EP4771659A1 - Equipement pour la fabrication additive d'un aimant lie anisotrope et procedes de fabrication associes - Google Patents

Equipement pour la fabrication additive d'un aimant lie anisotrope et procedes de fabrication associes

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EP4771659A1
EP4771659A1 EP24759194.4A EP24759194A EP4771659A1 EP 4771659 A1 EP4771659 A1 EP 4771659A1 EP 24759194 A EP24759194 A EP 24759194A EP 4771659 A1 EP4771659 A1 EP 4771659A1
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EP
European Patent Office
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equipment
nozzle
magnetic
cylinder
axis
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Pending
Application number
EP24759194.4A
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German (de)
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Inventor
Robin VALLEREAU
Orphée CUGAT
Sophie Rivoirard
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Magreesource
Centre National de la Recherche Scientifique
Grenoble Institute of Technology
Original Assignee
Magreesource
Centre National de la Recherche Scientifique
Grenoble Institute of Technology
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
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    • B22F10/18—Formation of a green body by mixing binder with metal in filament form, e.g. fused filament fabrication [FFF]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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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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    • C22C32/0094—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with organic materials as the main non-metallic constituent, e.g. resin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

L'invention concerne un équipement pour la fabrication additive d'un aimant lié anisotrope à partir d'une matière initiale formée d'une matrice liante et de particules en matériau magnétique anisotrope, comprenant un corps extrudeur, la buse, destinée à éjecter un filament de matière initiale sous forme visqueuse, et un système d'alignement (30), entourant la buse et générant une induction magnétique (B) verticale apte à aligner les particules en matériau magnétique de sorte que leur axe de facile aimantation se trouve selon une direction d'orientation magnétique, dans le filament, avant son éjection. Le système d'alignement (30) consiste en un premier anneau (31) en aimant permanent présentant une aimantation radiale, un deuxième anneau (32) en aimant permanent présentant une aimantation axiale, une culasse (34) en matériau magnétique et un adaptateur (33) en matériau non magnétique. L'invention concerne également des procédés de fabrication basés sur cet équipement.

Description

    EQUIPEMENT POUR LA FABRICATION ADDITIVE D’UN AIMANT LIE ANISOTROPE ET PROCEDES DE FABRICATION ASSOCIES DOMAINE DE L’INVENTION
  • La présente invention concerne le domaine de la fabrication additive d’aimants permanents liés (« bonded permanent magnets » selon la terminologie anglo-saxonne). Elle concerne en particulier un équipement pour la fabrication additive d’aimants liés anisotropes et des procédés particuliers de fabrication basés sur cet équipement.
    • ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
  • La fabrication additive (également connue sous le nom d’impression 3D) est une technique très attractive pour le prototypage rapide et l’élaboration d’objets, potentiellement de forme complexe. De plus, les techniques d’impression 3D ne nécessitent pas la fabrication de moule, elles limitent, voire éliminent les étapes d’usinages de finition (contrairement aux techniques classiques de moulage), elles réduisent les déchets de matière et sont plus économes en énergie : ce sont donc des solutions économiquement intéressantes.
  • La fabrication additive se développe donc aussi dans le domaine des aimants permanents. Dans le cas de la fabrication d’aimants liés, la matière initiale utilisée comprend des particules de matériau magnétique et une matrice liante en polymère. Cette matière initiale est fondue dans une extrudeuse puis éjectée par une buse : le filament de matière fondue est déposé sur une surface d’accueil et va se solidifier ; le déplacement de la buse permet de disposer le filament de manière à former les différentes couches qui donneront naissance à l’aimant visé.
  • S’il est aisé d’appliquer l’impression 3D à l’élaboration d’aimants liés isotropes, la fabrication d’aimants liés anisotropes requiert de relever plusieurs défis pour être compétitive et performante. Pour aboutir à une anisotropie magnétique, il est nécessaire d’employer, pendant l’élaboration de la pièce, une source magnétique pour orienter les particules de matériau magnétique contenues dans le filament de matière fondue, soit lors de la construction des couches et avant solidification. Cette source de champ magnétique doit être située près de la pointe de la buse d’où sort le filament de matière fondue : c’est un environnement chaud et l’espace est restreint, ce qui rend difficile son implémentation.
