EP4633919A1 - Dispositif et procédé de fabrication additive d'un objet tridimensionnel - Google Patents
Dispositif et procédé de fabrication additive d'un objet tridimensionnelInfo
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- EP4633919A1 EP4633919A1 EP23821727.7A EP23821727A EP4633919A1 EP 4633919 A1 EP4633919 A1 EP 4633919A1 EP 23821727 A EP23821727 A EP 23821727A EP 4633919 A1 EP4633919 A1 EP 4633919A1
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- B29D30/52—Unvulcanised treads, e.g. on used tyres; Retreading
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- 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
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- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
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- B29L2030/006—Solid tyres
Definitions
- TITLE Device and process for additive manufacturing of a three-dimensional object
- the present invention relates to the field of manufacturing a three-dimensional object.
- the slow manufacturing of the tread can cause oozing problems.
- FR-B 1 -3 067 281 proposes a system for manufacturing a tread of a tire of an integral tubeless wheel.
- the device comprises a construction robot comprising one or more nozzles for depositing material by addition.
- the nozzles are arranged side by side and move laterally so that they can cover the entire tread to be constructed.
- the objective of the invention is to quickly manufacture a three-dimensional object while maintaining quality detail of the three-dimensional object. We are thus seeking to reduce the manufacturing time of a three-dimensional object and thus to deposit a significant quantity in a reduced time, of the order of 10kg/h.
- the present invention relates to a device for additive manufacturing of all or part of a three-dimensional object on a manufacturing support.
- additive manufacturing we mean a manufacturing process by adding extruded material, called “fused deposition modeling”, acronym FDM in English terms.
- the additive manufacturing device comprises at least one ramp for depositing material by addition intended to be arranged above the manufacturing support, and comprising a plurality of nozzles for depositing material.
- the material deposit nozzles are each provided with at least one distribution orifice.
- Each of the material deposit nozzles comprises a movable shutter means between a shutter position and a plurality of opening positions of said distribution orifice, and an actuator for controlling the movement of the shutter means between the positions of shuttering and opening, the shuttering means being controllable independently of each other.
- each of the material deposit nozzles is configured to deposit molten material on the manufacturing support, in particular on a receiving surface according to several material deposit sequences.
- open position of said dispensing orifice is meant a fully open position of the dispensing orifice, but also intermediate positions in which the dispensing orifice is partially open.
- the opening of the distribution orifice can advantageously be dependent on the material deposit rate. Indeed, controlling the opening of the dispensing orifice makes it possible to manage the flow rate of material deposit by varying the position of the closing means, in particular of the needle.
- the material deposit nozzles can be identical to each other or different, in terms of their dimensions, such as the diameter of the distribution orifice, their height or their external dimension.
- the additive manufacturing device further comprises at least one actuation system configured to generate a relative movement in translation between the material deposit ramp and the manufacturing support in at least one vertical direction and/or a longitudinal direction.
- the distribution orifices of each of the nozzles can be closed independently of each other and reactively, so as to manufacture any detail on the supporting circumferential surface of the manufacturing support and in a short time.
- the three-dimensional object is manufactured by depositing the extruded material layer by layer.
- the extruded material melts on the layer of material previously deposited and solidifies when the temperature drops.
- the longitudinal direction is parallel to the longitudinal axis of the ramp or coincident with the longitudinal axis of the ramp.
- the additive manufacturing device comprises at least one extruder connected to the material deposit ramp and supplying said ramp with a rod of molten material.
- the extruder is associated with all the material depositing nozzles.
- the extruder is central.
- a single central extruder reduces the bulk around the manufacturing support, as well as the manufacturing cost.
- At least one extruder could be provided associated with at least one material depositing nozzle.
- several extruders could be provided, each associated with at least two material depositing nozzles.
- melt rod can be obtained from pellets.
- the granules of material are for example made of plastic, for example thermoplastic, with the acronym TP or thermoplastic elastomer, with the acronym TPE.
- the material granules are therefore extruded hot.
- the molten material rod can be obtained from one or more filaments, or even strips.
- the melted material can be either fragmented or continuous.
- the rod of molten material is continuous and not in the form of successive droplets in order to avoid any defect in the geometry of the object.
- each material deposit nozzle comprises a chamber for receiving the molten material coming from the extruder in communication with the distribution orifice.
- the distribution orifice has, for example, a dimension of between 0.6mm and 1.5mm, preferably between 0.6mm and 0.8mm to produce a deposit of material 1mm wide and preferably between 1mm and 1mm. 5mm to create a deposit of material 2mm wide.
- the distribution orifice of each of the material deposit nozzles has a rectangular or circular section.
- a rectangular section makes it possible to improve the level of detail of the geometry of the three-dimensional object and the quality of interruptions by the shutter means.
- the additive manufacturing device comprises a fixed base and one or more material deposit ramps mounted in translation relative to said fixed base.
- the additive manufacturing device comprises at least two material deposit ramps each associated with its own actuation system and arranged at two given transverse positions above the manufacturing support.
- the shutter frequency of the temporary shutter means is, for example, between 10Hz and 30Hz, for example equal to 20Hz.
- each of the temporary obturation means comprises a needle.
- shutters could be provided, such as, for example, slide shutters or another type of shutter configured to close or open the distribution orifice.
- the actuator comprises, for example, a piezoelectric device for closing or opening the distribution orifice of the corresponding nozzle.
- the needle shutter makes it possible to achieve clear stops in the flow of molten material, without burrs, and clear restarts of said flow.
- any other closing system associated with each of the nozzles could be provided, such as for example a valve.
- the additive manufacturing device may include a volumetric dosing device placed downstream of the extruder and upstream of the material deposit ramp.
- the volumetric dosing device is a gear pump.
- the volumetric metering device is configured to deliver a calibrated quantity of melt onto the supporting surface of the build medium. Thus, we can obtain lines of material of constant width.
- the volumetric dosing device it is possible to control, in a repeatable manner throughout the manufacturing of the object, the quantity of extruded material deposited. Controlling the quantity of extruded material also makes it possible to limit losses of material not necessary for the manufacture of the object.
- At least one of the material depositing nozzles is configured to deposit material over all the thicknesses of at least one transverse line of material.
- deposition of material along a “line of material” is meant the deposition of material on the carrying surface of the manufacturing support along an axis perpendicular to the longitudinal axis, for example the transverse axis in the case where the object to be manufactured is parallelepiped or a circular trajectory in the case where the object to be manufactured is cylindrical.
- thickness we mean a layer of material deposited on a line of material, transverse or circular.
- the material deposit nozzles are arranged on the material deposit ramp in a single row in the longitudinal direction.
- all of the material deposit nozzles are configured to deposit a layer of material during a material deposit sequence, possibly during movement of the receiving support in a direction of advancement, and said material deposit ramp is configured to have a relative movement in translation along the vertical axis after each deposit of a layer of material.
- direction of advancement we mean the transverse direction in the case where the object to be manufactured is a parallelepiped or of shape other than cylindrical or a rotation around the longitudinal axis in the case where the object to be manufactured is cylindrical.
- the direction of advancement of the manufacturing support is perpendicular to the axis of extension, for example longitudinal, of the ramp.
- each of the material deposit nozzles is configured to deposit molten material along a corresponding material line, corresponding to a material deposit sequence, and after each material deposit sequence, that is to say after the manufacture of each layer of material, said material deposit ramp is configured to have a relative movement in translation along the vertical axis relative to the manufacturing support and so on until the desired three-dimensional object is obtained.
- layer of material we mean all the lines of material side by side over the entire width of the three-dimensional object at make.
- a layer of material corresponds to a thickness of molten material deposit.
- material is not deposited on one or more lines in order to produce a particular geometric shape of the object to be manufactured.
- a layer corresponds to all of the circumferential lines.
- a layer corresponds to all of the transverse lines.
- row we mean an arrangement along the longitudinal axis. A row is arranged along the width of the object to be made.
- width of the object to be manufactured we mean the dimension along the longitudinal axis.
- the width could also be the dimension along the transverse axis.
- the width of the object to be manufactured corresponds to the extension dimension of the ramp.
- the material deposit ramp can be configured to be moved in translation relative to the manufacturing support along the vertical axis.
- the material deposit ramp can be fixed relative to the base of the manufacturing device and it is the manufacturing support which is configured to be moved in translation relative to the material deposit ramp along the vertical axis .
- the additive manufacturing device comprises a manufacturing support drive member capable of driving the manufacturing support in a direction of advancement.
- the material deposit nozzles are arranged on the material deposit ramp in at least two rows offset along a transverse axis perpendicular to the longitudinal direction and perpendicular to the vertical direction, each row comprising at least two nozzles material deposit aligned in the longitudinal direction.
- each material deposit nozzle is configured to deposit molten material following a thickness along at least one given material line.
- the set of material depositing nozzles deposits material in a first layer corresponding to the width of the three-dimensional object to be manufactured.
- each material deposit sequence that is to say after the manufacturing of each layer of material
- the transverse position of the manufacturing support is reset and a relative movement along the vertical axis of the material deposit ramp by relative to the manufacturing support is generated in order to vertically distance said ramp from said support.
- each of the material deposit nozzles is actuated to deposit molten material along the same transverse line of given material, to form the second layer.
- the material deposit ramp to be movable in translation relative to the manufacturing support along the vertical axis or, alternatively, for the manufacturing support to be movable in translation relative to the ramp for depositing material along the vertical axis.
- the number of rows depends on the width of the three-dimensional object to be manufactured.
- the width of the material deposit ramp is less than the width of the three-dimensional object to be manufactured.
- each material deposit nozzle is configured to deposit material over a thickness along a given material line and after each thickness manufacturing along a given transverse material line and the material deposit ramp is configured to be in translation relative to the manufacturing support axially along the longitudinal axis of the width of said ramp, as many times as necessary to manufacture the first layer comprising all of the lines of matter.
- the width of the material deposit ramp is equal to or even greater than the width of the three-dimensional object to be manufactured, but that the density of material deposit nozzles is reduced in order to reduce costs .
- the material deposit ramp is configured to be offset axially in translation relative to the manufacturing support along the longitudinal axis of the width of a material depositing nozzle as many times as necessary to produce the first layer comprising all of the lines of material.
- each material deposit nozzle is configured to deposit material on several material lines during several material deposit sequences.
- the material depositing nozzles are arranged in the same plane containing a longitudinal axis, said nozzles being offset vertically relative to each other.
- At least one of the material deposit nozzles can be configured to deposit material on all of the circumferential lines of an entire material layer during several material deposit sequences and the material deposit ramp is configured to move only axially in translation relative to the manufacturing support along the longitudinal axis of a line of material after each material deposit sequence.
- the number of material deposit nozzles this time depends on the number of layers to be printed.
- At least one of the material deposit nozzles of the material deposit ramp is configured to deposit material on a material line of a first layer of material. After each material deposit sequence, the material deposit ramp is configured to be moved only axially in translation relative to the manufacturing support along the longitudinal axis of a material line. These operations are repeated until at least one of the material depositing nozzles deposits material on a first entire layer of material comprising all of the lines of material.
- the adjacent nozzle is configured to deposit material on a material line of a second layer of material superimposed on the first layer. These operations are repeated until the desired thickness of the object to be manufactured is obtained.
- the nozzles are for example actuated simultaneously to deposit material along a material line on the lower material line, then the material deposit ramp is configured to move axially in translation relative to the manufacturing support along the longitudinal axis of a circumferential line of material after each sequence of material deposit, so that the material deposit nozzles manufacture the adjacent line of material and so on until obtaining the desired geometry of the three-dimensional object.
- the device for additive manufacturing of an object comprises two material deposit ramps each associated with its own actuation system, said ramps being movable in translation in the longitudinal direction in two opposite directions.
- the two material deposit ramps are configured to deposit a single layer of material together.
- the device comprises a manufacturing support drive member capable of driving the manufacturing support in a direction of advancement.
- the actuation system is configured to move the material deposit ramp in translation relative to the manufacturing support in a vertical direction and/or the longitudinal direction.
- the invention relates to a method of additive manufacturing of all or part of a three-dimensional object on a manufacturing support by a manufacturing device comprising at least one material deposit ramp arranged above the manufacturing support , extending along an axis of extension, here a longitudinal axis and comprising a plurality of nozzles for depositing material by addition each provided with at least one distribution orifice, in which:
- each of the material deposit nozzles deposits extruded material on the manufacturing support during a material deposit sequence
- each associated with one of the material deposit nozzles are controlled independently of each other to be moved between a shutter position and a plurality of opening positions of the distribution orifice of each nozzle according to the geometries of the three-dimensional object to be manufactured, and
- the material deposit ramp and the manufacturing support having a relative movement with respect to one another in translation in at least one vertical direction and/or one longitudinal direction.
- the manufacturing support is moved in translation relative to the material deposit ramp along the transverse axis between an initial position and a final position and returns to its initial position at the end of each material deposit sequence.
- each material deposit nozzle deposits material to a thickness of at least a given line of material, and the set of material deposit nozzles deposit material following a first layer corresponding to the width of the three-dimensional object to be manufactured, and in which, after each material deposit sequence, the ramp material deposit is moved in translation relative to the manufacturing support along the vertical axis and each of the material deposit nozzles deposits material along the same given material line, to form a second layer superimposed on the first layer.
- the material deposit ramp can be moved in translation relative to the manufacturing support along the vertical axis.
- the material deposit ramp can be fixed relative to the base of the manufacturing device and it is the manufacturing support which is moved in translation relative to the material deposit ramp along the vertical axis.
- the width of the material deposit ramp is less than the width of the tread to be manufactured.
- each material deposit nozzle deposits material to a thickness along a given material line.
- Said material deposit ramp is moved in translation relative to the tire axially along the longitudinal axis of the width of said ramp after each material deposit sequence. These operations are repeated until the first layer of material comprising all the lines of material is obtained.
- the material deposit ramp can be moved in translation relative to the manufacturing support along the longitudinal axis.
- the material deposit ramp can be fixed relative to the base of the manufacturing device and it is the manufacturing support which is moved in translation relative to the material deposit ramp along the longitudinal axis.
- each material deposit nozzle deposits material on several material lines during several material deposit sequences.
- the manufacturing support is moved in translation relative to the material deposit ramp along the transverse axis in its initial position and the material deposit ramp is moved in translation vertically relative to the manufacturing support to create the second layer and so on until the desired thickness of the three-dimensional object is obtained.
- the width of the material deposit ramp is equal to or greater than the width of the three-dimensional object to be manufactured, but that the density of material deposit nozzles is reduced in order to reduce costs .
- the material deposit ramp is offset in translation axially relative to the manufacturing support along the longitudinal axis by the width of a material deposit nozzle as many times as necessary to produce the first layer comprising all the lines of material.
- each material deposit nozzle deposits material on several material lines during several material deposit sequences.
- the width of the material deposit ramp is equal to the width of the three-dimensional object to be manufactured
- at least one of the material deposit nozzles on a circumferential line of material of an entire layer of material are moved.
- the manufacturing support is moved in translation relative to the material deposit ramp along the transverse axis in its initial position and the material deposit ramp is moved only axially in translation relative to the manufacturing support along the longitudinal axis of a material line.
- the number of material deposit nozzles this time depends on the number of layers to be printed.
- the nozzles are actuated simultaneously to deposit material along a material line on the lower material line, then the material deposit ramp is moved in translation axially relative to to the manufacturing support along the longitudinal axis of a material line after each material deposit sequence, so that the material deposit nozzles deposit material along the adjacent material line and so on until obtain the desired three-dimensional object.
- FIG 1 very schematically represents a device for additive manufacturing of a tread according to the invention configured to manufacture a tread on a tire of a wheel according to a first exemplary embodiment
- FIG 2 illustrates another example of a wheel on which the additive manufacturing device of Figure 1 can be used
- FIG 3 illustrates a detail of a material deposit nozzle of the additive manufacturing device of Figure 1 comprising a temporary shutter system according to one embodiment
- FIG 4 schematically represent in detail the device for additive manufacturing of a tread of Figure 1 according to a first embodiment of the invention
- FIG 6 [Fig 7] schematically represent in detail the device for additive manufacturing of a tread of Figure 1 according to a second embodiment of the invention
- FIG 8 [Fig 9] schematically represent in detail the device for additive manufacturing of a tread of Figure 1 according to a third embodiment of the invention
- FIG 10 [Fig 1 1] schematically represent in detail the device for additive manufacturing of a tread of Figure 1 according to a fourth embodiment of the invention
- FIG 12 schematically represents in detail the device for additive manufacturing of a tread of Figure 1 according to a fifth embodiment of the invention.
