est donc de pouvoir prendre en compte la dilatation thermique imposée à la matière tout au long de la fabrication de la pièce, en l’occurrence de la pièce de référence.
[0054] Pour cet exemple d’application, on considère que la pièce fabriquée est une pale, dessinée au moyen d’un logiciel de conception assistée par ordinateur à partir d’un cahier des charges dédiée à ladite pale, et qui comporte une cavité interne servant au passage d’un flux d’air. L’avantage d’acquérir des images tout au long de la fabrication de la pale est donc d’être en mesure d’observer la formation de la cavité interne couche après couche.
[0055] De façon préférentielle, la pièce de référence est conçue de sorte que la cavité interne soit de dimensions les plus petites admises par le cahier des charges. Par exemple, la pièce est conçue de sorte que le périmètre de sa cavité interne, ou d’autres dimensions caractéristiques de cette cavité, soit égal au périmètre minimal toléré pour la cavité par le cahier des charges.
[0056] L’étape 102 est ensuite une étape de mesure de dimensions de ladite pièce de référence après sa fabrication.
[0057] On entend par « dimensions » des grandeurs géométriques dont les valeurs sont imposées par le cahier des charges. Par exemple, dans le cas de la pale, les dimensions internes de la cavité sont mesurées, telles que sa longueur, sa largeur, sa hauteur et son périmètre. [0058] Optionnellement, les dimensions externes de la pale sont mesurées, telles que la longueur, la largeur, la hauteur et le périmètre extérieures de la pièce.
[0059] Ces mesures peuvent être effectuées au moyen d’une technique de contrôle non-destructif, par exemple par imagerie infrarouge ou rayon X, ou au moyen d’un contrôle destructif, par exemple par dissection de la pièce.
[0060] L’objectif de cette étape 102 de mesure des dimensions de la pièce est d’évaluer les dimensions de la pièce de référence après fabrication. Il est donc question ici de mesures « à froid », c’est-à-dire après fabrication et refroidissement de la pièce de référence.
[0061] L’étape 103 est, ensuite, une étape de vérification de la conformité de la pièce de référence. La conformité de la pièce de référence est évaluée par comparaison des dimensions mesurées à froid de la pièce de référence avec les dimensions imposées par le cahier des charges.
[0062] Dans cette étape 103 de vérification, la pièce de référence est définie comme étant conforme si les dimensions mesurées à froid sont en accord avec les dimensions prévues par le cahier des charges. Par exemple, une dimension est prévue si elle est inférieure ou supérieure à un seuil prédéfini, ou qu’elle est comprise dans un intervalle de tolérance prédéfini.
[0063] En l’occurrence, la pale de référence est définie comme étant conforme si les dimensions de sa cavité internes sont en accord avec les dimensions de la cavité imposées par le cahier des charges.
[0064] L’étape 104 est, alors, une étape de détermination d’un gabarit de référence à partir de ladite pièce de référence conforme.
[0065] En particulier, le gabarit de référence est formé à partir des images de la pièce de référence acquises au cours de la fabrication de ladite pièce. En d’autres termes, le gabarit est formé à partir des images à chaud de la pièce de référence. Préférentiellement, le gabarit comprend l’ensemble des images acquises de la pièce de référence au cours de sa fabrication.
[0066] Optionnellement, le gabarit est déterminé en appliquant à chaque image acquise une opération de détection de contour, c’est-à-dire une opération qui permet de détecter automatiquement les contours d’une forme dans une image, par exemple par différence de contraste. L’opération de détection de contour permet donc de ne conserver que le ou les contours de la pièce de référence dans l’image. En particulier, la détection de contour permet de détecter le contour de la cavité interne de la pièce de référence. En d’autres termes, chaque image acquise comprend un contour interne de la pièce en fabrication, le contour interne délimitant un périmètre d’un espace interne de la pièce dans l’image.
[0067] Une illustration de ces contours est proposée à la figure 3. Dans cette figure, on distingue dans les contours 300 le contour interne 301 , qui comprend un contour interne minimal 301 a et un contour interne maximal 301 b. Est également représenté un contour externe 302 comprenant un contour externe minimal 302a et un contour externe maximal 302b.