  • Les documents US2012323072 et EP3711949 proposent des systèmes d’alignement soit électromagnétiques pour générer un champ magnétique pulsé, soit basés sur un aimant permanent de type cylindre d’Halbach.
    • OBJET DE L’INVENTION
  • La présente invention propose une solution alternative, plus simple et efficace. Elle concerne un équipement pour la fabrication additive d’aimants liés anisotropes qui comprend un système d’alignement magnétique performant et supportant les contraintes d’environnement de la buse. L’invention porte en outre sur un procédé de fabrication basé sur cet équipement et sur une stratégie de construction des couches favorable à l’obtention d’aimants liés ayant un très bon degré d’alignement. Elle porte enfin sur un procédé de fabrication d’un fil en matériau composite, également basé sur l’équipement susmentionné.
    • BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION
  • L’invention concerne un équipement pour la fabrication additive d’un aimant lié anisotrope à partir d’une matière initiale formée d’une matrice liante et de particules en matériau magnétique anisotrope présentant chacune un axe de facile aimantation, l’équipement comprenant :
  • - un corps extrudeur, destiné à recevoir la matière initiale sous forme solide et à l’introduire dans une buse sous forme visqueuse en fondant la matrice liante,
  • - la buse, destinée à éjecter un filament de matière initiale sous forme visqueuse, ladite buse définissant un canal s’étendant selon un axe principal et se terminant par un orifice d’éjection, et
  • - un système d’alignement, entourant la buse et générant une induction magnétique apte à aligner les particules en matériau magnétique de sorte que leur axe de facile aimantation se trouve selon une direction d’orientation magnétique, dans le filament, avant son éjection.
  • L’équipement est remarquable en ce que le système d’alignement consiste en un empilement de forme générale annulaire, centré sur l’axe principal, ledit empilement comprenant :
  • - un premier anneau en aimant permanent présentant une aimantation radiale, normale à l’axe principal,
  • - un deuxième anneau en aimant permanent présentant une aimantation axiale, parallèle à l’axe principal, le deuxième anneau étant disposé sous le premier anneau,
  • - une culasse en matériau magnétique, présentant une partie annulaire disposée sous le deuxième anneau et une partie cylindrique entourant une périphérie des premier et deuxième anneaux, la partie annulaire se trouvant du côté de l’orifice d’éjection,
  • - un adaptateur en matériau non magnétique, solidaire d’une part, du corps extrudeur ou de la buse, et d’autre part, du premier anneau et/ou de la culasse.
  • L’induction magnétique générée par le système d’alignement est parallèle à l’axe principal et maximale dans une région d’intérêt du canal, située en amont de l’orifice d’éjection.
  • Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
    • la buse est en matériau amagnétique, par exemple en laiton, en acier inoxydable ou en céramique, avec une extrémité en un matériau dont la dureté est supérieure à celle des particules de la matière initiale ou résistante à une abrasion par lesdites particules, par exemple en rubis, en diamant ou en zircone ;
    • l’aimant permanent des premier et deuxième anneaux est formé en SmCo et/ou en NdFeB ;
    • l’aimant permanent du premier anneau est composé de plusieurs portions angulaires, en particulier six, huit ou douze ;
    • le matériau de la culasse est ferromagnétique doux, tel que le fer, un acier, un alliage FeCo ou FeSi ;
    • le matériau de l’adaptateur est choisi parmi l’aluminium, le laiton, le cuivre, une céramique ou un polymère résistant à une température maximale implémentée sur l’équipement ;
    • l’aimant permanent du premier anneau et l’aimant permanent du deuxième anneau présentent une rémanence supérieure ou égale à 0,7 T, voire préférentiellement supérieure ou égale à 0,9 T, à une température de 230°C ;
  • Selon un mode de réalisation avantageux de l’équipement, le corps extrudeur comprend :
    • un cylindre dont un espace interne est destiné à accueillir la matière initiale solide à une extrémité amont et dont une extrémité aval est solidaire de la buse,
    • un piston apte à se déplacer dans le cylindre pour pousser la matière initiale vers l’extrémité aval,
    • un bloc de chauffe disposé à proximité de l’extrémité aval du cylindre, apte à procurer une température supérieure ou égale à une température de fusion de la matrice liante pour donner sa forme visqueuse à la matière initiale,
    • un bloc de refroidissement disposé à proximité de l’extrémité amont du cylindre,
    • une trémie d’alimentation raccordée au cylindre à proximité de son extrémité amont, pour introduire des granulés de matière initiale, lorsque le piston est dans une position initiale, position la plus en amont dans le cylindre ;
  • Selon un autre mode de réalisation de l’équipement, le corps extrudeur comprend :
    • un cylindre dont un espace interne est destiné à accueillir la matière initiale solide à une extrémité amont et dont une extrémité aval est solidaire de la buse,
    • une vis sans fin disposée dans le cylindre pour pousser la matière initiale vers l’extrémité aval,
    • un bloc de chauffe disposé à proximité de l’extrémité aval du cylindre, apte à procurer une température supérieure ou égale à une température de fusion de la matrice liante pour donner sa forme visqueuse à la matière initiale,
    • un bloc de refroidissement disposé à proximité de l’extrémité amont du cylindre,
    • une trémie d’alimentation raccordée au cylindre à proximité de son extrémité amont, pour introduire des granulés de matière initiale.
  • L’invention concerne également un procédé de fabrication additive d’un aimant lié anisotrope, mettant en œuvre l’équipement précité, comprenant les étapes suivantes :
  • a) la définition de l’objet, aimant lié anisotrope, à imprimer, ledit objet étant susceptible d’être constitué d’une ou plusieurs région(s) avec chacune une direction d’aimantation donnée,
  • b) l’éjection par la buse du filament de matière initiale sous forme visqueuse dont les particules magnétiques ont leur axe de facile aimantation aligné selon l’axe du filament, l’éjection étant faite selon une trajectoire unidirectionnelle et une orientation, dans un plan normal à l’axe principal, l’axe de facile aimantation des particules se trouvant parallèle à la trajectoire unidirectionnelle,
  • c) l’élaboration progressive de l’objet, en conservant les mêmes trajectoire unidirectionnelle et orientation d’éjection, pour former une même région de l’objet avec des cordons parallèles d’une matière solidifiée dont les particules magnétiques ont leur axe de facile aimantation aligné selon l’axe desdits cordons qui constitue la direction d’aimantation de la région.
  • Optionnellement, le procédé comprend en outre une étape d) après l’étape c), correspondant à l’application d’un champ magnétique à chaque région pour aimanter ladite région.