- FIG 13 illustrates another example of support on which the additive manufacturing device of Figure 1 can be used.
- a mounted assembly 1 or wheel comprises a rim 2 comprising a fixing hub 3 and a tire 4 or pneumatic tire mounted on the rim 2.
- the tire 4 comprises a carrying surface 5 of strip of bearing, a tread 6 and two lateral flanks 7 surrounding on either side the bearing surface 5 of the tread, only one of which is visible in Figure 1.
- Rim 2 is preferably the definitive rim intended to be mounted on a motor vehicle.
- the fixing hub 3 forms the fixing interface between the wheel 1 and the vehicle.
- the fixing hub 3 defines here a hollow fixing cylinder in which a wheel axle (not referenced) can be housed.
- the tire 4 is here subjected to internal pressure via an inner tube (not shown) inflated to a recommended nominal inflation pressure or lower.
- the mounted assembly 1 could be a tubeless wheel called “tubeless” in Anglo-Saxon terms comprising an insert (not shown) made up of several layers of expanded plastic to replace the inner tube.
- the assembled assembly 1 could also be a so-called “airless” tire.
- the tread 6 comprises two lateral surfaces (not referenced), an internal surface (not visible) secured to the tread carrying surface 5 and a rolling surface 6a opposite the internal surface and intended to come into contact with a roadway S when wheel 1 is rolling.
- the tread 6 comprises a plurality of cutouts or sculptures extending onto at least one of its lateral surfaces.
- the rim 2 here forms a radial supporting structure for the tire 4.
- a device 10 for additive manufacturing of a tread 6 is configured to deposit an extruded material forming the tread 6 on a supporting circumferential surface 5 of the tire 4 of the wheel 1.
- the device 10 for additive manufacturing of a tread 6 is configured to deposit an extruded material forming the tread 6 on a tire 4.
- tread of a tire, is meant a quantity of rubber material delimited by lateral surfaces and by two main surfaces, one of which is called the rolling surface, is intended to come into contact with a roadway when the tire rolls.
- the tread comprises a plurality of cutouts or sculptures extending onto at least one of the lateral surfaces.
- sidewall of a tire is meant a part of the lateral surface of the tire disposed between the tread of the tire and a support structure of the wheel. In the case of a tire on a conventional wheel, the sidewall begins from the ends of the cutouts in the tread and extends to a bead of the tire.
- the additive manufacturing device 10 comprises a fixed base 12 and one or more material deposit ramps 20, 30 mounted in translation relative to said fixed base 12.
- the fixed base 12 comprises a base 14 fixed to the ground S and a vertical arm 16 for fixing the material deposit ramp 20, 30.
- the material deposit ramp 20, 30 is arranged above the wheel 1, and in particular the tread of the tire 4.
- the ramp 20, 30 extends along an axis of extension, here the longitudinal axis X.
- the additive manufacturing device 10 comprises an extruder 18 connected to the material depositing ramp 20, 30 and is configured to produce a rod of molten material, for example from granules of material, preferably made of plastic, for example from elastomeric thermoplastic, acronym TPE.
- the material granules are therefore extruded hot.
- the mass of molten material is continuous.
- the extruder 18 is central here and supplies said ramp 20, 30 with a rod of melted material from granules.
- the central extruder is associated with all the material depositing nozzles.
- the central extruder 18 supplies said ramp 20, 30 with a rod of molten material from one or more filaments, or even strips.
- At least one extruder could be provided associated with at least one material depositing nozzle.
- extruders could be provided, each associated with at least two material depositing nozzles.
- the tread 6 is manufactured by depositing the extruded material layer by layer on the supporting surface 5 of the tire 4.
- the extruded material melts on the layer of material previously deposited and solidifies when the temperature drops.
- the material deposit ramp 20, 30 comprises a plurality of nozzles 21, 22, 23, 24; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 which will be described in detail with reference to Figures 3 to 12.
- Each of the nozzles is configured to deposit the molten material on the carrying surface 5 of the tire 4 movable in rotation around of a horizontal X-X axis of rotation.
- Additive manufacturing on a support, here the bearing surface 5 of the tire 4, or more generally the tire 4, placed in continuous rotation makes it possible to manufacture or completely reconstitute the tread 6 over its entire circumference.
- continuous rotation we mean rotation in one direction of rotation, without interruption and at constant speed.
- discontinuous rotation we mean rotation in a single direction of rotation at variable speed during the deposit of material.
- the additive manufacturing device 10 comprises a member 15 for driving the tire 4 in rotation around the axis of rotation X-X.
- the rotation drive member 15 is in the form of a cooperating rotating drum or cylinder with the wheel hub 3 and configured to rotate the tire 4 via the wheel hub 3.
- the rotation drive member comprises rollers arranged under the wheel to rotate said wheel by friction in the case of a tire mounted on a wheel.
- the additive manufacturing device 10 further comprises an actuation system (not shown) configured to move the material deposit ramp 20, 30 relative to the wheel 1 in a vertical direction Z and/or a longitudinal direction the axis of rotation X-X along the width of the wheel 1. Thus, all of the nozzles are moved simultaneously at the same time as the movement of the material deposit ramp 20, 30.
- an actuation system (not shown) configured to move the material deposit ramp 20, 30 relative to the wheel 1 in a vertical direction Z and/or a longitudinal direction the axis of rotation X-X along the width of the wheel 1.
- the device 10 for additive manufacturing of a tread can also be used to manufacture or reload a tread 6' on a supporting surface 5' of a tire 4' of an integral wheel 1' as illustrated in Figure 2.
- the integral wheel 1' here comprises a radial supporting structure 2' around which is fixed a tire 4' or solid tire comprising a support 7' radially external to the supporting structure 2'.
- the 7' support extends over the entire circumference of the 2' supporting structure and carries the 6' tread.
- the tread 6' is here structurally integrated into the support 7' via a tread bearing surface 5' forming a peripheral external contour of the radial supporting structure 2'.
- the 4’ solid tire is not subject to internal pressure.
- the radial supporting structure 2' comprises a fixing hub 3' for fixing the wheel 1' to a vehicle.
- the fixing hub 3' here defines a hollow fixing cylinder in which a wheel axle (not shown) can be housed.
- the radial supporting structure 2' is, for example, made of plastic material reinforced with glass fibers.
- the supporting structure 2' here comprises a plurality of sticks or stays 8' connecting the hub 3' to the support 7'.
- the supporting structure 2' includes five sticks 8'.
- 9' openings or windows are defined between two adjacent 8' sticks.
- the 9' openings are here regularly distributed in a circumferential manner.
- the 9' openings here have ovoid profiles. Alternatively, other profile shapes could be provided for the 9' openings.
- the supporting structure 2' and the support 7' here comprise a network or a three-dimensional structure of beams or lattices.
- the radial supporting structure 2' comprises a plurality of strips arranged radially to support the tire 4' and in particular the support 7'.
- each material deposit nozzle or nozzle 21, 22, 23, 24; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 comprises a chamber 25 for receiving the molten material coming from the central extruder 18 and a distribution orifice 26 in communication with the chamber 25.
- the distribution orifice 26 has a dimension of between 0.6mm and 1.5mm, preferably between 0.6mm and 0.8mm to produce a deposit of material 1mm wide and preferably between 1mm and 1.5mm to achieve a deposit of material 2mm wide.
- the distribution orifice 26 of each of the nozzles has a rectangular or circular section.
- a rectangular section improves the level of detail of the sculpture and the quality of the interruptions.
- Each of the material depositing nozzles 21 to 24; 31 to 38 comprises a shutter device 28 comprising means shutter 28a movable between a shutter position and an opening position of the distribution orifice 26, and an actuator 28b for controlling the movement of the shutter means 28a between the shutter and opening positions.
- shutter means 28a can be controlled independently of each other.
- each nozzle comprises its own shutter means 28 configured to interrupt the flow of molten material through the distribution orifice 26 of the corresponding nozzle.
- Each of the nozzles can be interrupted independently and reactively, so as to generate any sculpture or geometry on the wheel 1 and in a short time, preferably less than 20min, preferably less than 15min.
- Such a loading duration corresponds to a material deposit rate of between 10kg/h and 20kg/h, preferably equal to 12kg/h.
- the shutter frequency is between 10Hz and 30Hz, for example equal to 20Hz.
- the shutter means 28a is in the form of a needle actuated by the actuator 28b.
- the actuator 28b comprises, for example a piezoelectric device (not shown) for closing or opening the distribution orifice 26 of the corresponding nozzle.
- the needle shutter 28a makes it possible to achieve clear stops in the flow of molten material, without burrs, and clear restarts of said flow.
- any other closing means associated with each of the nozzles could be provided, such as for example a valve.
- the additive manufacturing device 10 may comprise a volumetric dosing device (not shown) placed downstream of the central extruder and upstream of the material deposit ramp 20, 30.
- the volumetric dosing device is a gear pump.
- the volumetric dosing device is configured to deposit a calibrated quantity of melted material on the supporting surface 5, 5' of the tire 4, 4'.
- downstream and upstream are defined by considering the direction of circulation of the material.
- the material deposit ramp 20 is configured to deposit extruded material forming the tread 6, 6' on the tire 4, 4', in particular its circumferential supporting surface 5, 5', along circumferential lines of material Li.
- deposition of material along a “circumferential line of material” Li we mean the deposition of material along a circular trajectory of the tire 4, 4’, with i going from 1 to x, x being the total number of lines of material.
- layer of material we mean all the circumferential or transverse lines of material Li side by side over the entire width of the tread 6, 6' to be manufactured, with j going from 1 to y, y being the total number of layers of material to form the total thickness of the tread 6, 6' desired.
- a layer of material C corresponds to a thickness of molten material deposit.
- row R is meant an arrangement along the longitudinal axis , 4', in particular of its supporting surface 5, 5'.
- the material deposit ramp 20 comprises a plurality of material deposit nozzles 21, 22, 23, 24, here twenty-four in number, each intended to build all the thicknesses or strata of at least one circumferential line of Li material.
- thickness we mean a layer of material deposit on a material line. As illustrated, the number of material deposit nozzles here is twenty-four and the number of lines of material Li is here equal to twenty-four. So we have i between one and twenty-four.
- the number of layers of material Cj is, here, six. So we have j between one and six.
- the material deposit ramp 20 has a width at least equal to the width of the tread 6, 6' to be manufactured.
- each of the material deposit nozzles is actuated to deposit material on a given circumferential line of Li material.
- the first nozzle 24 deposits material on a first line L l
- a single material depositing nozzle 21, 22, 23, 24 is configured to construct all the thicknesses of a given circumferential line of Li material.
- the material deposit nozzles 21, 22, 23, 24 are here arranged on the material deposit ramp 20 in rows RI, R2, R3, R4 offset along the transverse axis Y.
- the material deposit ramp comprises four rows RI, R2, R3, R4 each comprising six material deposit nozzles 21, 22, 23, 24.
- a different number of rows could be provided, for example example greater than or equal to two.
- the number of rows R depends on the width of the tread 6.6' to be manufactured.
- the material deposit nozzles 21, 22, 23, 24 are arranged on the material deposit ramp 20 in a single row R I in the longitudinal direction X.
- the material deposit ramp 20 has a different width from the tread 6, 6' to be manufactured.
- the material deposit ramp 20 has a width less than the width of the tread 6, 6' to be manufactured.
- each material depositing nozzle 21 to 24 deposits material to a thickness along a given circumferential line of material Li and after each complete revolution of the tire 4, 4 ', the material deposit ramp 20 is moved in translation relative to the tire 4, 4' axially along the longitudinal axis 'set of lines of material Li.
- the material deposit ramp 20 is moved in translation relative to the tire 4, 4' along the vertical axis Z and the operation of manufacturing a layer is repeated. These operations are repeated until all of the superimposed layers forming the desired thickness of the tread 6, 6' are obtained.
- the tire 4, 4' is rotated over three complete revolutions and during each complete revolution , the material deposit ramp 20 is offset along the longitudinal axis X by 80mm.
- each material depositing nozzle 21, 22, 23, 24 deposits material on several circumferential lines of material Li given during several complete revolutions of the tire 4, 4'.
- the width of the material deposit ramp 20 is equal to or greater than the width of the tread 5, 5' to be manufactured, or more generally to the width of the supporting surface 5, 5 ', but that the density of material depositing nozzles is reduced in order to reduce costs.
- the material deposit ramp 20 is offset in translation axially relative to the tire 4, 4' along the longitudinal axis X by the width of a nozzle for depositing material 21, 22, 23, 24 as many times as necessary to produce the first layer C l comprising all of the lines of material Li.
- the material deposit ramp 20 is moved in translation relative to the tire 4, 4' along the vertical axis Z and the operation of manufacturing a layer is repeated.
- each material depositing nozzle deposits material on several lines of material during several complete revolutions of the tire 4, 4'.
- the additive manufacturing device 10 comprises a single material deposit ramp 20 around the tire 4, 4'.
- the additive manufacturing device 10 comprises at least two material depositing ramps 20 each associated with its own actuation system and arranged circumferentially around the tire at two given azimuths.
- first ramp at a first given azimuth and a second ramp arranged 180° from the first ramp.
- second ramp is arranged relative to the first ramp at an angle between 10° and 350°, preferably between 30° and 320°.
- a different number of ramps could be provided, for example greater than or equal to three, each associated with its own actuation system and arranged circumferentially around the tire at three given azimuths.
- the material deposit ramp 30 is configured to deposit extruded material forming the tread 6, 6' on the tire 4, 4', in particular its circumferential supporting surface 5, 5', following layers of subject Cj.
- the width of the material deposit ramp 30, 30a, 30b is equal to the width of the tread 6, 6' to be manufactured and each material deposit nozzle 31 to 38 is configured to construct a layer of whole Cj material.
- one of the material deposit nozzles of the material deposit ramp 30 deposits material on a circumferential line of material Li of a layer of material Cj.
- the material deposit ramp 30 is moved in translation only axially relative to the tire 4, 4' along the longitudinal axis X of a line of material Li. These operations are repeated until each material deposit nozzle 31 to 38 deposits material material on an entire layer of material Cj comprising all the lines of material Li.
- the nozzles 31 to 38 are actuated successively to produce a circumferential line of given Li material.
- the first nozzle 31 deposits material on a first line L8 according to a first thickness
- the material deposit ramp 30 is moved axially relative to the tire 4, 4' along the longitudinal axis a line of material Li
- the first nozzle 31 deposits material on a second line L7 and the second nozzle 32, adjacent to the first nozzle 31, deposits material on the first line L8 according to a second layer thickness superimposed on the first line formed by the first nozzle and so on until each material depositing nozzle produces a given layer Cj until the desired sculpture of the tread 6, 6' is obtained.
- the first material depositing nozzle 31 produces the first layer C l
- the second nozzle 32 produces the second layer C2
- the third nozzle 33 produces the third layer C3, and so on until the desired total thickness is obtained. of the tread 6, 6'.
- Each of the material deposit nozzles 31 to 38 is therefore configured to construct a layer of entire material Cj.
- Layers Cj are constructed like this with one round of delay on the previous layer.
- Such an arrangement allows the use of fewer material depositing nozzles than material deposition with nozzles configured to deposit material along a Li material line.
- the material deposit ramp 30 is not moved in translation along the vertical axis Z.
- the number of material depositing nozzles 31 to 38 this time depends on the number of layers of material to be constructed.
- the material deposit nozzles 31 to 38 are here arranged in rows R I, R2, R3, R4 offset along the vertical axis Z.
- the material deposit ramp comprises eight material deposit nozzles 31 to 38.
- a different number of material deposit nozzles could be provided, for example greater than or equal to six.
- the number of Li matter lines is equal to eight.
- a different number of lines of material Li could be provided.
- the number of lines of material depends on the width of the tread 6, 6' to be produced.
- the number of layers of material Cj is equal to eight. Alternatively, a different number of layers of material Cj could be provided. The number of layers of material Cj depends on the total thickness of the tread 6.6' to be manufactured.
- ten material deposit nozzles can be used.
- the speed of rotation of the tire 4, 4' and the closing frequency of the nozzles are higher than with nozzles configured to deposit the material along a line of material Li, as described in detail with reference to Figures 3 and 4.
- the material deposit nozzles 31 to 38 deposit material on the same line of material Li with an offset along the longitudinal axis X.