[0068] En conséquence, le gabarit peut comprendre uniquement les contours internes 301 détectés dans chaque image de l’ensemble d’images à chaud de la pièce de référence. Le gabarit comprend ainsi un ensemble de contours 300 délimitant la cavité interne, dont les dimensions sont minimales puisque la pièce de référence a été préférentiellement conçue pour que les dimensions de la cavité interne de la pale soit les plus petites tolérées par le cahier des charges. On parle alors de contours internes minimaux 301 a.
[0069] En conclusion, le gabarit comprend, à chaque instant de la fabrication, un contour interne minimal 301a toléré de la cavité interne pour la fabrication d’une pale. [0070] Avantageusement, le gabarit tient compte de la dilatation thermique de la pièce au cours de sa fabrication.
[0071] L’étape 105 est, ensuite, une étape d’acquisition d’une image ou plusieurs images d’une nouvelle pièce à fabriquer. Il s’agit, en l’occurrence, d’une nouvelle pale. L’image est acquise au moyen de la caméra 15.
[0072] L’image acquise est donc une image à chaud de la nouvelle pièce en fabrication.
[0073] L’étape 106 est, alors, une étape de comparaison de l’image acquise avec le gabarit de référence. L’image est de préférence acquise après fusion de l’une des passes de poudre déposée. La passe à laquelle l’image est acquise est, par exemple, la passe associée à un numéro de passe prédéfini. Alternativement, la passe à laquelle est acquise l’image peut être choisie aléatoirement ou en fonction de critères métiers indiquant, par exemple, un numéro de passe auquel l’image doit être acquise.
[0074] La comparaison est mise en œuvre en comparant l’image acquise de la nouvelle pièce avec l’image comprise dans le gabarit qui correspond au même numéro de passe. Avantageusement, cette comparaison permet de comparer les images de deux pièces qui ont été acquises au même instant durant leur processus de fabrication. [0075] La comparaison peut être effectuée par une superposition de l’image de la nouvelle pièce avec l’image correspondante du gabarit.
[0076] Préférentiellement, dans le cas où le gabarit comprend l’ensemble de contours internes minimaux 301 a, l’image de la nouvelle pièce est comparée au contour interne minimal 301a du gabarit correspondant au même numéro de passe.
[0077] L’étape 107 est, ensuite, une étape de vérification de la conformité dimensionnelle de la nouvelle pièce fabriquée.
[0078] La conformité de la nouvelle pièce est déterminée en fonction de la comparaison mise en œuvre à l’étape 106 de comparaison.
[0079] Préférentiellement, une pièce est définie comme conforme si l’image à chaud de la nouvelle pièce respecte les limitations définies par le contour interne minimal 301 a du gabarit.
[0080] En l’occurrence, concernant la cavité interne de la pale, la conformité de la nouvelle pièce est vérifiée si la cavité interne de la nouvelle pièce dans l’image à chaud associée est plus grande que le contour interne minimal 301 a compris dans le gabarit. En d’autres termes, la nouvelle pièce est définie comme étant non-conforme lorsque le contour interne minimal 301 a du gabarit est plus grand, partiellement ou totalement, que la cavité interne de la nouvelle pièce dans l’image acquise à chaud. Les dimensions de la cavité interne de la nouvelle pièce excèdent alors le gabarit de référence.
[0081] L’étape 108 est, enfin, une étape d’arrêt de la fabrication de la nouvelle pièce dans le cas où la conformité de la pièce n’est pas vérifiée à l’étape 107 de vérification de conformité. L’intérêt est de pouvoir prématurément stopper la fabrication d’une pièce dont la non-conformité est détectée au cours de sa fabrication. Ceci permet, avantageusement, de diminuer la quantité de poudre perdue lors de la fabrication de la nouvelle pièce non-conforme. Un autre avantage est de réduire le temps passer à fabriquer ladite nouvelle pièce non-conforme et de déclencher, par exemple, la fabrication d’une autre nouvelle pièce. Ceci est particulièrement avantageux dans le cadre d’une production en série de pièces.
[0082] L’arrêt de la fabrication peut être effectué manuellement par un opérateur et, dans ce cas, l’étape 108 est une étape d’émission d’une alerte de non-conformité de la nouvelle pièce en cours de fabrication. L’alerte peut alors être une information sonore ou visuelle indiquant que ladite nouvelle pièce est non-conforme.