  • Enfin, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un fil en matière composite, mettant en œuvre l’équipement précité, comprenant une étape d’éjection par la buse du filament de matière initiale sous forme visqueuse dont les particules magnétiques ont leur axe de facile aimantation aligné selon l’axe du filament, ledit filament en se solidifiant formant le fil en matière composite.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées :
  • La présente un tableau de caractéristiques de trois exemples de matière initiale pouvant être utilisés dans un équipement conforme à l’invention ;
  • La présente un équipement pour la fabrication additive d’un aimant lié anisotrope conforme à la présente invention ;
  • La présente deux exemples (i) (ii) de buse pour un équipement pour la fabrication additive d’un aimant lié anisotrope conforme à la présente invention ;
  • Les figures 4a, 4b, 4c présentent des exemples de système d’alignement pour un équipement de fabrication additive d’un aimant lié anisotrope conforme à la présente invention ; il est à noter que seulement une moitié de système d’alignement est illustré, compte tenu de la symétrie axiale (selon l’axe principal z) dudit système ;
  • La présente différentes constructions du premier anneau inclus dans le système d’alignement pour un équipement de fabrication additive conforme à la présente invention ;
  • La présente une droite reliant l’intensité de l’induction magnétique (BRI) dans la région d’intérêt et la rémanence des aimants permanents constituant les deux anneaux du système d’alignement pour un équipement de fabrication additive conforme à la présente invention ;
  • La présente deux exemples de système d’alignement pour un équipement de fabrication additive conforme à l’invention ; en fonction de la construction du système d’alignement, des intensités d’induction magnétique plus ou moins importantes peuvent être obtenues, les matériaux constituant le système d’alignement étant identiques par ailleurs ;
  • La présente un tableau détaillant des paramètres d’impression pour trois matières initiales de la , dans un équipement et selon un procédé conforme à la présente invention ;
  • La présente deux exemples d’objets (réseau (i) et cylindre (ii) d’Halbach) susceptibles d’être imprimés dans un équipement et selon un procédé conforme à l’invention ;
  • Les figures 10a et 10b présentent des portions de cycles d’hystérésis réalisés sur deux éprouvettes (A et B) élaborées dans un équipement et selon un procédé conforme à l’invention, sur un filament extrudé élaboré dans un équipement et selon un procédé conforme à l’invention, et sur un échantillon de référence isotrope magnétiquement ; la compare tous les échantillons entre eux suivant leur direction d’alignement tandis que la compare l’aimantation suivant la direction d’alignement avec une direction normale pour chaque échantillon.
    • DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
  • L’invention concerne un équipement pour la fabrication additive d’aimants liés anisotropes.
  • La matière initiale, destinée à être introduite en entrée de l’équipement, se présente préférentiellement sous forme de granulés présentant une taille comprise entre 1mm et 5mm, préférentiellement entre 2mm et 4mm. Elle est formée d’une matrice liante thermoplastique et de particules en matériau magnétique anisotrope ; chaque particule présente un axe de facile aimantation.
  • Le matériau magnétique anisotrope est préférentiellement à base de terres rares et de métaux de transition, et peut notamment être choisi parmi le NdFeB, le SmFeN, le SmCo. Ces matériaux peuvent provenir de l’extraction minière et être produits par trempe sur roue (« Melt Spun » selon la terminologie anglo-saxonne), par métallurgie des poudres, par le procédé HDDR (« hydrogenation-disproportionation-desorption-recombination ») ou bien provenir du recyclage des Déchets d’Equipement Electrique et Électronique (DEEE) par hydruration (HD) par exemple.
  • Le matériau magnétique peut alternativement être choisi parmi les ferrites ou d’autres matières pour aimants permanents.
  • La granulométrie des particules en matériau magnétique correspond typiquement à un d0.5 compris entre 1 µm et 500 µm. Pour rappel, un d0.5 de 100 µm signifie que 50% des particules présentent une taille (diamètre équivalent de Sauter) inférieure ou égale à 100 µm.
  • La fraction volumique de particules de matériau magnétique dans la matière initiale est comprise entre 3% et 80%, préférentiellement comprise entre 50% et 70%, de manière à maximiser la quantité de matériau magnétique tout en ayant suffisamment de polymère pour obtenir un bon écoulement lors de l’impression.
  • La matrice liante peut être choisie parmi un polyamide (PA12, PA11, PA6), un polyuréthane thermoplastique (TPU), un polyéthylène (PE), ou un acide polylactique (PLA), ou une combinaison de matières thermoplastiques présentant une température de fusion, typiquement inférieure à 300°C.
  • L’utilisation de granulés pour la matière initiale permet de s’affranchir des coûts et difficultés associés à la production d’un fil à bobiner. De plus, les granulés peuvent être hautement chargés (60-70%vol. par exemple) contrairement au fil qui perd en flexibilité et devient difficile à mettre en œuvre lorsque le taux de charge est important.