- the nozzles 31 to 38 are also offset along the vertical axis Z, so that it is no longer necessary to move the material deposit ramp vertically relative to the tire 4, 4'.
- the material deposit ramp 30 comprises eight material deposit nozzles 31 to 38. alternatively, a different number of material depositing nozzles could be provided, for example greater than or equal to six.
- the number of lines of material is equal to fifteen Li.
- a different number of lines of material Li could be provided.
- the number of lines of material depends on the width of the tread 6, 6 ' to achieve.
- the number of layers of material Cj is equal to eight. Alternatively, a different number of layers of material Cj could be provided. The number of layers of material Cj depends on the total thickness of the tread 6.6' to be manufactured.
- the material deposit ramp 30 comprises sixteen material deposit nozzles 31 a, 31b to 38a, 38b.
- a different number of material depositing nozzles could be provided, for example greater than or equal to eight.
- the number of lines of matter is equal to twenty-three.
- a different number of material lines could be provided.
- the number of lines of material depends on the width of the tread 6.6' to be made.
- the number of layers of material Cj is equal to eight. Alternatively, a different number of layers of material Cj could be provided. The number of layers of material Cj depends on the total thickness of the tread 6.6' to be manufactured.
- the additive manufacturing device 10 comprises a first actuation system (not shown) configured to move in translation a first material deposit ramp 30a relative to the tire 4, 4' in the longitudinal direction X parallel to the axis of rotation X-X along the width of the tire 4.4' in a first direction.
- a first actuation system (not shown) configured to move in translation a first material deposit ramp 30a relative to the tire 4, 4' in the longitudinal direction X parallel to the axis of rotation X-X along the width of the tire 4.4' in a first direction.
- the additive manufacturing device 10 comprises a second actuation system (not shown) configured to move in translation a second material deposit ramp 30b relative to the wheel 1, 1' in the longitudinal direction pneumatic 4, 4 'in a second direction.
- the first meaning is opposite to the second meaning.
- the two material deposit ramps 30a, 30b are thus configured to be moved along the longitudinal axis X relative to the tire 4, 4' in the opposite direction starting from the middle of the tire 4, 4'.
- the two material deposit ramps 30a, 30b are configured to deposit material together on a single layer Cj.
- Each ramp 30a, 30b corresponds to one of the ramps described with reference to Figures 6 to 11.
- each material deposit ramp 30a, 30b comprises eight material deposit nozzles (not referenced). Alternatively, a different number of material depositing nozzles could be provided, for example greater than or equal to six.
- the number of Li matter lines is equal to sixteen.
- a different number of material lines could be provided.
- the number of lines of material depends on the width of the tread 6.6' to be made.
- the number of layers of material Cj is equal to four. Alternatively, a different number of layers of material Cj could be provided. The number of layers of material Cj depends on the total thickness of the tread 6, 6' to be manufactured. In the embodiments illustrated in Figures 1 to 12, the additive manufacturing device 10 has been described for the manufacture of a tread 6, 6' of a tire 4, 4'.
- the present invention is not limited to the manufacture of a tire tread.
- the additive manufacturing device 10 is configured to manufacture all types of three-dimensional objects, of cylindrical shape, or of shape other than cylindrical, for example, parallelepiped.
- Figure 13 illustrates a manufacturing support 104 of a three-dimensional object 106, here a rectangular parallelepiped.
- the manufacturing support 104 is here in the form of a platform extending in the plane XY comprising the longitudinal axis successive Cj of extruded material coming from the ramp 20, 30 of the additive manufacturing device 10 and forming the three-dimensional object 106 manufactured.
- the object 106 to be manufactured can be manufactured using one or more material deposit ramps 20 described in detail with reference to Figures 4 and 5 or using one or more material deposit ramps 30, 30a, 30b described in detail in reference to Figures 6 to 1 1.
- the manufacturing support 104 and the ramp(s) 20, 30, 30a, 30b of the additive manufacturing device 10 have a relative movement relative to each other at least in the longitudinal direction X and/or the vertical direction Z.
- the additive manufacturing device 10 comprises a drive member 15 at least in translation of the manufacturing support 104 capable of driving the manufacturing support 104 in translation at least in one direction of advancement, here along a transverse Y.
- the direction of advancement of the manufacturing support 104 is perpendicular to the axis of extension, here longitudinal X, of the ramp 20, 30.
- the additive manufacturing device 10 further comprises an actuation system (not shown) configured to generate a relative movement in translation of the material deposit ramp 20 , 30 relative to the manufacturing support 104 in a vertical direction Z and/or a longitudinal direction at the same time as the movement of the material deposit ramp 20, 30.
- an actuation system (not shown) configured to generate a relative movement in translation of the material deposit ramp 20 , 30 relative to the manufacturing support 104 in a vertical direction Z and/or a longitudinal direction at the same time as the movement of the material deposit ramp 20, 30.
- the longitudinal direction here is parallel to the longitudinal axis X of the ramp 20, 30 or can be confused with said longitudinal axis X.
- width of the object to be manufactured 106 we mean the dimension along the longitudinal axis X.
- the width could also be the dimension along the transverse axis Y.
- the width of the object to be manufactured 106 corresponds to the extension dimension, here the longitudinal axis ramp 20 for depositing material described in detail with reference to Figures 4 and 5, each of said nozzles 21 to 24 is intended to build all the thicknesses or strata of at least one transverse line of given Li material.
- the material deposit ramp 20 has a width equal to the width of the object 106 to be manufactured.
- Each of the material deposit nozzles is actuated to deposit material on a given transverse line of Li material.
- the first nozzle 24 deposits material on a first line L1, the second nozzle 23, adjacent to the first nozzle 24, simultaneously deposits material on a second line L2, adjacent to the first line Ll and so on until to produce the entire layer comprising all of the adjoining transverse lines Li.
- the material deposit ramp 20 is moved in translation relative to the manufacturing support 104 along the vertical axis Z and each of the material deposit nozzles material 21, 22, 23, 24 is actuated to deposit molten material along the same transverse line of given material Li, to form the second layer. These operations are repeated until the desired thickness of the object to be manufactured 106 is obtained.
- the material deposit ramp 20 can be movable in translation relative to the manufacturing support 104 along the vertical axis Z.
- the material deposit ramp 20 can be fixed relative to the base 12 of the manufacturing device 10 and it is the manufacturing support 104 which is movable in translation relative to the material deposit ramp 20 along the vertical axis Z.
- the manufacturing support 104 and the ramp 20 of the additive manufacturing device 10 advantageously have a relative movement with respect to one another also in the direction of advancement, here the transverse direction Y.
- the material deposit ramp 20 is movable in translation relative to the manufacturing support 104 along the transverse axis Y or, alternatively, that it is the manufacturing support 104 which is movable in translation by relative to the material deposit ramp 20 along the transverse axis Y.
- each of the material deposit nozzles is actuated to deposit material on a given transverse line of material Li.
- the first nozzle 24 deposits material on a first line Ll
- each layer Cj of material corresponding to a material deposit sequence
- the position transversal of the manufacturing support 104 is reset and a relative movement along the vertical axis Z of the material deposit ramp 20 relative to the manufacturing support 104 is generated in order to vertically move said ramp 20 away from said support 104.
- each of the material depositing nozzles 21, 22, 23, 24 is actuated to deposit molten material along the same transverse line of given material Li, to form the second layer.
- the material deposit ramp 20 is movable in translation relative to the manufacturing support 104 along the vertical axis Z or, alternatively, that it is the manufacturing support 104 which is movable in translation by relation to the material deposit ramp 20 along the vertical axis Z.
- the manufacturing support is moved in translation relative to the material deposit ramp along the transverse axis between an initial position and a final position and returns to its initial position at the end of each material deposit sequence.
- the material deposit ramp 20 has a width less than the width of the object 106 to be manufactured.
- each material deposit nozzle 21 to 24 deposits material to a thickness along a transverse line of given Li material and after each manufacture of thickness according to a given transverse line of Li material, corresponding to a material deposit sequence, and the material deposit ramp 20 is moved in translation relative to the manufacturing support 104 axially along the longitudinal axis X of the width of said ramp 20, as many times as necessary to manufacture the first layer comprising all of the lines of Li material. These operations are repeated until all of the superimposed layers forming the desired thickness of the object to be manufactured 106 are obtained.
- the transverse position of the manufacturing support 104 is reset and a relative movement along the vertical axis Z of the material deposit ramp 20 relative to the manufacturing support 104 is generated in order to vertically distance said ramp 20 from said support 104 and the operation of manufacturing a layer is repeated.
- initial transverse position of the manufacturing support 104 is meant the first transverse position of the manufacturing support 104 relative to the material deposit ramp 20, 30 in which material is deposited for the first time on said support. manufacturing 104.
- the width of the material deposit ramp 30, 30a, 30b is equal to the width of the object to be manufactured 106 and each material depositing nozzle 31 to 38 is configured to build an entire layer of material Cj.
- the material deposit ramp 30 is movable in translation relative to the manufacturing support 104 along the axis of advancement, here the transverse axis Y, or, alternatively, that it is the manufacturing support 104 which is movable in translation relative to the material deposit ramp 30 along the axis of advancement, here the transverse axis Y.
- the material deposit ramp 30 is movable in translation relative to the manufacturing support 104 along the longitudinal axis material deposit ramp 30 along the longitudinal axis X.
- the nozzles 31 to 38 are actuated successively to make a transverse line of given Li material.
- the first nozzle 31 deposits material on a first line L8 according to a first thickness, corresponding to a material deposit sequence, then the material deposit ramp 30 is moved axially relative to the manufacturing support 104 along the 'longitudinal axis according to a second layer thickness superimposed on the first line formed by the first nozzle, corresponding to a second material deposit sequence, and so on until each material deposit nozzle produces a layer Cj given until obtaining the desired geometry of the object to be manufactured 106.
- the first material depositing nozzle 31 produces the first layer C l
- the second nozzle 32 produces the second layer C2
- the third nozzle 33 produces the third layer C3, and so on until the desired total thickness is obtained. of the object to be manufactured 106.
- Each of the material depositing nozzles 31 to 38 is therefore configured to construct a layer of entire material Cj.
- the manufacturing support is moved in translation relative to the material deposit ramp along the transverse axis in its initial position.
- Such an arrangement allows the use of fewer material depositing nozzles than material deposition with nozzles configured to deposit material along a Li material line.
- the number of material depositing nozzles 31 to 38 this time depends on the number of layers of material to be constructed.
- the material deposit nozzles 31 to 38 are here arranged in rows RI, R2, R3, R4 offset along the vertical axis Z, so that it is no longer necessary to vertically move the material deposit ramp 30 relative to the manufacturing support 104
- the material deposit nozzles 31 to 38 deposit material on the same line of material Li with an offset along the longitudinal axis X.
- the layers Cj are constructed with two towers of delay on the previous layer.
- two material deposit nozzles 31 a , 31b to 38a, 38b are configured to construct an entire layer of material comprising all of the adjacent transverse lines Li over one thickness.
- the layers of material Cj are built two turns behind the previous layer.
- the object 106 is manufactured by the material depositing ramps 30a, 30b described in detail with reference to FIG.
- the additive manufacturing device 10 comprises a first actuation system (not shown) configured to move in translation a first material deposit ramp 30a relative to the manufacturing support 104 in the longitudinal direction X parallel to the axis of rotation XX along the width of the manufacturing support 104 in a first direction.
- a first actuation system (not shown) configured to move in translation a first material deposit ramp 30a relative to the manufacturing support 104 in the longitudinal direction X parallel to the axis of rotation XX along the width of the manufacturing support 104 in a first direction.
- the additive manufacturing device 10 comprises a second actuation system (not shown) configured to move in translation a second material deposit ramp 30b relative to the manufacturing support 104 in the longitudinal direction X in a second direction.
- the first meaning is opposite to the second meaning.
- the two material deposit ramps 30a, 30b are thus configured to be moved along the longitudinal axis material deposit 30a, 30b are configured to deposit material together on a single layer Cj.
- Each ramp 30a, 30b corresponds to one of the ramps described with reference to Figures 6 to 11.
- the manufacturing support 104 and the ramp(s) 20, 30, 30a, 30b of the additive manufacturing device 10 have a relative movement relative to each other at least in the longitudinal direction X and/or the vertical direction Z.
- the manufacturing support 104 is movable in translation along the axis of advancement, here the transverse axis Y.
- the manufacturing support 104 be movable relative to the ramp 20, 30 of the additive manufacturing device 10 along one to three axes of movement, namely the vertical axis Z, the longitudinal axis and the transverse axis Y.
- the manufacturing support 104 is fixed relative to the base 12 of the manufacturing device 10. In the case where the manufacturing support 104 is movable at least along the vertical axis Z and/or along the longitudinal axis device 10. In all embodiments, it could also be envisaged that the manufacturing platform 104 be movable relative to the ramp 20, 30, 30a, 30b along one to three axes of rotation A, B, C defined respectively around the X, Y and Z axes.
- the means of closing certain nozzles be in the closed position in order to achieve a particular geometric shape of the object to be manufactured.
- the multi-nozzle material deposit ramp allows the deposit of material at selected locations and thus to produce a good quality geometry of the three-dimensional object, namely a tread, a cylindrical object or any other object, for example parallelepiped in shape.
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Abstract
Dispositif de fabrication additive de tout ou partie d'un objet tridimensionnel (106) sur un support de fabrication (104) comprenant au moins une rampe (20, 30) de dépose de matière par addition destinée à être disposée au- dessus du support de fabrication (104), s'étendant selon un axe longitudinal (X) et comprenant une pluralité de buses de dépose de matière pourvue chacune d'au moins un orifice de distribution, chacune des buses de dépose de matière comprenant un moyen d'obturation mobile entre une position d'obturation et une pluralité de positions d'ouverture dudit orifice de distribution, et un actionneur pour commander le déplacement du moyen d'obturation entre les positions d'obturation et d'ouverture, les moyens d'obturation étant commandables indépendamment les uns des autres. Le dispositif comprend au moins un système d'actionnement configuré pour générer un mouvement relatif en translation de la rampe de dépose de matière par rapport au support de fabrication (104) selon au moins une direction verticale (Z) et/ou une direction longitudinale (X).
Description
DESCRIPTION
TITRE : : Dispositif et procédé de fabrication additive d’un objet tridimensionnel
La présente invention concerne le domaine de la fabrication d’un objet tridimensionnel.
Il est connu de réaliser des objets tridimensionnels en matière plastique à partir de moules par injection de matière plastique.
Bien qu'un tel procédé de fabrication permette la réalisation d’un nombre important d’ objets tridimensionnels, la fabrication préalable d’un moule d’injection augmente le temps de fabrication de l’ objets tridimensionnel.
On connait également les procédés de dépose de matière dans lesquels l’ objet tridimensionnel est réalisé par projection de gouttes individuelles qui sont ensuite photo réticulées. Toutefois, la génération de gouttes individuelles ne permet pas d’ obtenir un objet tridimensionnel de qualité satisfaisante car la tenue mécanique des pièces n’ est pas suffisante. Par ailleurs, le temps d’ impression très long.
Dans le cas de dépose de matière de type « polyjet », le problème est surtout lié au choix des matériaux limité par l’ obligation d’être réticulable par rayons ultra-violets.
On connait également la fabrication additive par extrusion d’une matière fondue, appelée « fused deposition modeling », d’ acronyme FDM en termes anglo-saxons.
Il est connu d’utiliser un extrudeur afin de réaliser un jonc ou fil de matière fondue à partir de filaments ou de granulés en matériau thermoplastique ou composite.
Toutefois, les procédés actuels sont particulièrement lents puisque le support est positionné à un azimut donné avant que la buse ne dépose de la matière et l’ opération est répétée jusqu’ à ce que l’ objet tridimensionnel soit entièrement fabriqué. Une telle solution ne permet
de déposer que quelques dizaines de grammes par heure, par exemple 50g/h.
Par ailleurs, la lenteur de la fabrication de la bande de roulement peut générer des problèmes de suintement.
On peut se référer à cet égard au document FR-B 1 -3 067 281 propose un système de fabrication d’une bande de roulement d’un pneumatique d’une roue intégrale sans chambre à air. Le dispositif comprend un robot de construction comprenant une ou plusieurs buses de dépose de matière par addition. Les buses sont disposées côte à côte et mobiles latéralement afin de pouvoir couvrir toute la bande de roulement à construire.