[0083] L’arrêt de la fabrication peut, par ailleurs, être effectuée automatiquement par une modification de paramètres de pilotages de la machine 10. On entend par « paramètres de pilotage » les paramètres de la machine 10 qui permettent de contrôler la fabrication de la pièce. Il s’agit, entre autres, de paramètres de pilotage du scanner 11 , du laser 14, du miroir dichroïque 12 ou de la photodiode 13. Dans ce cas, la modification des paramètres de pilotage pour arrêter la fabrication de la nouvelle pièce peut être effectuée par des instructions enregistrées dans une mémoire d’un ordinateur de contrôle de la machine 10. La modification des paramètres de pilotage est donc effectuée à la volée durant le processus de fabrication de la nouvelle pièce.
[0084] La méthode 100 selon l’invention est compatible avec plusieurs alternatives. [0085] Selon une alternative, les images de la pièce de référence, acquises à chaud à l’étape 101 d’acquisition, comportent également un contour externe 302 de ladite pièce de référence. Le contour externe 302 délimite, dans l’image, un périmètre externe de la pièce.
[0086] De façon préférentielle, la pièce de référence fabriquée est conçue de sorte que le périmètre externe de la pièce, ou d’autres dimensions caractéristiques de sa géométrie extérieure, soit égale au périmètre maximal toléré pour la géométrie extérieure par le cahier des charges.
[0087] Dans cette alternative, le gabarit de référence, déterminé à l’étape 104 de détermination et comprenant les contours internes minimaux 301a, comprend également des contours externes maximaux 302b déterminés dans chaque image de l’ensemble des images acquises à chaud de la pièce de référence. Ces contours externes maximaux 302b sont déterminés au moyen de la même opération de détection de contour que pour les contours internes minimaux 301a. Le gabarit comprend donc, à chaque instant de la fabrication, un contour externe maximal 302b toléré de la pièce de référence. Dans ce cas, le gabarit tient toujours compte de la dilatation thermique de la pièce au cours de sa fabrication.
[0088] A l’étape 106 de comparaison de l’image acquise à chaud pour la nouvelle pièce avec le gabarit de référence, l’image est comparée au contour interne minimal 301 a et au contour externe maximal 302b correspondants au même numéro de passe.
[0089] A l’étape 107 de vérification de la conformité de la nouvelle pièce, la conformité de la nouvelle pièce est également évaluée en fonction de la comparaison de l’image de la nouvelle pièce à chaud avec le contour externe maximal 320b. En l’occurrence, concernant la géométrie extérieure de la pale, la conformité de la pièce est vérifiée si la géométrie extérieure de la nouvelle pièce dans l’image à chaud associée est plus petite que l’intégralité du contour externe maximal 302b compris dans le gabarit. En d’autres termes, la nouvelle pièce est définie comme étant non- conforme lorsque le contour externe maximal 302b du gabarit est plus petit, partiellement ou totalement, que la géométrie extérieure de la nouvelle pièce dans l’image acquise à chaud. Les dimensions extérieures de la pièce excèdent alors le gabarit de référence.
[0090] Selon une alternative compatible avec l’alternative précédente, l’étape 101 d’acquisition d’images à chaud sur la pièce de référence comprend également l’acquisition d’images acquises à chaud pour une deuxième pièce de référence.
[0091] La deuxième pièce de référence est conçue de sorte que la cavité interne soit de dimensions les plus grandes admises par le cahier des charges. Par exemple, la pièce est conçue de sorte que le périmètre de sa cavité interne, ou d’autres dimensions caractéristiques de cette cavité, soit égal au périmètre maximal toléré pour la cavité par le cahier des charges.
[0092] En outre, la deuxième pièce de référence peut être conçue de sorte que le périmètre externe de la pièce, ou d’autres dimensions caractéristiques de sa géométrie extérieure, soit égale au périmètre minimal toléré pour la géométrie extérieure par le cahier des charges.