  • Le tableau de la présente les caractéristiques de trois exemples de matière initiale. D’autres matériaux magnétiques peuvent bien sûr être imprimés, pourvu que leur taux de charge et la granulométrie de particules correspondent aux spécifications précitées.
  • La matière initiale MI1 est constituée de particules de NdFeB produites par HDDR, de forme sphéroïdale et dont le d0.5 est égal à 105 µm. La rémanence de la matière MI1 est de 0,84 T, et sa coercivité est de 1030 kA/m. La poudre est formulée dans du PA12 à 63%vol. La matière initiale MI2 est produite à partir du même type de poudre magnétique que MI1 mais cette dernière a été broyée jusqu’à obtenir un d0.5 de 76 µm. Elle possède un taux de charge de 52%vol. La matière initiale MI3 est un mélange de particules de SmFeN, de forme sphérique, avec un d0.5de 3 µm, à 60%vol dans une matrice liante en PA12.
  • L’équipement 100 de fabrication additive d’aimants liés anisotropes selon l’invention est illustré sur la . Il comprend basiquement un corps extrudeur 10, une buse 20 et un système d’alignement 30. L’ensemble corps extrudeur 10 / buse 20 / système aligneur 30 (assimilable à une tête d’impression 3D) présente typiquement une dimension comprise entre 150mm et 250mm selon l’axe vertical z, et une dimension, selon l’axe y, comprise entre 20mm et 50mm.
  • Le corps extrudeur 10 est configuré pour recevoir la matière initiale précédemment décrite, sous forme solide, et pour l’introduire dans la buse 20 sous forme visqueuse en fondant la matrice liante.
  • Selon un mode de réalisation avantageux, le corps extrudeur 10 comprend un cylindre 11 dont un espace interne est destiné à accueillir la matière initiale solide à une extrémité amont (zone supérieure selon l’axe principal z vertical, sur la ). L’extrémité aval (zone inférieure) du cylindre 11 est solidaire de la buse 20. Le corps extrudeur 10 comprend également un piston 12 apte à se déplacer dans le cylindre 11 pour pousser la matière initiale vers l’extrémité aval. Le piston 12 est actionnable par un moyen mécanique classique, par exemple par un moteur linéaire 17 pas à pas avec vis sans fin, ou encore un dispositif pneumatique ou hydraulique. Le corps extrudeur 10 comprend un bloc de chauffe 13 disposé à proximité de l’extrémité aval du cylindre 11, apte à procurer une température supérieure ou égale à une température de fusion de la matrice liante, pour donner sa forme visqueuse à la matière initiale. Un bloc de refroidissement 14 (par exemple à ailettes) est également prévu, à proximité de l’extrémité amont du cylindre 11. Enfin, une trémie d’alimentation 15 est raccordée au cylindre 11 à proximité de son extrémité amont : c’est à cet endroit que sont introduits les granulés de matière initiale, lorsque le piston 12 est dans une position initiale, position la plus en amont dans le cylindre 11. Dans l’exemple de la , le piston 12 a une course d’environ 38 mm.
  • Il est avantageux qu’une partie amont du cylindre 11, incluant l’extrémité amont, soit maintenue à une température inférieure ou égale à 80°C et qu’une partie aval, incluant l’extrémité aval, soit maintenue à une température supérieure ou égale à 200°C, température requise pour fondre la matrice liante thermoplastique de la matière initiale. Avantageusement, la température en partie aval est visée à 30°C-40°C au-dessus de la température de fusion de la matrice liante.
  • Le gradient thermique important (de l’ordre de 40°C/cm) entre extrémités amont et aval est assuré par la présence du bloc de chauffe 13 et du bloc de refroidissement 14. Ce gradient permet de réaliser une fusion de la matrice liante sur courte distance, favorisant ainsi la compacité de l’équipement 100. En outre, il évite que le piston 12 soit en contact avec la matière initiale sous forme visqueuse, car cela risquerait de boucher l’ouverture aménagée dans le piston 12 pour équilibrer la pression des deux côtés dudit piston, ou d’induire une succion de la matière visqueuse lorsque le piston 12 est remonté pour transférer la matière initiale de la trémie d’alimentation 15 dans le cylindre 11. La course du piston 12 s’arrête donc avant d’atteindre la partie aval.