Afin de réduire le temps de fabrication de l’ objet tridimensionnel, on pourrait prévoir des extrudeurs de taille importante avec des buses de dépose de matière de 5 mm à 10 mm. Toutefois, dans ce cas, bien que le débit de matière déposée soit plus élevé, de l’ ordre de 900g/h, la précision est bien moindre.
L’ ensemble des solutions proposées n’ est donc pas satisfaisant puisqu’ elles imposent de choisir entre la rapidité de la fabrication de l’ objet tridimensionnel ou la qualité du détail ou de la géométrie dudit objet tridimensionnel.
Pour obtenir un débit de matière déposée élevé tout en conservant une bonne qualité de la géométrie de l’ objet tridimensionnel, on pourrait utiliser un nombre important d’ extrudeurs, par exemple entre 100 et 200 extrudeurs, ayant chacun sa propre trajectoire. Toutefois, prévoir une centaine de bras de robot comprenant chacun un extrudeur et agencés autour d’un objet tridimensionnel n’ est pas envisageable en termes d’ encombrement et de coût de fabrication.
Ainsi, il existe un besoin d’ améliorer les dispositifs de fabrication d’un objet tridimensionnel.
L’ objectif de l’ invention est de fabriquer rapidement un objet tridimensionnel tout en conservant une qualité du détail de l’ objet tridimensionnel.
On cherche ainsi à réduire le temps de fabrication d’ un objet tridimensionnel et ainsi de de déposer une quantité importante dans un temps réduit, de l’ ordre de 10kg/h.
La présente invention a pour objet un dispositif de fabrication additive de tout ou partie d’un objet tridimensionnel sur un support de fabrication.
Par « fabrication additive », on entend un procédé de fabrication par addition de matière extrudée, appelée « fused deposition modeling », d’ acronyme FDM en termes anglo-saxons.
Le dispositif de fabrication additive comprend au moins une rampe de dépose de matière par addition destinée à être disposée au- dessus du support de fabrication, et comprenant une pluralité de buses de dépose de matière.
Les buses de dépose de matière sont pourvues chacune d’ au moins un orifice de distribution.
Chacune des buses de dépose de matière comprend un moyen d’ obturation mobile entre une position d’ obturation et une pluralité de positions d’ ouverture dudit orifice de distribution, et un actionneur pour commander le déplacement du moyen d’ obturation entre les positions d’ obturation et d’ ouverture, les moyens d’ obturation étant commandables indépendamment les uns des autres.
Ainsi, chacune des buses de dépose de matière est configurée pour déposer de la matière fondue sur le support de fabrication, notamment sur une surface de réception selon plusieurs séquences de dépose de matière.
Par « position d’ ouverture » dudit orifice de distribution, on entend une position entièrement ouverte de l’ orifice de distribution, mais également les positions intermédiaires dans lesquelles l’ orifice de distribution est partiellement ouvert.
L’ ouverture de l’ orifice de distribution peut être avantageusement dépendante du débit de dépose de matière. En effet, la commande de l’ ouverture de l’ orifice de distribution permet de gérer le débit de dépose de matière en faisant varier la position du moyen d’ obturation, notamment de l’ aiguille.
Les buses de dépose de matière peuvent être identiques entre elles ou différentes, par leur dimensions, telles que le diamètre de l’ orifice de distribution, leur hauteur ou leur dimension extérieure.
Le dispositif de fabrication additive comprend en outre au moins un système d’ actionnement configuré pour générer un mouvement relatif en translation entre la rampe de dépose de matière et le support de fabrication selon au moins une direction verticale et/ou une direction longitudinale.
Ainsi, lorsque c’est la rampe de dépose de matière qui est déplacée, l’ ensemble des buses de dépose de matière sont déplacées simultanément et, ce par le biais du déplacement de la rampe de dépose de matière.
Les orifices de distribution de chacune des buses peuvent être obturés indépendamment les uns des autres et de manière réactive, de façon à fabriquer n’ importe quel détail sur la surface circonférentielle porteuse du support de fabrication et dans un temps court.
L’ objet tridimensionnel est fabriqué par dépose de la matière extrudée couche par couche. La matière extrudée fond sur la couche de matière déposée préalablement et se solidifie lors de la chute de la température.
La direction longitudinale est parallèle l’ axe longitudinal de la rampe ou confondu avec l’ axe longitudinal de la rampe.
Avantageusement, le dispositif de fabrication additive comprend au moins un extrudeur relié à la rampe de dépose de matière et alimentant ladite rampe en un j onc de matière fondue.
Par exemple, l’ extrudeur est associé à l’ ensemble des buses de dépose de matière.
Par exemple, l’ extrudeur est central. En variante, on pourrait prévoir une autre disposition que centrale pour l’ extrudeur.
Un unique extrudeur central permet réduire l’ encombrement autour du support de fabrication, ainsi que le coût de fabrication.
En variante, on pourrait prévoir au moins un extrudeur associé à au moins une buse de dépose de matière.
Par exemple, on pourrait prévoir plusieurs extrudeurs, associés chacun à au moins deux buses de dépose de matière.
Par exemple, le jonc de matière fondue peut être obtenu à partir de granulés.
Les granulés de matière sont par exemple en matière plastique, par exemple en thermoplastique, d’ acronyme TP ou thermoplastique élastomère, d’ acronyme TPE. Les granulés de matière sont donc extrudés à chaud.
En variante, le jonc de matière fondue peut être obtenu à partir d’un ou plusieurs filaments, voire de bandes. Le jonc de matière fondue peut être soit fragmenté, soit continu.
De préférence, le jonc de matière fondue est continu et non sous forme de gouttelettes successives afin d’éviter tout défaut dans la géométrie de l’ objet.
Avantageusement, chaque buse de dépose de matière comprend une chambre de réception de la matière fondue provenant de l’ extrudeur en communication avec l’ orifice de distribution.
L’ orifice de distribution présente, par exemple, une dimension comprise entre 0,6mm et 1 ,5mm, de préférence entre 0,6mm et 0,8mm pour réaliser un dépôt de matière de 1mm de large et de préférence entre 1mm et 1 ,5mm pour réaliser un dépôt de matière de 2mm de large.
Par exemple, l’ orifice de distribution de chacune des buses de dépose de matière présente une section rectangulaire ou circulaires. Une section rectangulaire permet d’ améliorer le niveau de détails de la géométrie de l’ objet tridimensionnel et la qualité des interruptions par les moyens d’ obturation.
Par exemple, le dispositif de fabrication additive comprend un socle fixe et une ou plusieurs rampes de dépose de matière montée en translation par rapport audit socle fixe.
Par exemple, le dispositif de fabrication additive comprend au moins deux rampes de dépose de matière associées chacune à un système d’ actionnement propre et agencées à deux positions transversales données au-dessus du support de fabrication.
La fréquence d’ obturation des moyens d’ obturation temporaire est, par exemple, comprise entre 10Hz et 30Hz, par exemple égale à 20Hz.
Selon un mode de réalisation, chacun des moyens d’ obturation temporaire comprend une aiguille.
En variante, on pourrait prévoir d’ autres obturateurs, tels que, par exemple des obturateurs à tiroir ou un autre type d’ obturateur configuré pour obturer ou ouvrir l’ orifice de distribution.
L’ actionneur comprend, par exemple, un dispositif piézoélectrique pour obturer ou ouvrir l’ orifice de distribution de la buse correspondante.
On pourrait également prévoir d’utiliser un vérin pneumatique, magnétique, électrique ou hydraulique pour obturer ou ouvrir l’ orifice de distribution de la buse correspondante.
L’ obturateur à aiguille permet de réaliser des arrêts nets du débit de matière fondue, sans bavure, et des reprises franches dudit débit. En variante, on pourrait prévoir tout autre système d’ obturation associé à chacune des buses, tel que par exemple une soupape.
Le dispositif de fabrication additive peut comprendre un dispositif de dosage volumétrique disposé en aval de l’ extrudeur et en amont de la rampe de dépose de matière. Par exemple, le dispositif de dosage volumétrique est une pompe à engrenage. Le dispositif de dosage volumétrique est configuré pour délivrer une quantité de matière fondue calibrée sur la surface porteuse du support de fabrication. Ainsi, on peut obtenir des lignes de matière de largeur constante.
Grâce au dispositif de dosage volumétrique, il est possible de maitriser, de manière répétable tout au long de la fabrication de l’ objet, la quantité de matière extrudée déposée. La maitrise de la quantité de matière extrudée permet également de limiter les pertes de matière non nécessaires à la fabrication de l’ objet.
Selon un mode de réalisation, au moins une des buses de dépose de matière est configurée pour déposer de la matière sur toutes les épaisseurs d’ au moins une ligne transversale de matière.
Par dépôt de matière suivant une « ligne de matière » , on entend le dépôt de matière sur la surface porteuse du support de fabrication selon un axe perpendiculaire à l’ axe longitudinal, par exemple l’ axe transversal dans le cas où l’ objet à fabriquer est parallélépipédique ou une trajectoire circulaire dans le cas où l’ objet à fabriquer est cylindrique.
Par « épaisseur », on entend une strate de matière déposée sur une ligne de matière, transversale ou circulaire.
Selon un mode de réalisation, les buses de dépose de matière sont agencées sur la rampe de déposer de matière sur une seule rangée selon la direction longitudinale.
Dans ce cas, l’ ensemble des buses de dépose de matière sont configurées pour déposer une couche de matière lors d’une séquence de dépose de matière, éventuellement lors d’un déplacement du support de réception selon une direction d’ avancement, et ladite rampe de dépose de matière est configurée pour avoir un mouvement relatif en translation selon l’ axe vertical après chaque dépôt d’une couche de matière.
Par « direction d’ avancement », on entend la direction transversale dans le cas où l’ objet à fabriquer est un parallélépipède ou de forme autre que cylindrique ou une rotation autour de l’ axe longitudinal dans le cas où l’ objet à fabriquer est cylindrique.
De manière générale, la direction d’ avancement du support de fabrication est perpendiculaire à l’ axe d’ extension, par exemple longitudinal, de la rampe.
Ainsi, chacune des buses de dépose de matière est configurée pour déposer de la matière fondue selon une ligne de matière correspondante, correspondant à une séquence de dépose de matière, et après chaque séquence de dépose de matière, c’ est-à-dire après la fabrication de chaque couche de matière, ladite rampe de dépose de matière est configurée pour avoir un mouvement relatif en translation selon l’ axe vertical par rapport au support de fabrication et ainsi de suite jusqu’ à obtenir l’ objet tridimensionnel souhaité.
Par « couche de matière » , on entend l’ensemble des lignes de matière côtes à côtes sur toute la largeur de l’ objet tridimensionnel à
fabriquer. Une couche de matière correspond à une épaisseur de dépôt de matière fondue. Sur une couche de matière, on pourrait prévoir que de la matière ne soit pas déposée sur une ou plusieurs lignes afin de réaliser une forme de géométrie particulière de l’ objet à fabriquer.
Dans le cas où l’ objet à fabriquer est cylindrique, une couche correspond à l’ ensemble des lignes circonférentielles.
En variante, dans le cas où l’ objet à fabriquer est parallélépipédique ou de de manière générale de forme non cylindrique, une couche correspond à l’ ensemble des lignes transversales.
Par « rangée », on entend un agencement selon l’ axe longitudinal. Une rangée est disposée le long de la largeur de l’ objet à fabriquer.
Par « largeur » de l’ objet à fabriquer, on entend la dimension selon l’ axe longitudinal. La largeur pourrait également être la dimension selon l’ axe transversal. De manière générale, la largeur de l’ objet à fabriquer correspond à la dimension d’extension de la rampe.
La rampe de dépose de matière peut être configurée pour être déplacée en translation par rapport au support de fabrication selon l’ axe vertical. En variante, la rampe de dépose de matière peut être fixe par rapport au socle du dispositif de fabrication et c’ est le support de fabrication qui est configuré pour être déplacé en translation par rapport à la rampe de dépose de matière selon l’ axe vertical.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de fabrication additive comprend un organe d’ entrainement du support de fabrication apte à entrainer le support de fabrication dans une direction d’ avancement.
Selon un mode de réalisation, les buses de dépose de matière sont agencées sur la rampe de dépose de matière selon au moins deux rangées décalées selon un axe transversal perpendiculaire à la direction longitudinale et perpendiculaire à la direction verticale, chaque rangée comprenant au moins deux buses de dépose de matière alignées selon la direction longitudinale.
En d’ autres termes, les rangés sont parallèles entre elles.
Lors de chaque séquence de dépose de matière, notamment lors d’un mouvement relatif dans la direction d’ avancement de la rampe de dépose de matière par rapport au support de fabrication, chaque buse de dépose de matière est configurée pour déposer de la matière fondue suivant une épaisseur selon au moins une ligne de matière donnée. L’ ensemble des buses de dépose de matière dépose de la matière suivant une première couche correspondant à la largeur de l’ objet tridimensionnel à fabriquer.
Après chaque séquence de dépose de matière, c’est-à-dire après la fabrication de chaque couche de matière, la position transversale du support de fabrication est réinitialisée et un mouvement relatif selon l’ axe vertical de la rampe de dépose de matière par rapport au support de fabrication est généré afin de d’ éloigner verticalement ladite rampe dudit support. Puis, chacune des buses de dépose de matière est actionnée pour déposer de la matière fondue selon la même ligne transversale de matière donnée, pour former la deuxième couche. Ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir l’ épaisseur souhaitée de l’ objet à fabriquer. On pourrait prévoir que le moyen d’ obturation de certaines buses soit dans la position de fermeture afin de réaliser une forme de géométrie particulière. Encore, on peut également envisager de ne pas réinitialiser la position du support de fabrication et de déposer de la matière sur la couche de matière déposée suivant en sens inverse.
Là encore, on peut prévoir que la rampe de dépose de matière soit mobile en translation par rapport au support de fabrication selon l’ axe vertical ou, en variante, que ce soit le support de fabrication qui soit mobile en translation par rapport à la rampe de dépose de matière selon l’ axe vertical.
De manière générale, le nombre de rangées dépend de la largeur de l’ objet tridimensionnel à fabriquer.
Selon un mode de réalisation, la largeur de la rampe de dépose de matière est inférieure à la largeur de l’ objet tridimensionnel à fabriquer.
Dans ce cas, lors de chaque séquence de dépose de matière, et notamment lors du mouvement relatif dans la direction d’ avancement de
la rampe de dépose de matière par rapport au support de fabrication, chaque buse de dépose de matière est configurée pour déposer de la matière sur une épaisseur selon une ligne de matière donnée et après chaque fabrication d’ épaisseur selon une ligne transversale de matière donnée et la rampe de dépose de matière est configurée pour être en translation par rapport au support de fabrication axialement le long de l’ axe longitudinal de la largeur de ladite rampe, autant de fois que nécessaire pour fabriquer la première couche comprenant l’ ensemble des lignes de matière. Ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir l’ ensemble des couches superposées formant l’ épaisseur souhaitée de l’ objet à fabriquer.
Selon une autre variante, on pourrait prévoir que la largeur de la rampe de dépose de matière soit égale voire supérieure à la largeur de l’ objet tridimensionnel à fabriquer, mais que la densité de buses de dépose de matière soit réduite afin de réduire les coûts. Dans ce cas, après chaque séquence de matière, c’ est-à-dire après que chaque buse dépose de la matière le long d’une ligne donnée, la rampe de dépose de matière est configurée pour être décalée axialement en translation par rapport au support de fabrication le long de l’ axe longitudinal de la largeur d’une buse de dépose de matière autant de fois que nécessaire pour réaliser la première couche comprenant l’ ensemble des lignes de matière. Là encore, chaque buse de dépose de matière est configurée pour déposer de la matière sur plusieurs lignes de matière lors de plusieurs séquences de dépose de matière.
Selon un mode de réalisation, les buses de dépose de matière sont agencées dans un même plan contenant un axe longitudinal, lesdites buses étant décalées verticalement les unes par rapport aux autres.
Dans ce cas, au moins une des buses de dépose de matière peut être configurée pour déposer de la matière sur l’ ensemble des lignes circonférentielle d’une couche de matière entière lors de plusieurs séquences de dépose de matière et la rampe de dépose de matière est configurée pour se déplacer uniquement axialement en translation par rapport au support de fabrication le long de l’ axe longitudinal d’une ligne de matière après chaque séquence de dépose de matière.
Le nombre de buses de dépose de matière dépend cette fois du nombre de couches à imprimer.