[0093] L’étape 102 de mesure comprend également la mesure des dimensions de la deuxième pièce de référence, de la même façon que pour la pièce de référence. Il donc question, ici, d’évaluer les dimensions de la deuxième pièce de référence à froid. Par exemple, dans le cas de la pale, les dimensions internes de la cavité sont mesurées, telles que sa longueur, sa largeur, sa hauteur et son périmètre. Optionnellement, les dimensions externes de la pale sont mesurées, tels que la longueur, la largeur, la hauteur et le périmètre extérieurs de la pièce. Comme pour la pièce de référence, ces mesures peuvent être effectuées au moyen d’une technique de contrôle non-destructif, par exemple par imagerie infrarouge ou rayon X, ou au moyen d’un contrôle destructif, par exemple par dissection de la pièce.
[0094] L’étape 103 de vérification de la conformité comprend également la vérification de la conformité de la deuxième pièce de référence. Cette conformité est évaluée par comparaison des dimensions mesurées à froid de la deuxième pièce de référence avec les dimensions imposées par le cahier des charges. La deuxième pièce de référence est définie comme étant conforme si les dimensions mesurées à froid sont en accord avec les dimensions prévues par le cahier des charges. Par exemple, une dimension est prévue si elle est inférieure ou supérieure à un seuil prédéfini, ou qu’elle est comprise dans un intervalle de tolérance prédéfini. En l’occurrence, la pale de référence est définie comme étant conforme si les dimensions de sa cavité internes sont en accord avec les dimensions de la cavité imposées par le cahier des charges. [0095] Le gabarit, déterminé à l’étape 104 de détermination du gabarit, comprend alors l’ensemble des images à chaud de la pièce de référence définie comme étant conforme ainsi que l’ensemble des images à chaud de la deuxième pièce de référence définie comme étant conforme. De façon préférentielle, le gabarit comprend les contours 300 déterminés par détection de contours dans l’ensemble d’images à chaud de la pièce de référence, et également des contours 300 déterminés par une même opération dans l’ensemble des images à chaud de la deuxième pièce de référence. Le gabarit comprend donc également, à chaque instant de la fabrication, un contour interne maximal 301 b et un contour externe minimal 302a tolérés de la pièce de référence, issus de l’ensemble d’images à chaud de la deuxième pièce de référence. A nouveau, le gabarit tient compte de la dilatation thermique de la pièce au cours de sa fabrication.
[0096] Par conséquent, lors de l’étape 106 de comparaison de l’image acquise à chaud de la nouvelle pièce avec le gabarit de référence, l’image à chaud est comparée aux contours internes minimal 301 a et maximal 301 b, et aux contours externes minimal 302a et maximal 302b, correspondants au même numéro de passe. [0097] Ainsi, à l’étape 107 de vérification de la conformité de la nouvelle pièce, la conformité de la nouvelle pièce est également évaluée en fonction de la comparaison de l’image de la nouvelle pièce à chaud avec le contour interne maximal 302b et le contour externe minimal 302a.
[0098] Concernant la cavité interne de la pale, la conformité de la nouvelle pièce est vérifiée si la cavité interne de la nouvelle pièce dans l’image à chaud associée est plus grande que le contour interne minimal 301 a et plus petite que le contour interne maximal 301 b, compris dans le gabarit de référence. En d’autres termes, la nouvelle pièce est définie comme étant non-conforme lorsque le contour interne minimal 301 a du gabarit est plus grand, partiellement ou totalement, que la cavité interne de la nouvelle pièce dans l’image acquise à chaud et/ou lorsque le contour interne maximal 301 b du gabarit est plus petit, partiellement ou totalement, que la cavité interne de la nouvelle pièce dans l’image acquise à chaud. Les dimensions de la cavité interne de la nouvelle pièce excèdent alors le gabarit de référence.
[0099] Concernant la géométrie extérieure de la pale, la conformité de la pièce est vérifiée si la géométrie extérieure de la nouvelle pièce dans l’image à chaud associée est plus petite que l’intégralité du contour externe maximal 302b et plus grande que l’intégralité du contour externe minimal 302a, compris dans le gabarit. En d’autres termes, la nouvelle pièce est définie comme étant non-conforme lorsque le contour externe maximal 302b du gabarit est plus petit, partiellement ou totalement, que la géométrie extérieure de la nouvelle pièce dans l’image acquise à chaud et/ou lorsque le contour externe minimal 302a du gabarit est plus grand, partiellement ou totalement, que la géométrie extérieure de la nouvelle pièce dans l’image acquise à chaud. Les dimensions extérieures de la nouvelle pièce excèdent alors le gabarit de référence.