  • Selon un mode de réalisation alternatif (non représenté), le corps extrudeur 10 comprend, en lieu et place du piston 12, une vis sans fin qui permet l’acheminement de la matière initiale jusqu’à la buse 20. Il est alors composé des éléments suivants :
  • - un cylindre dont un espace interne est destiné à accueillir la matière initiale solide à une extrémité amont et dont une extrémité aval est solidaire de la buse,
  • - une vis sans fin disposée dans le cylindre pour pousser la matière initiale vers l’extrémité aval,
  • - un bloc de chauffe disposé à proximité de l’extrémité aval du cylindre, apte à procurer une température supérieure ou égale à une température de fusion de la matrice liante pour donner sa forme visqueuse à la matière initiale,
  • - un bloc de refroidissement disposé à proximité de l’extrémité amont du cylindre,
  • - une trémie d’alimentation raccordée au cylindre à proximité de son extrémité amont, pour introduire des granulés de matière initiale.
  • Dans ce mode de réalisation alternatif, un gradient de température peut également être appliqué, pour favoriser la compacité de l’équipement et pour limiter la résistance mécanique liée aux frottements de la matière visqueuse contre le cylindre et la vis.
  • Le mode de réalisation du corps extrudeur 10 comprenant le piston 12 est particulièrement intéressant car il permet de développer des forces de poussée importantes, en utilisant une puissance électrique raisonnable, à savoir inférieure ou égale à 40 W. Rappelons que le corps extrudeur 10 doit acheminer la matière initiale sous forme visqueuse vers l’orifice d’éjection de la buse 20 et doit pour cela vaincre des forces de frottement de la matière visqueuse contre les parois interne du cylindre 11 et du canal 21 ainsi que des forces, liées à l’induction magnétique B produite par le système d’alignement (qui sera décrit plus tard), s’opposant à l’écoulement de la matière. A titre d’exemple, une force de poussée supérieure ou égale à 100 N, à 250 N et à 450 N est nécessaire, respectivement lorsque le système d’alignement 30 génère une induction magnétique de 300 mT, 600 mT et 1000 mT.
  • Le corps extrudeur 10 peut également comprendre un ventilateur axial 19a et un ventilateur radial 19b, pour gérer la température du cylindre 11, et plus globalement du corps extrudeur 10. Un capteur de niveau 18 peut également être utile pour maitriser la disposition du filament sur le plateau d’impression (où sera formé l’objet de type aimant lié anisotrope) lors de son éjection de l’orifice 22. Enfin, un bâti 16 permet classiquement de supporter et de déplacer mécaniquement les différents éléments constitutifs du corps extrudeur 10. Lors de la fabrication additive de l’objet aimant, le bâti 16 et/ou le plateau recevant le filament sont déplacés en fonction de la forme dudit objet.
  • Dans l’équipement 100, la buse 20 permet d’éjecter un filament de matière initiale sous forme visqueuse sur le plateau d’impression recevant l’objet de type aimant lié anisotrope. La buse 20 définit un canal 21 s’étendant selon un axe principal z et qui se rétrécit en partie extrémale, pour se terminer par un orifice d’éjection 22 ( ). Le canal 21 présente un diamètre de l’ordre de quelques millimètres, préférentiellement inférieur ou égal à 2 mm, voire à 1,5 mm. Ce diamètre ne doit pas être trop important pour que les particules ne subissent pas le gradient de forces magnétiques radial : en effet, comme cela sera décrit plus loin, le système d’alignement 30 de l’équipement 100 est configuré pour développer une induction magnétique aussi homogène que possible dans ce canal 21, de manière à aligner efficacement et uniformément les particules de la matière initiale sous forme visqueuse. L’épaisseur de la paroi de la buse 20 doit être suffisante pour assurer le transfert thermique mais pas trop importante pour que le système aligneur 30 soit au plus proche des particules afin qu’elles voient une induction magnétique la plus homogène et intense possible. Idéalement, la paroi de la buse 20, au moins autour du canal 21 dans la région d’intérêt RI (région du canal 21 dans laquelle la matière initiale sous forme visqueuse va subir l’influence de l’induction magnétique) présente une épaisseur de 1 mm.