Dans ce cas, au moins une des buses de dépose de matière de la rampe de dépose de matière est configurée pour déposer de la matière sur une ligne de matière d'une première couche de matière. Après chaque séquence de dépose de matière, la rampe de dépose de matière est configurée pour être déplacée uniquement axialement en translation par rapport au support de fabrication le long de l’ axe longitudinal d’une ligne de matière. Ces opérations sont répétées jusqu’ à ce qu’ au moins une des buses de dépose de matière dépose de la matière sur une première couche entière de matière comprenant l’ ensemble des lignes de matière.
Ensuite, la buse adjacente est configurée pour déposer de la matière sur une ligne de matière d'une deuxième couche de matière superposée à la première couche. Ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir l’ épaisseur souhaitée l’ objet à fabriquer.
Les buses sont par exemple actionnées simultanément pour déposer de la matière suivant une ligne de matière sur la ligne de matière inférieure, puis la rampe de dépose de matière est configurée pour se déplacer axialement en translation par rapport au support de fabrication le long de l’ axe longitudinal d’une ligne circonférentielle de matière après chaque séquence de dépose de matière, afin que les buses de dépose de matière fabriquent la ligne de matière adjacente et ainsi de suite jusqu’ à obtenir la géométrie souhaitée de l’ objet tridimensionnel.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de fabrication additive d’un objet comprend deux rampes de dépose de matière associées chacune à un système d’ actionnement propre, lesdites rampes étant mobiles en translation selon la direction longitudinale selon deux sens opposés. Les deux rampes de dépose de matière sont configurées pour déposer ensemble une seule couche de matière.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un organe d’ entrainement du support de fabrication apte à entrainer le support de fabrication dans une direction d’ avancement.
Selon un mode de réalisation, le système d’ actionnement est configuré pour déplacer en translation la rampe de dépose de matière par rapport au support de fabrication selon une direction verticale et/ou la direction longitudinale.
Selon un second aspect, l’ invention concerne un procédé de fabrication additive de tout ou partie d’un objet tridimensionnel sur un support de fabrication par un dispositif de fabrication comprenant au moins une rampe de dépose de matière disposée au-dessus du support de fabrication, s’ étendant selon un axe d’ extension, ici un axe longitudinal et comprenant une pluralité de buses de dépose de matière par addition pourvue chacune d’ au moins un orifice de distribution, dans lequel :
- chacune des buses de dépose de matière dépose de la matière extrudée sur le support de fabrication lors d’une séquence de dépose de matière,
- des moyens d’ obturation associés chacun à une des buses de dépose de matière sont commandés indépendamment les uns des autres pour être déplacés entre une position d’ obturation et une pluralité de positions d’ ouverture de l’ orifice de distribution de chaque buse selon les géométries de l’ objet tridimensionnel à fabriquer, et
- après chaque séquence de dépose de matière, la rampe de dépose de matière et le support de fabrication ayant un mouvement relatif l’un par rapport à l’ autre en translation selon au moins une direction verticale et/ou une direction longitudinale.
Selon un mode de réalisation, pendant chaque séquence de dépose de matière, le support de fabrication est déplacé en translation par rapport à la rampe de dépose de matière selon l’ axe transversal entre une position initiale et une position finale et revient à sa position initiale à la fin de chaque séquence de dépose de matière. En variante, on peut également envisager de ne pas revenir à la position initiale pour déposer de la matière sur la couche suivante mais la démarrer à la position finale de la couche précédente et créer la couche en sens inverse. Ceci permet de gagner en temps et ne nécessite pas de temps de retour en position initiale.
Pendant chaque séquence de dépose de matière, chaque buse de dépose de matière dépose de la matière suivant une épaisseur d’ au moins
une ligne de matière donnée, et l’ ensemble des buses de dépose de matière dépose de la matière suivant une première couche correspondant à la largeur de l’ objet tridimensionnel à fabriquer, et dans lequel, après chaque séquence de dépose de matière, la rampe de dépose de matière est déplacée en translation par rapport au support de fabrication selon l’ axe vertical et chacune des buses de dépose de matière dépose de la matière selon la même ligne de matière donnée, pour former une deuxième couche superposée à la première couche. Ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir l’ épaisseur souhaitée l’ objet tridimensionnel.
Ainsi, une couche entière est réalisée à chaque séquence de dépose de matière.
La rampe de dépose de matière peut être déplacée en translation par rapport au support de fabrication selon l’ axe vertical. En variante, la rampe de dépose de matière peut être fixe par rapport au socle du dispositif de fabrication et c’ est le support de fabrication qui est déplacé en translation par rapport à la rampe de dépose de matière selon l’ axe vertical.
Selon un mode de réalisation, la largeur de la rampe de dépose de matière est inférieure à la largeur de la bande de roulement à fabriquer. Lors de chaque séquence de dépose de matière, chaque buse de dépose de matière dépose de la matière sur une épaisseur selon une ligne de matière donnée. Ladite rampe de dépose de matière est déplacée en translation par rapport au pneumatique axialement le long de l’ axe longitudinal de la largeur de ladite rampe après chaque séquence de dépose de matière. Ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir la première couche de matière comprenant l’ ensemble des lignes de matière.
La rampe de dépose de matière peut être déplacée en translation par rapport au support de fabrication selon l’ axe longitudinal. En variante, la rampe de dépose de matière peut être fixe par rapport au socle du dispositif de fabrication et c’ est le support de fabrication qui est déplacé en translation par rapport à la rampe de dépose de matière selon l’ axe longitudinal.
Ainsi, chaque buse de dépose de matière réalise le dépôt de matière sur plusieurs lignes de matière lors de plusieurs séquences de dépose de matière. Ensuite, le support de fabrication est déplacé en translation par rapport à la rampe de dépose de matière selon l’ axe transversal dans sa position initiale et la rampe de dépose de matière est déplacée en translation verticalement par rapport au support de fabrication pour créer la deuxième couche et ainsi de suite jusqu’ à obtenir l’ épaisseur souhaitée de l’ objet tridimensionnel.
Selon une autre variante, on pourrait prévoir que la largeur de la rampe de dépose de matière soit égale ou supérieure à la largeur de l’ objet tridimensionnel à fabriquer, mais que la densité de buses de dépose de matière soit réduite afin de réduire les coûts. Dans ce cas, après chaque séquence de dépose de matière, la rampe de dépose de matière est décalée en translation axialement par rapport au support de fabrication le long de l’ axe longitudinal de la largeur d’une buse de dépose de matière autant de fois que nécessaire pour réaliser la première couche comprenant l’ ensemble des lignes de matière. Là encore, chaque buse de dépose de matière dépose de la matière sur plusieurs lignes de matière lors de plusieurs séquences de dépose de matière.
Selon un autre mode de réalisation, dans lequel largeur de la rampe de dépose de matière est égale à la largeur de l’ objet tridimensionnel à fabriquer, lors de chaque séquence de dépose de matière, au moins une des buses de dépose de matière sur une ligne circonférentielle de matière d’une couche entière de matière. Après chaque séquence de dépose de matière, le support de fabrication est déplacé en translation par rapport à la rampe de dépose de matière selon l’ axe transversal dans sa position initiale et la rampe de dépose de matière est déplacée uniquement axialement en translation par rapport au support de fabrication le long de l’ axe longitudinal d’une ligne de matière. Ces opérations sont répétées jusqu’ à ce qu’ au moins une des buses de dépose de matière dépose de la matière sur une couche entière de matière comprenant l’ ensemble des lignes de matière.
Le nombre de buses de dépose de matière dépend cette fois du nombre de couches à imprimer.
Dans ce cas, lors d’une séquence de dépose de matière, les buses sont actionnées simultanément pour déposer de la matière suivant une ligne de matière sur la ligne de matière inférieure, puis la rampe de dépose de matière est déplacée en translation axialement par rapport au support de fabrication le long de l’ axe longitudinal d’une ligne de matière après chaque séquence de dépose de matière, afin que les buses de dépose de matière déposent de la matière suivant la ligne de matière adjacente et ainsi de suite jusqu’ à obtenir l’ objet tridimensionnel souhaité.
D’ autres buts, caractéristiques et avantages de l’ invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’ exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1 ] représente très schématiquement un dispositif de fabrication additive d’une bande de roulement selon l’ invention configuré pour fabriquer une bande de roulement sur un pneumatique d’une roue selon un premier exemple de réalisation ;
[Fig 2] illustre un autre exemple de roue sur laquelle le dispositif de fabrication additive de la figure 1 peut être utilisé ;
[Fig 3] illustre un détail une buse de dépose de matière du dispositif de fabrication additive de la figure 1 comprenant un système d’ obturation temporaire selon un mode de réalisation ;
[Fig 4] , [Fig 5] représentent schématiquement en détails le dispositif de fabrication additive d’une bande de roulement de la figure 1 selon un premier mode de réalisation de l’ invention ;
[Fig 6] , [Fig 7] représentent schématiquement en détails le dispositif de fabrication additive d’une bande de roulement de la figure 1 selon un deuxième mode de réalisation de l’ invention ;
[Fig 8] , [Fig 9] représentent schématiquement en détails le dispositif de fabrication additive d’une bande de roulement de la figure 1 selon un troisième mode de réalisation de l’ invention ;
[Fig 10] , [Fig 1 1 ] représentent schématiquement en détails le dispositif de fabrication additive d’une bande de roulement de la figure 1 selon un quatrième mode de réalisation de l’ invention ;
[Fig 12] représente schématiquement en détails le dispositif de fabrication additive d’une bande de roulement de la figure 1 selon un cinquième mode de réalisation de l’ invention ; et
[Fig 13] illustre un autre exemple de support sur lequel le dispositif de fabrication additive de la figure 1 peut être utilisé.
Dans la suite de la description, on considère une base orthonormée X, Y, Z, définie par rapport au dispositif de fabrication additive 10 dans laquelle on retrouve :
- un axe longitudinal X, horizontal et s’ étendant d’ arrière en avant sur la figure 1 ;
- un axe transversal Y, horizontal, perpendiculaire à l’ axe longitudinal X et s’ étendant de gauche à droite sur la figure 1 ; et
- un axe vertical Z, orthogonal aux axes longitudinal X et transversal Y et s’ étendant de bas en haut sur la figure 1.
Tel qu’ illustré sur la figure 1 , un ensemble monté 1 ou roue comprend une j ante 2 comprenant un moyeu de fixation 3 et un pneumatique 4 ou bandage pneumatique monté sur la jante 2. Le pneumatique 4 comprend une surface porteuse 5 de bande de roulement, une bande de roulement 6 et deux flancs latéraux 7 entourant de part et d’ autre la surface porteuse 5 de bande de roulement, dont seul un est visible sur la figure 1.
La jante 2 est de préférence la jante définitive destinée à être montée sur un véhicule automobile.
Le moyeu de fixation 3 forme l’ interface de fixation entre la roue 1 et le véhicule.
Le moyeu de fixation 3 défini ici un cylindre creux de fixation dans lequel un axe de roue (non référencé) peut être logé.
Le pneumatique 4 est ici soumis à une pression interne par l’ intermédiaire d’une chambre à air (non représentée) gonflée à une pression de gonflage nominale recommandée ou inférieure.
En variante, l’ ensemble monté 1 pourrait être une roue sans chambre à air dite « tubeless » en termes anglo-saxons comprenant un insert (non représenté) constitué de plusieurs couches de plastique expansé pour remplacer la chambre à air.
L’ ensemble monté 1 pourrait également être un pneu dit « sans air » .
La bande de roulement 6 comprend deux surfaces latérales (non référencées), une surface interne (non visible) solidaire de la surface porteuse de bande de roulement 5 et une surface de roulement 6a opposée à la surface interne et destinée à entrer en contact avec une chaussée S lorsque la roue 1 roule.
La bande de roulement 6 comprend une pluralité de découpes ou sculptures se prolongeant sur au moins une de ses surfaces latérales.
La j ante 2 forme ici une structure porteuse radiale pour le pneumatique 4.
Tel qu’illustré sur la figure 1 , un dispositif 10 de fabrication additive d’une bande de roulement 6 est configuré pour déposer une matière extrudée formant la bande de roulement 6 sur une surface circonférentielle porteuse 5 du pneumatique 4 de la roue 1.
De manière générale, le dispositif 10 de fabrication additive d’une bande de roulement 6 est configuré pour déposer une matière extrudée formant la bande de roulement 6 sur un pneumatique 4. En effet, on pourrait prévoir la fabrication de la bande de roulement 6 sur un pneumatique 4 non monté sur une roue.
On pourrait également prévoir le rechargement d’une bande de roulement 6 neuve sur une bande de roulement usée. Dans ce cas, la surface porteuse correspond à la bande de roulement usée.
Par « pneumatique », on entend tous les types de bandages élastiques de forme torique soumis à une pression interne ou non.
Par « bande de roulement » , d’un pneumatique, on entend une quantité de matériau caoutchoutique délimitée par des surfaces latérales et par deux surfaces principales dont l’une est appelée surface de roulement, est destinée à entrer en contact avec une chaussée lorsque le pneumatique roule. La bande de roulement comprend une pluralité de découpes ou sculptures se prolongeant sur au moins une des surfaces latérales.
Par « flanc » d’un pneumatique, on entend une partie de la surface latérale du pneumatique disposée entre la bande de roulement du pneumatique et une structure de support de la roue. Dans le cas d’un pneumatique d’une roue conventionnelle, le flanc débute à partir des extrémités des découpes de la bande de roulement et se prolonge jusqu’ à un bourrelet du pneumatique.
Le dispositif 10 de fabrication additive comprend un socle fixe 12 et une ou plusieurs rampes de dépose de matière 20, 30 montées en translation par rapport audit socle fixe 12.
De manière nullement limitative, le socle fixe 12 comprend une embase 14 fixée sur le sol S et un bras vertical 16 de fixation de la rampe de dépose de matière 20, 30.
La rampe de dépose de matière 20, 30 est disposée au-dessus de la roue 1 , et notamment de la bande de roulement du pneumatique 4.
La rampe 20, 30 s’ étend selon un axe d’ extension, ici l’ axe longitudinal X.
Le dispositif 10 de fabrication additive comprend un extrudeur 18 relié à la rampe 20, 30 de dépose de matière et est configuré pour réaliser un jonc de matière fondue, par exemple à partir de granulés de matière, de préférence en matière plastique, par exemple du thermoplastique élastomère, d’ acronyme TPE. Les granulés de matière sont donc extrudés à chaud.
Le jonc de matière fondue est continu.
L’ extrudeur 18 est ici central et alimente ladite rampe 20, 30 en un j onc de matière fondue à partir de granulés. En d’ autres termes,
l’ extrudeur central est associé à l’ ensemble des buses de dépose de matière. En variante, on pourrait prévoir une autre disposition que centrale pour l’ extrudeur unique.
En variante, l’ extrudeur central 18 alimente ladite rampe 20, 30 en un jonc de matière fondue à partir d’un ou plusieurs filaments, voire de bandes.
En variante, on pourrait prévoir au moins un extrudeur associé à au moins une buse de dépose de matière.
Par exemple, on pourrait prévoir plusieurs extrudeurs, associés chacun à au moins deux buses de dépose de matière.
La bande de roulement 6 est fabriquée par dépose de la matière extrudée couche par couche sur la surface porteuse 5 du pneumatique 4. La matière extrudée fond sur la couche de matière déposée préalablement et se solidifie lors de la chute de la température.
A cet effet, la rampe de dépose de matière 20, 30 comprend une pluralité de buses 21 , 22, 23, 24 ; 31 , 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 qui seront décrites en détails en référence aux figures 3 à 12. Chacune des buses est configurée pour déposer la matière fondue sur la surface porteuse 5 du pneumatique 4 mobile en rotation autour d’un axe de rotation X-X horizontal.
La fabrication additive sur un support, ici la surface porteuse 5 du pneumatique 4, ou plus généralement le pneumatique 4, mis en rotation continue permet de fabriquer ou reconstituer entièrement la bande de roulement 6 sur toute sa circonférence.
Par « rotation continue », on entend une rotation dans un seul sens de rotation, sans interruption et à vitesse constante.
Par « rotation discontinue », on entend une rotation dans un seul sens de rotation à vitesse variable durant la dépose de matière.
A cet effet, le dispositif 10 de fabrication additive comprend un organe 15 d’ entrainement en rotation du pneumatique 4 autour de l’ axe de rotation X-X.