[00100] Selon une alternative compatible avec l’alternative précédente, l’étape 101 d’acquisition d’images à chaud comprend l’acquisition d’images à chaud pour une pluralité de pièces de référence. C’est-à-dire qu’une image à chaud est acquise pour chaque pièce de référence après fusion de chaque passe de poudre déposée. Une image peut, éventuellement, être une image de plusieurs pièces de la pluralité de pièces de référence ou être une image de la totalité de la pluralité des pièces de référence. L’intérêt d’utiliser plusieurs pièces de références est de disposer d’un panel varié de pièces de références et d’ensemble d’images à chaud associées. [00101] Ces pièces de références peuvent être conçues de sorte à ce que leurs dimensions internes et externes, c’est-à-dire les dimensions de la cavité interne et de la géométrie extérieure de la pale, satisfassent les exigences dimensionnelles de la pièce telles que décrites dans le cahier des charges.
[00102] Les étapes 102 de mesure et 103 de vérification de conformité sont donc mise en œuvre pour chacune des pièces de la pluralité de pièces de références.
[00103] Ainsi, le gabarit déterminé à l’étape 104 peut être déterminé en fonction de la conformité vérifiée des pièces de références de la pluralité de pièces de référence. Dans ce cas, il est possible de déterminer quelles sont les pièces de référence conformes dont les dimensions internes et externes sont extrêmes. Il est alors possible de déterminer : une pièce de référence, parmi la pluralité de pièces de référence, dont les dimensions de la cavité interne sont les plus petites ; une pièce de référence, parmi la pluralité de pièces de référence, dont les dimensions de la cavité interne sont les plus grandes ; une pièce de référence, parmi la pluralité de pièces de référence, dont les dimensions de la géométrie extérieure sont les plus petites ; une pièce de référence, parmi la pluralité de pièces de référence, dont les dimensions de la géométrie extérieure sont les plus grandes.
[00104] Optionnellement, une même pièce de référence peut être présenter des dimensions de cavité internes extrêmes et des dimensions de géométrie externe extrême. Le gabarit peut donc être déterminé à partir des ensembles d’images de deux, trois ou quatre pièces de référence différentes dont les dimensions sont extrêmes.
[00105] Avantageusement, le gabarit peut être déterminé à partir de contours obtenus 300 par l’opération de détection de contours précédemment mentionnée. Dans ce cas, la détection de contours peut être appliquée à chacune des images des deux, trois ou quatre ensembles d’images des pièces de référence dont les dimensions sont extrêmes. L’intérêt est de déterminer : le contour interne minimal 301 a de chaque image à chaud associée à la pièce de référence dont les dimensions de la cavité interne sont minimales ; le contour interne maximal 301 b de chaque image à chaud associée à la pièce de référence dont les dimensions de la cavité interne sont maximales le contour externe minimal 302a de chaque image à chaud associée à la pièce de référence dont les dimensions de la géométrie extérieure sont minimales ; le contour externe maximal 302b de chaque image à chaud associée à la pièce de référence dont les dimensions de la géométrie extérieure sont maximales.
[00106] Cette opération de détermination des contours permet de déterminer des ensembles de contours internes minimal 301a et maximal 301 b et externes minimal 302a et maximal 302b.
[00107] Le gabarit comprend alors les ensembles de contours internes minimal 301 a et maximal 301 b et externes minimal 302a et maximal 302b issus des images à chaud des ensembles d’images des pièces de référence de dimensions extrêmes.
[00108] Selon une alternative compatible avec l’alternative précédente, il est possible de déterminer : au moins deux pièces de référence, parmi la pluralité de pièces de référence, dont les dimensions de la cavité interne sont les plus petites ; au moins deux pièces de référence, parmi la pluralité de pièces de référence, dont les dimensions de la cavité interne sont les plus grandes ; au moins deux pièces de référence, parmi la pluralité de pièces de référence, dont les dimensions de la géométrie extérieure sont les plus petites ; au moins deux pièces de référence, parmi la pluralité de pièces de référence, dont les dimensions de la géométrie extérieure sont les plus grandes.