  • L’orifice d’éjection 22 présente un diamètre inférieur ou égal à 0,8 mm, à 0,6 mm, voire inférieur ou égal à 0,4 mm. Le diamètre de l’orifice d’éjection 22 doit être au moins deux fois, préférentiellement quatre fois, supérieur à la dimension des plus grosses particules de la matière initiale, pour éviter une éventuelle obstruction.
  • La buse 20 est en matériau amagnétique, par exemple en laiton ou en acier inoxydable ou en céramique, préférentiellement avec une extrémité en un matériau dont la dureté est supérieure à celle des particules de la matière initiale ou résistante à l’abrasion par lesdites particules, par exemple en rubis, en diamant ou en zircone.
  • La buse 20 peut être directement solidarisée à l’extrémité aval du corps extrudeur 10, par exemple par vissage. Alternativement, un raccord peut être utilisé pour prolonger le corps de la buse 20 et ajuster sa position au cœur du système d’alignement 30 ; s’il est utilisé, ce raccord est en matériau amagnétique, comme la buse 20.
  • Dans l’équipement 100, le système d’alignement 30 entoure la buse 20 et génère une induction magnétique B apte à aligner les particules de matériau magnétique, de sorte que leur axe de facile aimantation se trouve selon la direction d’orientation magnétique (définie par l’induction B), dans le filament, avant son éjection.
  • Le système d’alignement 30 consiste en un empilement de forme générale annulaire, centré sur l’axe principal z ( ). L’empilement comprend un premier anneau 31 en aimant permanent présentant une aimantation radiale, normale à l’axe principal z, et un deuxième anneau 32 en aimant permanent présentant une aimantation axiale, parallèle à l’axe principal z, disposé sous le premier anneau 31. L’empilement comprend en outre une culasse 34 en matériau magnétique. La culasse 34 présente une partie annulaire disposée sous le deuxième anneau 32 et une partie cylindrique entourant une périphérie des premier 31 et deuxième 32 anneaux ; la partie annulaire de la culasse 34 se trouve du côté de l’orifice d’éjection 22. Enfin, l’empilement comprend un adaptateur 33 en matériau non magnétique, qui permet le maintien mécanique du système d’alignement 30 autour de la buse 20. L’adaptateur 33 est solidaire d’une part, du corps extrudeur 10 ou de la buse 20, et d’autre part, du premier anneau 31 et/ou de la culasse 34.
  • L’induction magnétique B générée par le système d’alignement 30 se déploie verticalement, parallèlement à l’axe principal z, et est maximale dans une région d’intérêt RI, laquelle région englobe le canal 21 de la buse 20 et est située en amont de l’orifice d’éjection 22. Dans l’exemple particulier de la , la caractérisation par sonde de Hall du système d’alignement 30 (tel que celui de la ) montre une excellente correspondance avec la simulation numérique sous COMSOL ; les deux anneaux 31 sont constitués de Sm2Co17 et présentent une épaisseur (selon l’axe z) de 4 mm, un rayon interne de 4 mm, un rayon externe de 15,8 mm (premier anneau 31) et de 15 mm (deuxième anneau 32) ; l’adaptateur 33 est en aluminium ; la culasse 34 est en fer et présente une épaisseur (selon l’axe z) de 2 mm, un rayon interne de 4 mm, un rayon externe de 17 mm ; une induction comprise entre 200 mT et 600 mT règne dans la région d’intérêt RI.