Tel qu’illustré sur la figure 1 , l’ organe 15 d’ entrainement en rotation est sous la forme d’un tambour ou cylindre rotatif coopérant
avec le moyeu de roue 3 et configuré pour entraîner en rotation le pneumatique 4 via le moyeu de roue 3.
En variante, on pourrait prévoir que l’ organe d’ entrainement en rotation comprennent des rouleaux disposés sous la roue pour mettre en rotation ladite roue par friction dans le cas d’un pneumatique monté sur une roue.
Selon une autre variante, on pourrait prévoir un organe d’ entrainement en rotation configuré pour agir directement sur les flancs 7 du pneumatique 4.
Ces variantes sont intéressantes dans le cas où il est nécessaire de fabriquer la bande de roulement 2 sans démonter la roue 1 du véhicule.
Le dispositif 10 de fabrication additive comprend en outre un système d’ actionnement (non représenté) configuré pour déplacer la rampe de dépose de matière 20, 30 par rapport à la roue 1 selon une direction verticale Z et/ou une direction longitudinale X parallèle à l’ axe de rotation X-X le long de la largeur de la roue 1. Ainsi, l’ ensemble des buses sont déplacées simultanément en même temps que le déplacement de la rampe de dépose de matière 20, 30.
Le dispositif 10 de fabrication additive d’une bande de roulement peut également être utilisé pour fabriquer ou recharger une bande de roulement 6’ sur une surface porteuse 5 ’ d’un pneumatique 4’ d’une roue intégrale 1 ’ telle qu’ illustrée à la figure 2.
La roue intégrale 1 ’ comprend ici une structure porteuse radiale 2’ autour de laquelle est fixé un pneumatique 4’ ou bandage plein comprenant un support 7 ’ radialement extérieur à la structure porteuse 2’ . Le support 7 ’ s’ étend sur toute la circonférence de la structure porteuse 2’ et porte la bande de roulement 6’ . La bande de roulement 6’ est ici intégrée structurellement au support 7 ’ par l’ entremise d’une surface porteuse de bande de roulement 5 ’ formant un contour externe périphérique de la structure porteuse radiale 2’ .
Le bandage plein 4’ n’ est pas soumis à une pression interne.
Tel qu’ illustré sur la figure 2, la structure porteuse radiale 2’ comprend un moyeu de fixation 3 ’ pour fixer la roue 1 ’ à un véhicule.
Le moyeu de fixation 3 ’ défini ici un cylindre creux de fixation dans lequel un axe de roue (non représenté) peut être logé.
La structure porteuse radiale 2’ est, par exemple, fabriquée en matériau plastique renforcé de fibres de verre.
La structure porteuse 2’ comprend ici une pluralité de bâtons ou haubans 8 ’ reliant le moyeu 3 ’ au support 7 ’ .
Tel qu’illustré sur la figure 2, la structure porteuse 2’ comprend cinq bâtons 8' . En variante, on pourrait prévoir un nombre de bâtons 8 ’ compris entre trois et neuf.
Des ouvertures ou fenêtres 9’ sont définies entre deux bâtons 8 ’ adjacents. Les ouvertures 9’ sont ici régulièrement réparties de manière circonférentielle.
Les ouvertures 9’ ont ici des profils ovoïdes. En variante, on pourrait prévoir d’ autres formes de profiles pour les ouvertures 9’ .
La structure porteuse 2’ et le support 7 ’ comprennent ici un réseau ou une structure tridimensionnelle de poutres ou treillis.
En variante, on pourrait prévoir que la structure porteuse radiale 2’ comprenne une pluralité de lamelles disposées radialement pour soutenir le pneumatique 4’ et notamment le support 7 ’ .
Tel qu’ illustré sur la figure 3, chaque buse de dépose de matière ou gicleur 21 , 22, 23, 24 ; 31 , 32, 33, 34, 35 , 36, 37, 38 comprend une chambre 25 de réception de la matière fondue provenant de l’ extrudeur central 18 et un orifice de distribution 26 en communication avec la chambre 25.
L’ orifice de distribution 26 présente une dimension comprise entre 0,6mm et 1 ,5mm, de préférence entre 0,6mm et 0,8mm pour réaliser un dépôt de matière de 1mm de large et de préférence entre 1mm et 1 ,5mm pour réaliser un dépôt de matière de 2mm de large.
L’ orifice de distribution 26 de chacune des buses présente une section rectangulaire ou circulaire. Une section rectangulaire permet d’ améliorer le niveau de détails de la sculpture et la qualité des interruptions.
Chacune des buses de dépose de matière 21 à 24 ; 31 à 38 comprend un dispositif d’ obturation 28 comprenant un moyen
d’ obturation 28a mobile entre une position d’ obturation et une position d’ ouverture de l’ orifice de distribution 26, et un actionneur 28b pour commander le déplacement du moyen d’ obturation 28a entre les positions d’ obturation et d’ ouverture Les moyens d’ obturation 28a sont commandables indépendamment les uns des autres.
Ainsi, chaque buse comprend son propre moyen d’ obturation 28 configuré pour interrompre l’ écoulement de matière fondue à travers l’ orifice de distribution 26 de la buse correspondante.
Chacune des buses peut être interrompue indépendamment et de manière réactive, de façon à générer n’ importe quelle sculpture ou géométrie sur la roue 1 et dans un temps court, de préférence inférieur à 20min, de préférence inférieur à 15min.
Une telle durée de chargement correspond à un débit de dépose de matière compris entre 10kg/h et 20kg/h, de préférence égal à 12kg/h.
La fréquence d’ obturation est comprise entre 10Hz et 30Hz, par exemple égale à 20Hz.
Dans l’ exemple illustré sur la figure 3, le moyen d’ obturation 28a est sous la forme d’une aiguille actionnée par l’ actionneur 28b.
L’ actionneur 28b comprend, par exemple un dispositif piézoélectrique (non représenté) pour obturer ou ouvrir l’ orifice de distribution 26 de la buse correspondante.
L’ obturateur à aiguille 28a permet de réaliser des arrêts nets du débit de matière fondue, sans bavure, et des reprises franches dudit débit.
En variante, on pourrait prévoir tout autre moyen d’ obturation associé à chacune des buses, tel que par exemple une soupape.
Selon un exemple nullement limitatif, le dispositif de fabrication additive 10 peut comprendre un dispositif de dosage volumétrique (non représenté) disposé en aval de l’ extrudeur central et en amont de la rampe de dépose de matière 20, 30.
Par exemple, le dispositif de dosage volumétrique est une pompe à engrenage. Le dispositif de dosage volumétrique est configuré pour déposer une quantité de matière fondue calibrée sur la surface porteuse 5, 5 ’ du pneumatique 4, 4’ . Ainsi, on peut obtenir des lignes de matière
de largeur constante, contrairement à la dépose de matière sous forme de successions de gouttelettes connue de l’ état de la technique.
Les termes « aval » et « amont » sont définis en considérant le sens de circulation de la matière.
Un exemple de rampe de dépose de matière 20 est illustré en référence aux figures 4 et 5.
Dans cet exemple, la rampe de dépose de matière 20 est configurée pour déposer matière extrudée formant la bande de roulement 6, 6’ sur le pneumatique 4, 4’ , notamment sa surface circonférentielle porteuse 5, 5 ’ , suivant des lignes circonférentielles de matière Li.
Par dépôt de matière suivant une « ligne circonférentielle de matière » Li, on entend le dépôt de matière selon une trajectoire circulaire du pneumatique 4, 4’ , avec i allant de 1 à x, x étant le nombre total de lignes de matière.
Par « couche de matière » Cj , on entend l’ ensemble des lignes circonférentielles ou transversales de matière Li côtes à côtes sur toute la largeur de la bande de roulement 6, 6’ à fabriquer, avec j allant de 1 à y, y étant le nombre total de couches de matière pour former l’ épaisseur totale de la bande de roulement 6, 6’ souhaitée.
Une couche de matière C correspond à une épaisseur de dépôt de matière fondue.
Par « rangée » R, on entend un agencement selon l’ axe longitudinal X parallèle à l’ axe de rotation X-X du pneumatique 4, 4’ et perpendiculaire à la direction verticale Z. Une rangée R est disposée le long la largeur du pneumatique 4, 4’ , notamment de sa surface porteuse 5, 5 ’ .
Tel qu’ illustré sur les figures 4 et 5 , la rampe de dépose de matière 20 comprend une pluralité de buses de dépose de matière 21 , 22, 23, 24, ici au nombre de vingt-quatre, destinées chacune à construire toutes les épaisseurs ou strates d’ au moins une ligne circonférentielle de matière Li.
Par « épaisseur », on entend une strate de dépose de matière sur une ligne de matière.
Tel qu’illustré, le nombre de buses de dépose de matière est, ici, de vingt-quatre et le nombre de lignes de matière Li est ici égal à vingt- quatre. On a donc i compris entre un et vingt-quatre.
En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de buses de dépose de matière.
Tel qu’ illustré, le nombre de couches de matière Cj est, ici, de six. On a donc j compris entre un et six.
En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de couches de matière Cj .
Tel qu’ illustré, la rampe de dépose de matière 20 présente une largeur au moins égale à la largeur de la bande de roulement 6, 6’ à fabriquer.
Lors de la rotation continue du pneumatique 4,4’ sous la rampe de dépose de matière 20, chacune des buses de dépose de matière est actionnée pour déposer de la matière sur une ligne circonférentielle de matière Li donnée. La première buse 24 dépose de la matière sur une première ligne L l , la deuxième buse 23 , adjacente à la première buse 24, dépose simultanément de la matière sur une deuxième ligne L2, adjacente à la première ligne L l et ainsi de suite jusqu’ à réaliser la couche entière comprenant l’ ensemble des lignes circonférentiels Li adjacentes.
Ainsi, une couche entière est réalisée à chaque rotation complète du pneumatique 4, 4’ . Après chaque rotation complète du pneumatique, la rampe de dépose de matière 20 est déplacée en translation par rapport au pneumatique 4, 4’ selon l’ axe vertical Z et chacune des buses de dépose de matière 21 , 22, 23, 24 est actionnée pour déposer de la matière fondue selon la même ligne circonférentielle de matière donnée Li, pour former la deuxième couche. Ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir l’ épaisseur souhaitée de la bande de roulement 6, 6’ .
Dans l’ exemple illustré sur les figures 4 et 5, une seule buse de dépose de matière 21 , 22, 23, 24 est configurée pour construire toutes les épaisseurs d’une ligne circonférentielle de matière Li donnée.
Les buses de dépose de matière 21 , 22, 23, 24 sont ici agencées sur la rampe 20 de dépose de matière selon des rangées RI , R2, R3 , R4 décalées selon l’ axe transversal Y.
En effet, il peut être nécessaire de prévoir une distance de 4mm entre chaque buse de dépose de matière.
Tel qu’ illustré, la rampe de dépose de matière comprend quatre rangées RI , R2, R3, R4 comprenant chacune six buses de dépose de matière 21 , 22, 23, 24. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de rangées, par exemple supérieur ou égale à deux. On pourrait également prévoir un nombre différent de buses par rangées R.
Le nombre de rangées R dépend de la largeur de la bande de roulement 6, 6 ’ à fabriquer.
En variante, on pourrait également prévoir que les buses de dépose de matière 21 , 22, 23, 24 soient agencées sur la rampe 20 de dépose de matière sur une seule rangée R I selon la direction longitudinale X.
En variante, on pourrait prévoir que la rampe de dépose de matière 20 présente une largeur différente de la bande de roulement 6, 6’ à fabriquer.
Par exemple, on pourrait prévoir que la rampe de dépose de matière 20 présente une largeur inférieure à la largeur de la bande de roulement 6, 6’ à fabriquer. Dans ce cas, lors de chaque rotation complète du pneumatique 4, 4’ , chaque buse de dépose de matière 21 à 24 dépose de la matière sur une épaisseur selon une ligne circonférentielle de matière Li donnée et après chaque tour entier du pneumatique 4, 4’ , la rampe de dépose de matière 20 est déplacée en translation par rapport au pneumatique 4, 4’ axialement le long de l’ axe longitudinal X de la largeur de ladite rampe 20, autant de fois que nécessaire pour fabriquer la première couche comprenant l’ ensemble des lignes de matière Li. Après la fabrication de chaque couche comprenant l’ ensemble des lignes de matière Li, la rampe de dépose de matière 20 est déplacée en translation par rapport au pneumatique 4, 4’ selon l’ axe vertical Z et l’ opération de fabrication d’une couche est répétée.
Ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir l’ ensemble des couches superposées formant l’ épaisseur souhaitée de la bande de roulement 6, 6’ .
Par exemple, pour une surface porteuse 5, 5 ’ présentant une largeur de 225mm, et une rampe de dépose de matière 20 de 80mm de large, le pneumatique 4, 4’ est mise en rotation sur trois tours complets et lors de chaque tour complet, la rampe de dépose de matière 20 est décalée selon l’ axe longitudinal X de 80mm.
Ainsi, chaque buse de dépose de matière 21 , 22, 23, 24 dépose de la matière sur plusieurs lignes circonférentielles de matière Li donnée lors de plusieurs tours complets du pneumatique 4, 4’ .
Selon une autre variante, on pourrait prévoir que la largeur de la rampe de dépose de matière 20 soit égale ou supérieure à la largeur de la bande de roulement 5 , 5 ’ à fabriquer, ou plus généralement à la largeur de la surface porteuse 5, 5 ’ , mais que la densité de buses de dépose de matière soit réduite afin de réduire les coûts. Dans ce cas, après chaque tour complet du pneumatique 4, 4’ , la rampe de dépose de matière 20 est décalée en translation axialement par rapport au pneumatique 4, 4’ le long de l’ axe longitudinal X de la largeur d’une buse de dépose de matière 21 , 22, 23 , 24 autant de fois que nécessaire pour réaliser la première couche C l comprenant l’ ensemble des lignes de matière Li. Après la fabrication de chaque couche comprenant l’ ensemble des lignes de matière Li, la rampe de dépose de matière 20 est déplacée en translation par rapport au pneumatique 4, 4’ selon l’ axe vertical Z et l’ opération de fabrication d’une couche est répétée.
Ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir l’ ensemble des couches superposées formant l’ épaisseur souhaitée de la bande de roulement 6, 6’ .
Là encore, chaque buse de dépose de matière dépose de la matière sur plusieurs lignes de matière lors de plusieurs tours complets du pneumatique 4, 4’ .
Toutefois, une telle variante augmente la durée totale de fabrication de la bande de roulement.
Tl
Tel qu’ illustré, le dispositif 10 de fabrication additive comprend une seule rampe de dépose de matière 20 autour du pneumatique 4, 4’ .
En variante, on pourrait prévoir que le dispositif 10 de fabrication additive comprenne au moins deux rampes de dépose de matière 20 associées chacune à un système d’ actionnement propre et agencées circonférentiellement autour du pneumatique à deux azimuts donnés.
Par exemple, on pourrait prévoir une première rampe à un premier azimut donné et une deuxième rampe disposée à 180° de la première rampe. En variante, on pourrait prévoir que la deuxième rampe soit disposée par rapport à la première rampe d’un angle compris entre 10° et 350° , de préférence compris entre 30° et 320° .
En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de rampes, par exemple supérieur ou égal à trois associées chacune à un système d’ actionnement propre et agencées circonférentiellement autour du pneumatique à trois azimuts donnés.
Un autre exemple de rampe de dépose de matière 30 est illustré en référence aux figures 6 et 7.
Dans cet exemple, la rampe de dépose de matière 30 est configurée pour déposer de la matière extrudée formant la bande de roulement 6, 6’ sur le pneumatique 4, 4’ , notamment sa surface circonférentielle porteuse 5, 5 ’ , suivant des couches de matière Cj .
Dans cet exemple, la largeur de la rampe de dépose de matière 30, 30a, 30b est égale à la largeur de la bande de roulement 6, 6’ à fabriquer et chaque buse de dépose de matière 31 à 38 est configurée pour construire une couche de matière Cj entière.
Lors de chaque rotation complète du pneumatique, une des buses de dépose de matière de la rampe de dépose de matière 30 dépose de la matière sur une ligne circonférentielle de matière Li d'une couche de matière Cj . Après chaque rotation complète du pneumatique 4, 4’ , la rampe de dépose de matière 30 est déplacée en translation uniquement axialement par rapport au pneumatique 4, 4’ le long de l’ axe longitudinal X d’une ligne de matière Li. Ces opérations sont répétées jusqu’ à ce que chaque buse de dépose de matière 31 à 38 dépose de la
matière sur une couche entière de matière Cj comprenant l’ ensemble des lignes de matière Li.