[00109] L’intérêt est de disposer, pour chaque extrême, d’au moins deux pièces de référence et de moyenner les contours 300 déterminés à partir des images à chaud de ces pièces de références.
[00110] Ces au moins deux pièces peuvent être déterminés en fonction d’un intervalle ou d’un seuil sur les dimensions internes et externes extrêmes. C’est-à-dire qu’il est possible de considérer qu’une pièce de référence a des dimensions internes et/ou externes extrêmes dès lors que ces dimensions sont supérieures ou inférieures à un ou plusieurs seuils extrêmes prédéfinis pour chaque dimension, ou si ces dimensions sont dans un ou plusieurs intervalles extrêmes prédéfinis. Ces seuils extrêmes prédéfinis et/ou intervalles extrêmes prédéfinis peuvent être définis en fonction d’exigences du cahier des charges.
[00111] Une fois déterminées les pièces de référence dont les dimensions extrêmes, il est possible de déterminer le ou les contours 300 pour chaque image à chaud de chaque ensemble d’image de chaque pièce de référence de dimensions extrêmes tels que soient obtenus : le contour interne minimal 301a de chaque image à chaud associée aux pièces de référence dont les dimensions des cavités internes sont minimales ; le contour interne maximal 301 b de chaque image à chaud associée aux pièces de référence dont les dimensions des cavités internes sont maximales ; le contour externe minimal 302a de chaque image à chaud associée aux pièces de référence dont les dimensions des géométries extérieures sont minimales ; le contour externe maximal 302b de chaque image à chaud associée aux pièces de référence dont les dimensions des géométries extérieures sont maximales.
[00112] Il est, dans ce cas, possible de moyenner, les contours 300 de même nature obtenus pour les images acquises au même instant du processus de fabrication. Autrement dit, après fusion d’une passe données, les contours internes minimaux 301 a et maximaux 301 b déterminés dans les images à chaud associées à ladite passe sont respectivement moyennés entre eux. Les contours externes minimaux 302a et maximaux 302b déterminés dans les images à chaud associées à ladite passe sont également respectivement moyennés entre eux. Le gabarit de référence est alors un gabarit de référence moyenné comprenant les contours extrêmes moyennés de la cavité interne et de la géométrie extérieure d’une pluralité de pièces de références dont les dimensions sont extrêmes.
[00113] Selon une alternative compatible avec les alternatives précédentes, l’étape d’acquisition 105 comprend l’acquisition d’une pluralité d’images à chaud de la nouvelle pièce en cours de fabrication. Cette pluralité d’image acquise peut alors être comparée au gabarit de référence, de la même façon que dans le cas d’une seule image, en s’assurant que les images à chaud de la nouvelle pièce sont comparées aux images à chaud ou aux contours 300 associés au même instant de fabrication, c’est-à-dire au même numéro de passe. Il est alors possible de surveiller tout au long de leur fabrication la nouvelle pièce fabriquée et de détecter l’apparition d’une non- conformité durant la fabrication.
[00114] Selon une alternative compatible avec les alternatives précédentes, les étapes 105 à 108 selon la méthode 100 peuvent être mises en œuvre pour une pluralité de nouvelles pièces. L’intérêt est, dans un cadre de production en série de nouvelles pièces, d’accélérer les temps nécessaires au contrôle et à la fabrication et d’optimiser le nombre de pièces fabriquées par lot.
[00115] Dans une telle alternative, l’image acquise à l’étape 105 peut être une image de toutes les nouvelles pièces de la pluralité des nouvelles pièces. Optionnellement, il est possible d’acquérir, après fusion de chaque passe, plusieurs images à chaud, chaque image à chaud étant une image d’au moins une des nouvelles pièces de la pluralité de nouvelles pièces. Préférentiellement, chaque nouvelle pièce est imagée par une seule image afin d’éviter des redondances.
[00116] Ainsi, la comparaison à l’étape 106 et la vérification de conformité à l’étape 107 sont mises en œuvre pour chaque nouvelle pièce pour la pluralité de nouvelles pièces afin de déterminer une ou plusieurs nouvelles pièces dont la conformité n’est pas vérifiée.