En d’ autres termes, lors d’une rotation complète du pneumatique 4, 4’ , les buses 31 à 38 sont actionnées successivement pour fabriquer une ligne circonférentielle de matière Li donnée. La première buse 31 dépose de la matière sur une première ligne L8 selon une première épaisseur, puis la rampe de dépose de matière 30 est déplacée axialement par rapport au pneumatique 4, 4’ le long de l’ axe longitudinal X de la largeur d’une ligne de matière Li, la première buse 31 dépose de la matière sur une deuxième ligne L7 et la deuxième buse 32, adjacente à la première buse 31 , dépose de la matière sur la première ligne L8 selon une deuxième épaisseur de couche superposée à la première ligne formée par la première buse et ainsi de suite jusqu’ à ce que chaque buse de dépose de matière fabrique une couche Cj donnée jusqu’ à obtenir la sculpture souhaitée de la bande de roulement 6, 6’ .
Ainsi, la première buse de dépose de matière 31 réalise la première couche C l , la deuxième buse 32 réalise la deuxième couche C2, la troisième buse 33 réalise la troisième couche C3, et ainsi de suite jusqu’ à obtenir l’ épaisseur totale souhaitée de la bande de roulement 6, 6’ . Chacune des buses de dépose de matière 31 à 38 est donc configurée pour construire une couche de matière entière Cj .
Les couches Cj sont construites ainsi avec un tour de retard sur la couche précédente.
Un tel agencement permet d’utiliser moins de buses de dépose de matière que le dépôt de matière avec des buses configurées pour déposer la matière suivant une ligne de matière Li.
Dans ce mode de réalisation, la rampe de dépose de matière 30 n’ est pas déplacée en translation selon l’ axe vertical Z.
Le nombre de buses de dépose de matière 31 à 38 dépend cette fois du nombre de couches de matière à construire.
Les buses de dépose de matière 31 à 38 sont ici disposées selon des rangées R I , R2, R3 , R4 décalées selon l’ axe vertical Z.
En effet, il peut être nécessaire de prévoir une distance de 4mm entre chaque buse de dépose de matière.
Tel qu’ illustré, la rampe de dépose de matière comprend huit buses de dépose de matière 31 à 38. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de buses de dépose de matière, par exemple supérieur ou égale à six.
Tel qu’ illustré, le nombre de lignes de matière Li est égal à huit. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de lignes de matière Li. Le nombre de lignes de matière dépend de la largeur de la bande de roulement 6, 6 ’ à réaliser.
Tel qu’ illustré, le nombre de couches de matière Cj est égal à huit. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de couches de matière Cj . Le nombre de couches de matière Cj dépend de l’ épaisseur totale de la bande de roulement 6, 6’ à fabriquer.
En prenant par exemple une épaisseur de couche Cj de 0.8mm pour 8mm d’ épaisseur totale de la bande de roulement à fabriquer, on peut utiliser dix buses de dépose de matière.
Toutefois, la vitesse de rotation du pneumatique 4, 4’ et la fréquence d’ obturation des buses sont plus élevées qu’ avec des buses configurées pour déposer la matière suivant une ligne de matière Li, telles que décrites en détails en référence aux figures 3 et 4.
Dans l’ exemple illustré sur les figures 6 et 7 , les buses de dépose de matière 31 à 38 déposent de la matière sur la même ligne de matière Li avec un décalage selon l’ axe longitudinal X.
Tel qu’ illustré, les buses 31 à 38 sont également décalées selon l’ axe vertical Z, de sorte qu’ il n’est plus nécessaire de déplacer verticalement la rampe de dépose de matière par rapport au pneumatique 4, 4’ .
Le mode de réalisation illustré sur les figures 8 et 9 dans lequel les mêmes éléments portent les mêmes références, diffère du mode de réalisation illustré sur les figures 6 et 7 uniquement par le fait que les couches Cj sont construites avec deux tours de retard sur la couche précédente.
Tel qu’ illustré sur les figures 8 et 9, la rampe de dépose de matière 30 comprend huit buses de dépose de matière 31 à 38. En
variante, on pourrait prévoir un nombre différent de buses de dépose de matière, par exemple supérieur ou égal à six.
Tel qu’ illustré, le nombre de lignes de matière est égal à quinze Li. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de lignes de matière Li. Le nombre de lignes de matière dépend de la largeur de la bande de roulement 6, 6’ à réaliser.
Tel qu’ illustré, le nombre de couches de matière Cj est égal à huit. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de couches de matière Cj . Le nombre de couches de matière Cj dépend de l’ épaisseur totale de la bande de roulement 6, 6’ à fabriquer.
Le mode de réalisation illustré sur les figures 10 et 1 1 dans lequel les mêmes éléments portent les mêmes références, diffère du mode de réalisation illustré sur les figures 8 et 9 uniquement par le fait que deux buses de dépose de matière 31 a, 31b à 38a, 38b sont configurées pour construire une couche entière de matière comprenant l’ ensemble des lignes circonférentielles Li adjacentes sur une épaisseur. Les couches de matière Cj sont construites avec deux tours de retard sur la couche précédente.
Tel qu’ illustré sur les figures 10 et 1 1 , la rampe de dépose de matière 30 comprend seize buses de dépose de matière 31 a, 31b à 38a, 38b. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de buses de dépose de matière, par exemple supérieur ou égal à huit.
Tel qu’ illustré, le nombre de lignes de matière est égal à vingt- trois. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de lignes de matière. Le nombre de lignes de matière dépend de la largeur de la bande de roulement 6, 6’ à réaliser.
Tel qu’ illustré, le nombre de couches de matière Cj est égal à huit. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de couches de matière Cj . Le nombre de couches de matière Cj dépend de l’ épaisseur totale de la bande de roulement 6, 6’ à fabriquer.
Le mode de réalisation illustré sur la figure 12 dans lequel les mêmes éléments portent les mêmes références, diffère du mode de réalisation illustré sur les figures 8 et 9 uniquement par le fait que le
dispositif 10 de fabrication additive comprend deux rampes de dépose de matière 30a, 30b.
Le dispositif 10 de fabrication additive comprend un premier système d’ actionnement (non représenté) configuré pour déplacer en translation une première rampe de dépose de matière 30a par rapport au pneumatique 4, 4’ selon la direction longitudinale X parallèle à l’ axe de rotation X-X le long de la largeur du pneumatique 4, 4’ dans un premier sens.
Le dispositif 10 de fabrication additive comprend un deuxième système d’ actionnement (non représenté) configuré pour déplacer en translation une deuxième rampe de dépose de matière 30b par rapport à la roue 1 , 1 ’ selon la direction longitudinale X le long de la largeur du pneumatique 4, 4’ dans un deuxième sens.
Le premier sens est opposé au deuxième sens.
Les deux rampes de dépose de matière 30a, 30b sont ainsi configurées pour être déplacées selon l’ axe longitudinal X par rapport au pneumatique 4, 4’ en sens inverse en partant du milieu du pneumatique 4, 4’ . Les deux rampes de dépose de matière 30a, 30b sont configurées pour déposer ensemble de la matière sur une seule couche Cj .
Chaque rampe 30a, 30b correspond à une des rampes décrites en référence aux figures 6 à 1 1.
Tel qu’ illustré sur la figure 12, chaque rampe de dépose de matière 30a, 30b comprend huit buses de dépose de matière (non référencées) . En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de buses de dépose de matière, par exemple supérieur ou égal à six.
Tel qu’ illustré, le nombre de lignes de matière Li est égal à seize. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de lignes de matière. Le nombre de lignes de matière dépend de la largeur de la bande de roulement 6, 6’ à réaliser.
Tel qu’ illustré, le nombre de couches de matière Cj est égal à quatre. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de couches de matière Cj . Le nombre de couches de matière Cj dépend de l’ épaisseur totale de la bande de roulement 6, 6’ à fabriquer.
Dans les modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 12, le dispositif 10 de fabrication additive a été décrit pour la fabrication d’une bande de roulement 6, 6’ d’un pneumatique 4, 4’ .
Toutefois, la présente invention n’est pas limitée à la fabrication d’une bande de roulement d’un pneumatique. En effet, le dispositif 10 de fabrication additive est configuré pour fabriquer tout type d’ objets tridimensionnels, de forme cylindrique, ou de forme autre que cylindrique, par exemple, parallélépipédique.
On peut se référer à cet égard à la figure 13 qui illustre un support de fabrication 104 d’un objet tridimensionnel 106, ici un parallélépipède rectangle.
Le support de fabrication 104 est ici sous la forme d’une plateforme s’ étendant dans le plan XY comprenant l’ axe longitudinal X et l’ axe transversal Y. La plateforme 104 comprend une surface extérieure porteuse (non référencée) de réception des couches successives Cj de matière extrudée issues de la rampe 20, 30 du dispositif 10 de fabrication additive et formant l’ objet tridimensionnel 106 fabriqué.
En variante, on pourrait prévoir une forme plane autre que parallélépipédique pour la plateforme 104.
L’ objet 106 à fabriquer peut être fabriqué grâce à une ou plusieurs rampes de dépose de matière 20 décrites en détails en référence aux figures 4 et 5 ou grâce à une ou plusieurs rampes de dépose de matière 30, 30a, 30b décrites en détails en référence aux figures 6 à 1 1.
De manière générale, le support de fabrication 104 et la ou les rampes 20, 30, 30a, 30b du dispositif 10 de fabrication additive ont un mouvement relatif l’un par rapport à l’ autre au moins selon la direction longitudinale X et/ou la direction verticale Z.
Le dispositif 10 de fabrication additive comprend un organe d’ entrainement 15 au moins en translation du support de fabrication 104 apte à entrainer en translation le support de fabrication 104 au moins selon une direction d’ avancement, ici le long d’un transversal Y.
De manière générale, la direction d’ avancement du support de fabrication 104 est perpendiculaire à l’ axe d’ extension, ici longitudinal X, de la rampe 20, 30.
De manière similaire aux modes de réalisation illustrés sur les figures 4 à 1 1 , le dispositif 10 de fabrication additive comprend en outre un système d’ actionnement (non représenté) configuré pour générer un mouvement relatif en translation de la rampe de dépose de matière 20, 30 par rapport au support de fabrication 104 selon une direction verticale Z et/ou une direction longitudinale X. Ainsi, lorsque c’ est la rampe de dépose de matière 20, 30 qui est déplacée, l’ ensemble des buses sont déplacées simultanément en même temps que le déplacement de la rampe de dépose de matière 20, 30.
La direction longitudinale est ici parallèle l’ axe longitudinal X de la rampe 20, 30 ou peut être confondu avec ledit axe longitudinal X.
Par « largeur » de l’ objet à fabriquer 106, on entend la dimension selon l’ axe longitudinal X. La largeur pourrait également être la dimension selon l’ axe transversal Y. De manière générale, la largeur de l’ objet à fabriquer 106 correspond à la dimension d’ extension, ici l’ axe longitudinal X, de la rampe 20, 30. Dans le cas où l’ objet 106 est fabriqué par la pluralité de buses de dépose de matière 21 , 22, 23, 24 de la rampe 20 de dépose de matière décrite en détails en référence aux figures 4 et 5, chacune desdites buses 21 à 24 est destinée à construire toutes les épaisseurs ou strates d’ au moins une ligne transversale de matière Li donnée.
Selon un mode de réalisation, la rampe de dépose de matière 20 présente une largeur égale à la largeur de l’ objet 106 à fabriquer.
Chacune des buses de dépose de matière est actionnée pour déposer de la matière sur une ligne transversale de matière Li donnée. La première buse 24 dépose de la matière sur une première ligne L l , la deuxième buse 23 , adjacente à la première buse 24, dépose simultanément de la matière sur une deuxième ligne L2, adjacente à la première ligne Ll et ainsi de suite jusqu’ à réaliser la couche entière comprenant l’ ensemble des lignes transversales Li adj acentes.
Après la fabrication de chaque couche Cj de matière, correspondant à une séquence de dépose de matière, la rampe de dépose de matière 20 est déplacée en translation par rapport au support de fabrication 104 selon l’ axe vertical Z et chacune des buses de dépose de matière 21 , 22, 23, 24 est actionnée pour déposer de la matière fondue selon la même ligne transversale de matière donnée Li, pour former la deuxième couche. Ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir l’ épaisseur souhaitée de l’ objet à fabriquer 106.
La rampe de dépose de matière 20 peut être mobile en translation par rapport au support de fabrication 104 selon l’ axe vertical Z. En variante, la rampe de dépose de matière 20 peut être fixe par rapport au socle 12 du dispositif 10 de fabrication et c’ est le support de fabrication 104 qui est mobile en translation par rapport à la rampe de dépose de matière 20 selon l’ axe vertical Z.
Le support de fabrication 104 et la rampe 20 du dispositif 10 de fabrication additive ont avantageusement un mouvement relatif l’un par rapport à l’ autre également selon la direction d’ avancement, ici la direction transversale Y.
Là encore, on peut prévoir que la rampe de dépose de matière 20 soit mobile en translation par rapport au support de fabrication 104 selon l’ axe transversal Y ou, en variante, que ce soit le support de fabrication 104 qui soit mobile en translation par rapport à la rampe de dépose de matière 20 selon l’ axe transversal Y.
Lors du mouvement relatif dans la direction transversale Y de la rampe de dépose de matière 20 par rapport au support de fabrication 104, chacune des buses de dépose de matière est actionnée pour déposer de la matière sur une ligne transversale de matière Li donnée. La première buse 24 dépose de la matière sur une première ligne Ll , la deuxième buse 23 , adjacente à la première buse 24, dépose simultanément de la matière sur une deuxième ligne L2, adjacente à la première ligne Ll et ainsi de suite jusqu’ à réaliser la couche entière comprenant l’ ensemble des lignes transversales Li adj acentes.
Après la fabrication de chaque couche Cj de matière, correspondant à une séquence de dépose de matière, la position
transversale du support de fabrication 104 est réinitialisée et un mouvement relatif selon l’ axe vertical Z de la rampe de dépose de matière 20 par rapport au support de fabrication 104 est généré afin de d’ éloigner verticalement ladite rampe 20 dudit support 104. Puis, chacune des buses de dépose de matière 21 , 22, 23, 24 est actionnée pour déposer de la matière fondue selon la même ligne transversale de matière donnée Li, pour former la deuxième couche. Ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir l’épaisseur souhaitée de l’ objet à fabriquer 106.
Là encore, on peut prévoir que la rampe de dépose de matière 20 soit mobile en translation par rapport au support de fabrication 104 selon l’ axe vertical Z ou, en variante, que ce soit le support de fabrication 104 qui soit mobile en translation par rapport à la rampe de dépose de matière 20 selon l’ axe vertical Z.
En d’ autres termes, pendant chaque séquence de dépose de matière, le support de fabrication est déplacé en translation par rapport à la rampe de dépose de matière selon l’ axe transversal entre une position initiale et une position finale et revient à sa position initiale à la fin de chaque séquence de dépose de matière.
Encore, on peut également envisager de ne pas réinitialiser la position du support de fabrication et de déposer de la matière sur la couche de matière déposée suivant en sens inverse.
En effet, on peut envisager de ne pas revenir à la position initiale pour déposer de la matière sur la couche suivante mais la démarrer à la position finale de la couche précédente et créer la couche en sens inverse. Ceci permet de gagner en temps et ne nécessite pas de temps de retour en position initiale.
Selon un autre mode de réalisation, la rampe de dépose de matière 20 présente une largeur inférieure à la largeur de l’ objet 106 à fabriquer.
Dans ce cas, lors du mouvement relatif dans la direction transversale Y de la rampe de dépose de matière 20 par rapport au support de fabrication 104, chaque buse de dépose de matière 21 à 24 dépose de la matière sur une épaisseur selon une ligne transversale de matière Li donnée et après chaque fabrication d’ épaisseur selon une
ligne transversale de matière Li donnée, correspondant à une séquence de dépose de matière, et la rampe de dépose de matière 20 est déplacée en translation par rapport au support de fabrication 104 axialement le long de l’ axe longitudinal X de la largeur de ladite rampe 20, autant de fois que nécessaire pour fabriquer la première couche comprenant l’ ensemble des lignes de matière Li. Ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir l’ ensemble des couches superposées formant l’ épaisseur souhaitée de l’ objet à fabriquer 106.
Ainsi, une couche entière est réalisée à chaque séquence de dépose de matière.
Après la fabrication de chaque couche Cj de matière, correspondant à une séquence de dépose de matière, la position transversale du support de fabrication 104 est réinitialisée et un mouvement relatif selon l’ axe vertical Z de la rampe de dépose de matière 20 par rapport au support de fabrication 104 est généré afin de d’ éloigner verticalement ladite rampe 20 dudit support 104 et l’ opération de fabrication d’une couche est répétée.
Par « position transversale initiale » du support de fabrication 104, on entend la première position transversale du support de fabrication 104 par rapport à la rampe de dépose de matière 20, 30 dans laquelle de la matière est déposée pour la première fois sur ledit support de fabrication 104.
Dans le cas où l’ objet 106 est fabriqué par la pluralité de buses de dépose de matière 31 à 38 de la rampe 30 de dépose de matière décrite en détails en référence aux figures 6 et 7 , la largeur de la rampe de dépose de matière 30, 30a, 30b est égale à la largeur de l’ objet à fabriquer 106 et chaque buse de dépose de matière 31 à 38 est configurée pour construire une couche de matière Cj entière.
Lors d’un mouvement relatif dans la direction d’ avancement, ici la direction transversale Y, de la rampe de dépose de matière 30 par rapport au support de fabrication 104, une des buses de dépose de matière de la rampe de dépose de matière 30 dépose de la matière sur une ligne transversale de matière Li d'une couche de matière Cj et, après chaque séquence de dépose de matière, la rampe de dépose de matière
30 est déplacée en translation axialement par rapport au support de fabrication 104 le long de l’ axe longitudinal X d’une ligne de matière Li et le support de fabrication 104 est déplacé dans sa position transversale initiale. Ces opérations sont répétées jusqu’ à ce que chaque buse de dépose de matière 31 à 38 dépose de la matière sur une couche entière de matière Cj comprenant l’ ensemble des lignes transversales de matière Li.
On peut prévoir que la rampe de dépose de matière 30 soit mobile en translation par rapport au support de fabrication 104 selon l’ axe d’ avancement, ici l’ axe transversal Y, ou, en variante, que ce soit le support de fabrication 104 qui soit mobile en translation par rapport à la rampe de dépose de matière 30 selon l’ axe d’ avancement, ici l’ axe transversal Y.
On peut prévoir que la rampe de dépose de matière 30 soit mobile en translation par rapport au support de fabrication 104 selon l’ axe longitudinal X ou, en variante, que ce soit le support de fabrication 104 qui soit mobile en translation par rapport à la rampe de dépose de matière 30 selon l'axe longitudinal X.
En d’ autres termes, lors d’un mouvement relatif dans la direction d’ avancement, ici la direction transversale Y, de la rampe de dépose de matière 30 par rapport au support de fabrication 104, les buses 31 à 38 sont actionnées successivement pour fabriquer une ligne transversale de matière Li donnée. La première buse 31 dépose de la matière sur une première ligne L8 selon une première épaisseur, correspondant à première une séquence de dépose de matière, puis la rampe de dépose de matière 30 est déplacée axialement par rapport au support de fabrication 104 le long de l’ axe longitudinal X de la largeur d’une ligne de matière Li, la première buse 31 dépose de la matière sur une deuxième ligne L7 et la deuxième buse 32, adjacente à la première buse 31 , dépose de la matière sur la première ligne L8 selon une deuxième épaisseur de couche superposée à la première ligne formée par la première buse, correspondant à une deuxième séquence de dépose de matière, et ainsi de suite jusqu’ à ce que chaque buse de dépose de matière fabrique une
couche Cj donnée jusqu’ à obtenir la géométrie souhaitée de l’ objet à fabriquer 106.
Ainsi, la première buse de dépose de matière 31 réalise la première couche C l , la deuxième buse 32 réalise la deuxième couche C2, la troisième buse 33 réalise la troisième couche C3, et ainsi de suite jusqu’ à obtenir l’ épaisseur totale souhaitée de l’ objet à fabriquer 106. Chacune des buses de dépose de matière 31 à 38 est donc configurée pour construire une couche de matière entière Cj .
Après chaque séquence de dépose de matière, le support de fabrication est déplacé en translation par rapport à la rampe de dépose de matière selon l’ axe transversal dans sa position initiale.
Un tel agencement permet d’utiliser moins de buses de dépose de matière que le dépôt de matière avec des buses configurées pour déposer la matière suivant une ligne de matière Li.
Le nombre de buses de dépose de matière 31 à 38 dépend cette fois du nombre de couches de matière à construire.
Les buses de dépose de matière 31 à 38 sont ici disposées selon des rangées RI , R2, R3, R4 décalées selon l’ axe vertical Z, de sorte qu’ il n’est plus nécessaire de déplacer verticalement la rampe de dépose de matière 30 par rapport au support de fabrication 104
Dans l’ exemple illustré sur les figures 6 et 7, les buses de dépose de matière 31 à 38 déposent de la matière sur la même ligne de matière Li avec un décalage selon l’ axe longitudinal X.
Dans le cas où l’ objet 106 est fabriqué par la pluralité de buses de dépose de matière 31 à 38 de la rampe 30 de dépose de matière décrite en détails en référence aux figures 8 et 9, les couches Cj sont construites avec deux tours de retard sur la couche précédente.
Dans le cas où l’ objet 106 est fabriqué par la pluralité de buses de dépose de matière 31 à 38 de la rampe 30 de dépose de matière décrite en détails en référence aux figures 10 et 1 1 , deux buses de dépose de matière 31 a, 31b à 38a, 38b sont configurées pour construire une couche entière de matière comprenant l’ensemble des lignes transversales Li adjacentes sur une épaisseur. Les couches de matière Cj sont construites avec deux tours de retard sur la couche précédente.
Dans le cas où l’ objet 106 est fabriqué par les rampes 30a, 30b de dépose de matière décrites en détails en référence à la figure 12, le dispositif 10 de fabrication additive comprend un premier système d’ actionnement (non représenté) configuré pour déplacer en translation une première rampe de dépose de matière 30a par rapport au support de fabrication 104 selon la direction longitudinale X parallèle à l’ axe de rotation X-X le long de la largeur support de fabrication 104 dans un premier sens.
Le dispositif 10 de fabrication additive comprend un deuxième système d’ actionnement (non représenté) configuré pour déplacer en translation une deuxième rampe de dépose de matière 30b par rapport au support de fabrication 104 selon la direction longitudinale X dans un deuxième sens.
Le premier sens est opposé au deuxième sens.
Les deux rampes de dépose de matière 30a, 30b sont ainsi configurées pour être déplacées selon l’ axe longitudinal X par rapport au support de fabrication 104 en sens inverse en partant d’un plan transversal médian du support de fabrication 104. Les deux rampes de dépose de matière 30a, 30b sont configurées pour déposer ensemble de la matière sur une seule couche Cj .
Chaque rampe 30a, 30b correspond à une des rampes décrites en référence aux figures 6 à 1 1.
De manière générale, le support de fabrication 104 et la ou les rampes 20, 30, 30a, 30b du dispositif 10 de fabrication additive ont un mouvement relatif l’un par rapport à l’ autre au moins selon la direction longitudinale X et/ou la direction verticale Z.
De préférence, le support de fabrication 104 est mobile en translation selon l’ axe d’ avancement, ici l’ axe transversal Y.
De manière générale, on pourrait prévoir que le support de fabrication 104 soit mobile par rapport à la rampe 20, 30 du dispositif 10 de fabrication additive selon un à trois axes de déplacement, à savoir l’ axe vertical Z, l’ axe longitudinal X et l’ axe transversal Y.
En variante, on pourrait prévoir que le support de fabrication 104 soit fixe par rapport au socle 12 du dispositif 10 de fabrication.
Dans le cas où le support de fabrication 104 est mobile au moins selon l’ axe vertical Z et/ou selon l’ axe longitudinal X, la rampe 20, 30 du dispositif 10 de fabrication additive peut être fixe par rapport au socle fixe 12 dudit dispositif 10. Dans tous les modes de réalisation, on pourrait également prévoir que la plateforme de fabrication 104 soit mobile par rapport à la rampe 20, 30, 30a, 30b selon un à trois axes de rotation A, B, C définis respectivement autour des axes X, Y et Z.
Dans tous les modes de réalisation, on pourrait prévoir que le moyen d’ obturation de certaines buses soit dans la position de fermeture afin de réaliser une forme de géométrie particulière de l’ objet à fabriquer.
La rampe de dépose de matière multi-buses permet le dépôt de matière à des endroits choisis et ainsi de réaliser une géométrie de bonne qualité de l’ objet tridimensionnel, à savoir une bande de roulement, un objet cylindrique ou tout autre objet, par exemple de forme parallélépipédique.
Claims
1. Dispositif ( 10) de fabrication additive de tout ou partie d’un objet tridimensionnel ( 106, 6, 6 ’ ) sur un support de fabrication ( 104, 4, 4’ ), caractérisé en ce qu’ il comprend :
- au moins une rampe de dépose de matière (20, 30, 30a, 30b) par addition destinée à être disposée au-dessus du support de fabrication ( 104, 4, 4’ ), s’ étendant selon un axe longitudinal (X) et comprenant une pluralité de buses de dépose de matière (21 à 24 ; 31 à 38) pourvue chacune d’ au moins un orifice de distribution (26),
- chacune des buses de dépose de matière (21 à 24 ; 31 à 38) comprenant un moyen d’ obturation (28a) mobile entre une position d’ obturation et une pluralité de positions d’ ouverture dudit orifice de distribution (26), et un actionneur (28b) pour commander le déplacement du moyen d’ obturation (28a) entre les positions d’ obturation et d’ ouverture,
- les moyens d’ obturation (28a) étant commandables indépendamment les uns des autres, et en ce que
- le dispositif ( 10) comprend en outre au moins :
- un système d’ actionnement configuré pour générer un mouvement relatif en translation de la rampe de dépose de matière (20, 30, 30a, 30b) par rapport au support de fabrication ( 104, 4, 4’ ) selon au moins une direction verticale (Z) et/ou une direction longitudinale (X) , et
- un organe d’ entrainement ( 15) du support de fabrication apte à entrainer le support de fabrication ( 104, 4, 4’ ) dans une direction d’ avancement (Y) perpendiculaire à la direction longitudinale (X), caractérisé en ce que les buses de dépose de matière (31 à 38) de la rampe de dépose de matière (30, 30a, 30b) sont agencées dans un même plan comprenant un axe longitudinal (X) perpendiculaire à la direction d’ avancement (Y), lesdites buses (31 à 38) étant décalées verticalement les unes par rapport aux autres.
2. Dispositif ( 10) selon la revendication 1 , comprenant au moins un extrudeur ( 18) relié à la rampe de dépose de matière (20, 30, 30a, 30b) et alimentant ladite rampe (20, 30, 30a, 30b) en un jonc de matière fondue.
3. Dispositif ( 10) selon la revendication 2, dans lequel l’ extrudeur ( 18) est central et associé à l’ ensemble des buses de dépose de matière.
4. Dispositif ( 10) selon la revendication 2, comprenant une pluralité d’ extrudeurs, associés chacun à au moins deux buses de dépose de matière.
5. Dispositif ( 10) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel chaque buse de dépose de matière (21 à 24 ; 31 à 38) comprend une chambre (25) de réception de la matière fondue provenant de l’ extrudeur ( 18) en communication avec l’ orifice de distribution (26).
6. Dispositif ( 10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’ orifice de distribution (26) de chacune des buses de dépose de matière (21 à 24 ; 31 à 38) présente une section rectangulaire ou circulaire.
7. Dispositif ( 10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacun des moyens d’ obturation (28a) comprend une aiguille.
8. Dispositif ( 10) selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel les buses de dépose de matière (21 , 22, 23, 24) sont agencées sur la rampe (20) de dépose de matière sur une seule rangée (R I , R2, R3 , R4) selon la direction longitudinale (X) .
9. Dispositif ( 10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les buses de dépose de matière (21 , 22, 23, 24) sont agencées sur la rampe (20) de dépose de matière selon au moins deux rangées (RI , R2, R3 , R4) parallèles et décalées selon un axe transversal (Y) perpendiculaire à la direction longitudinale (X) et perpendiculaire à la direction verticale (Z), chaque rangée (RI , R2, R3, R4) comprenant au moins deux buses de dépose de matière alignées selon la direction longitudinale (X).
10. Dispositif ( 10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant deux rampes de dépose de matière (30a, 30b) associées chacune à un système d’ actionnement propre, lesdites rampes étant mobiles en translation selon la direction longitudinale (X) dans deux sens opposés.
1 1. Dispositif ( 10) selon l’une quelconque des revedications précédentes, dans lequel le système d’ actionnement est configuré pour déplacer en translation la rampe de dépose de matière (20, 30, 30a, 30b) par rapport au support de fabrication ( 104, 4, 4’ ) selon une direction verticale (Z) et/ou la direction longitudinale (X) .
12. Procédé de fabrication additive de tout ou partie d’un objet tridimensionnel ( 106, 6, 6’ ) sur un support de fabrication ( 104, 4, 4’ ) par un
dispositif de fabrication comprenant au moins une rampe de dépose de matière (20, 30, 30a, 30b) disposée au-dessus du support de fabrication ( 104, 4, 4’ ), s’étendant selon un axe longitudinal (X) et comprenant une pluralité de buses de dépose de matière (21 à 24 ; 31 à 38) par addition pourvue chacune d’ au moins un orifice de distribution (26), les buses de dépose de matière (31 à 38) de la rampe de dépose de matière (30, 30a, 30b) étant agencées dans un même plan comprenant un axe longitudinal (X) perpendiculaire à la direction d’ avancement (Y), lesdites buses (31 à 38) étant décalées verticalement les unes par rapport aux autres dans lequel :
- chacune des buses de dépose de matière (21 à 24 ; 31 à 38) dépose de la matière extrudée sur le support de fabrication ( 104, 4, 4’ ) lors d’une séquence de dépose de matière,
- des moyens d’ obturation (28a) associés chacun à une des buses de dépose de matière (21 à 24 ; 31 à 38) sont commandés indépendamment les uns des autres pour être déplacés entre une position d’ obturation et une pluralité de positions d’ ouverture de l’ orifice de distribution (26) de chaque buse selon la géométrie de l’ objet tridimensionnel ( 106, 6, 6’ ) à fabriquer, pendant chaque séquence de dépose de matière, le support de fabrication ( 104) est déplacé en translation par rapport à la rampe de dépose de matière (20, 30, 30a, 30b) selon l’ axe transversal (Y) entre une position initiale et une position finale ; et
- après chaque séquence de dépose de matière, la rampe de dépose de matière (20, 30, 30a, 30b) et le support de fabrication ont un mouvement relatif l’un par rapport à l’ autre en translation selon au moins une direction verticale (Z) et/ou une direction longitudinale (X), caractérisé en ce que la largeur de la rampe de dépose de matière (20) est inférieure à la largeur de l’ objet tridimensionnel ( 106, 6, 6’ ) à fabriquer, et en ce que lequel lors de chaque séquence de dépose de matière, chaque buse de dépose de matière (21 à 24) dépose de la matière sur une épaisseur selon une ligne de matière donnée, dans lequel ladite rampe de dépose de matière (20) est déplacée en translation par rapport au support de fabrication ( 104, 4, 4’ ) axialement le long de l’ axe longitudinal (X) de la largeur de ladite rampe (20) après chaque séquence de dépose de matière, et dans lequel ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir la première couche de matière (Cj) comprenant l’ ensemble des lignes de matière (Li) .
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel :
- lors de chaque séquence de dépose de matière, chaque buse de dépose de
matière (21 à 24) dépose de la matière suivant une épaisseur d’ au moins une ligne de matière (Li) donnée, et l’ ensemble des buses de dépose de matière (21 à 24) dépose de la matière suivant une première couche correspondant à la largeur de l’ objet tridimensionnel à fabriquer, et dans lequel
- après chaque séquence de dépose de matière, la rampe de dépose de matière (20) est déplacée en translation par rapport au support de fabrication ( 104, 4 , 4’ ) selon l’ axe vertical (Z) et chacune des buses de dépose de matière (21 à 24) dépose de la matière selon la même ligne de matière (Li) donnée, pour former une deuxième couche superposée à la première couche, et dans lequel ces opérations sont répétées jusqu’ à obtenir l’épaisseur souhaitée de l’ objet tridimensionnel ( 106, 6, 6’ ) .
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