[00117] En outre, à l’étape 108 d’arrêt de fabrication, seule la fabrication de la ou des nouvelles pièces non-conformes est arrêtée et les pièces dont la conformité est vérifiée continuent d’être fabriquées. Dans ce cas, L’opérateur modifie manuellement les paramètres de pilotage de la machine de façon à arrêter la fabrication desdites nouvelles pièces non-conformes, par exemple après émission d’une alerte sonore ou visuelle de non-conformité comprenant une identification desdites pièces ; ou bien, des instruction comprises dans la mémoire de l’ordinateur de contrôle sont adaptées pour modifier les paramètres de pilotage de façon automatique et arrêter la fabrication desdites nouvelles pièces non-conformes. [00118] Chaque ensemble des images à chaud ou des contours 300 compris dans le gabarit peut être assimilé à un historique de fabrication de la pièce de référence à laquelle il est associé. Ainsi, cet historique peut être utilisé pour prédire la croissance future d’une pièce en cours de fabrication grâce à la comparaison des images à chaud de la nouvelle pièce avec le gabarit. En l’occurrence, il est possible de déterminer une déviation dans la croissance de la pièce, par ajout de matière successifs, grâce à cette comparaison. Ainsi, il est possible de déterminer si une pièce dévie d’une croissance connue et risque de mener à une non-conformité.
[00119] En conséquence, l’étape 108 peut être une étape de modification des paramètres de pilotage de la machine 10 de fabrication additive.
[00120] L’étape 108 peut, dans un premier temps détecter une déviation dans la croissance de la nouvelle pièce. La déviation est, par exemple, détectée en fonction d’un écart par rapport à l’historique de croissance, d’une ou plusieurs pièces de référence, contenu dans le gabarit. L’écart peut être quantifier par une différence ou un taux de ressemblance, par exemple au moyen d’une corrélation, entre une ou plusieurs images à chaud ou contours 300 du gabarit de référence et l’image à chaud de la nouvelle pièce. Dans le cas où la déviation est significative, par exemple lorsque la déviation est supérieure à un certain seuil défini par des exigences métier ou une analyse d’historiques de fabrication de pièces de référence, alors une action de modification des paramètres de pilotage de la machine 10 pour la fabrication de la pièce est déclenchée.
[00121] Les paramètres de pilotage de la machine 10 sont alors modifiés de sorte à éviter que la nouvelle pièce ne devienne non-conforme durant sa fabrication, par exemple en compensant la déviation significative détectée. La modification des paramètres de pilotage est donc effectuée à la volée durant le processus de fabrication de la nouvelle pièce. La modification des paramètres de pilotage peut être effectuée de façon automatique par des instructions enregistrées dans la mémoire de l’ordinateur de contrôle de la machine 10. Alternativement, la modification peut être effectuée manuellement par un opérateur et, dans ce cas, l’étape 108 est une étape d’émission d’une alerte contenant une information sur la déviation significative d’une nouvelle pièce et une information d’identification de ladite nouvelle pièce, notamment si plusieurs pièces sont fabriquées en même temps. Avantageusement, a modification des paramètres de pilotage n’altère pas la fabrication d’éventuelles autres nouvelles pièces fabriquées en parallèle de la nouvelle pièce dans la machine 10.
[00122] En outre, la déviation significative peut être détectée en fonction des historiques de pièces de référence non-conformes. Ainsi, il est possible de détecter que la croissance d’une nouvelle pièce, au cours de sa fabrication, dévie significativement lorsque sa croissance devient proche ou similaire de la croissance dans l’historique d’une pièce de référence non-conforme. La proximité ou la similarité de croissance peut être, à nouveau, évaluée par un écart entre la croissance de la nouvelle pièce et l’historique d’une ou plusieurs pièces non-conformes. L’écart peut, à titre d’exemple, être quantifiée par une différence ou un taux de ressemblance, par exemple au moyen d’une corrélation, entre une ou plusieurs images à chaud ou contours 300 du gabarit de référence et l’image à chaud de la nouvelle pièce. La déviation est significative, par exemple, lorsque la proximité ou la similitude est supérieure à un certain seuil défini par des exigences métier ou une analyse d’historiques de fabrication de pièces de référence.
[00123] Par ailleurs, il est possible d’utiliser les historiques d’images à chaud de nouvelles pièces déjà fabriquées dont la conformité a été évaluée afin de pronostiquer la conformité d’une autre nouvelle pièce en cours de fabrication. Le pronostic est alors mis en œuvre de la même façon que pour les pièces de références conformes et non- conformes, tel que décrit dans cette alternative.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Méthode (100) de contrôle dimensionnel d’au moins une pièce fabriquée au moyen d’une machine (10) de fabrication additive, la fabrication additive étant réalisée par dépôts successifs d’un lit de poudre (16) et par fusion du lit de poudre (16) après chaque dépôt, ladite méthode (100) comprenant les étapes suivantes :
- Acquisition (105) d’une image de la pièce en cours de fabrication après au moins une étape de dépôt et de fusion d’un lit de poudre (16) ;
- Comparaison (106) de ladite image avec une image d’un gabarit de référence, le gabarit de référence étant obtenu à partir d’une pièce de référence correspondant à un premier ensemble d’images acquises durant la fabrication de la pièce de référence, le gabarit de référence comprenant le premier ensemble d’images, les images acquises du premier ensemble comportant un contour interne minimal (301 a) et/ou un contour externe minimal (302a) ;
- Vérification (107) de la conformité dimensionnelle de la pièce en fonction de la comparaison.
[Revendication 2] Méthode (100) selon la revendication précédente dans laquelle l’étape d’acquisition (105) est réalisée au moyen d’une caméra à capteur (CMOS) semiconducteur d’oxyde de métal ou à capteur (CCD) dispositif à couplage de charge agencée à l’intérieur de la machine (10).
[Revendication s] Méthode (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque image acquise comporte un contour interne (301 ) et/ou un contour externe (302) de la pièce en fabrication, le contour interne (301 ) délimitant un périmètre d’un espace interne de la pièce dans l’image et le contour externe (302) délimitant un périmètre externe de la pièce dans l’image.
[Revendication 4] Méthode (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le gabarit de référence est obtenu après les étapes suivantes : - Acquisition (101 ) d’une image après chaque étape de dépôt et de fusion d’un lit de poudre (16) lors de la fabrication de ladite pièce de référence ;
- Mesure (102) de dimensions de la pièce de référence après la fabrication de la pièce de référence ;
- Vérification (103) de la conformité de la pièce de référence par une comparaison entre les dimensions de la pièce et des dimensions prévues par un cahier des charges ; le gabarit de référence comprenant le premier ensemble d’images acquises de la pièce de référence dont la conformité est vérifiée.
[Revendication 5] Méthode (100) selon la revendication précédente, dans laquelle la mesure des dimensions de la pièce de référence après la fabrication de la pièce de référence est obtenue par rayons X ou dissection.
[Revendication 6] Méthode (100) selon la revendication précédente, dans laquelle le gabarit de référence est obtenu à partir d’une pluralité de pièces de référence, chaque pièce de référence dont la conformité avec un cahier des charges est vérifiée étant associée à un ensemble d’images acquises de ladite pièce, le gabarit de référence comportant les ensembles d’images acquises.
[Revendication 7] Méthode (100) selon la revendication précédente, dans laquelle le gabarit de référence est obtenu à partir d’au moins deux pièces de référence correspondant respectivement au premier et à un deuxième ensemble d’images acquises, les images acquises du premier ensemble comportant le contour interne minimal (301 a) et/ou le contour externe minimal (302a) et les images acquises du deuxième ensemble comportant un contour interne maximal (301 b) et/ou un contour externe maximal (302b).
[Revendication s] Méthode (100) selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle le gabarit de référence est obtenu à partir d’une moyenne entre les contours (301 ,302) de la pluralité d’ensemble d’images pour chaque pièce de référence.
[Revendication s] Méthode (100) selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que le gabarit de référence comporte au moins un ensemble d’images d’au moins une pièce de référence, la méthode (100) comprenant en outre, après chaque étape d’acquisition (150) d’image, une étape de superposition d’une image du gabarit de référence sur l’image acquise.
[Revendication 10] Méthode (100) selon l’une des revendications précédentes comportant une étape (108) d’arrêt de la fabrication et/ou de modification des paramètres de la machine de fabrication additive, en cas de non-conformité dimensionnelle de la pièce en cours de fabrication.
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