  • Les particules en matériau magnétique composant la matière initiale vont subir cette induction magnétique B lors de leur passage dans le canal 21, au niveau de la région d’intérêt RI, et vont s’orienter dans la matrice visqueuse, de sorte que leur axe de facile aimantation se retrouve aligné selon la direction d’orientation magnétique définie par l’induction magnétique B. Le filament de matière initiale visqueuse, lorsqu’il est éjecté par l’orifice 22 de la buse 20, a donc ses particules de matériau magnétique orientées dans la direction d’orientation magnétique, ce qui lui confère une anisotropie magnétique. Cette direction d’orientation magnétique se trouve être parallèle à l’axe longitudinal du filament.
  • Dans l’exemple de la , l’induction magnétique B se déploie verticalement et est orientée vers le bas. Cela est obtenu en mettant en œuvre un premier aimant 31 à aimantation radiale centripète et un deuxième aimant 32 à aimantation axiale, orientée vers le haut.
  • Dans une autre configuration du système d’alignement 30, l’induction B pourrait être orientée vers le haut, en mettant en œuvre un premier aimant 31 à aimantation radiale centrifuge et un deuxième aimant 32 à aimantation axiale, orientée vers le bas.
  • L’aimant permanent constituant le premier anneau 31 et le deuxième anneau 32 peut être formé en SmCo ou en NdFeB, car ces matériaux présentent une rémanence et une coercivité élevées, et une bonne résistance à la température. De manière générale, la nature de l’aimant permanent des deux anneaux 31,32 pourra être choisie de manière à procurer l’induction magnétique requise (à la température d’utilisation, typiquement supérieure à 200°C) pour induire un degré d’alignement magnétique supérieur ou égal à 0,1, supérieur ou égal à 0,2, voire supérieur ou égal à 0,4 dans le filament après son passage dans la région d’intérêt RI. Rappelons que le degré d’alignement magnétique (DOA) est défini comme :
  • DOA = [Mr_para - Mr_perp] / [Mr_para + Mr_perp], avec Mr_para la rémanence selon la direction d’orientation magnétique, et Mr_perp la rémanence selon un axe normal à la direction d’orientation magnétique.
  • Chaque anneau 31, 32 est élaboré en monobloc ou par assemblage de portions.
  • Avantageusement, pour faciliter sa construction, le premier aimant 31 est composé de plusieurs portions angulaires 31a,31b ( (2)), par exemple quatre, six, huit ou douze. Chaque portion pourra présenter une aimantation radiale ou seulement parallèle au plan de surface ( (3)). Dans ce dernier cas, plus le nombre de portions angulaires sera grand, plus on se rapprochera à l’échelle du premier anneau 31 d’une aimantation continument radiale. Il faut noter que les portions angulaires pourront avoir leurs bords interne 31i et/ou externe 31e plans ou arrondis ( (4)) selon la facilité de fabrication ou découpe des portions.
  • Le deuxième anneau 32, quant à lui, peut être composé de deux portions symétriques selon l’axe principal z. En portions ou monobloc, le deuxième anneau 32 présente préférentiellement un diamètre extérieur sensiblement inférieur au diamètre de la culasse 3, typiquement 10% plus petit ; cela évite qu’une partie de son flux magnétique ne soit court-circuité en rebouclant à une interface de contact périphérique entre l’anneau 32 et la culasse 34.
  • Même si uniquement deux anneaux 31,32 ont été décrits, il est bien sûr envisageable qu’un plus grand nombre d’anneaux en aimant permanent soient empilés dans le système d’alignement 30. Dans ce cas l’orientation des anneaux supplémentaires est ajustée pour que leur contribution au flux magnétique central soit verticale et s’additionne aux flux des autres anneaux.
  • Le matériau de la culasse 34 peut être ferromagnétique doux, choisi par exemple parmi le fer, un acier, un alliage FeCo ou FeSi, ou être une ferrite douce. Le rôle de la culasse 34 est multiple : premièrement, sa partie cylindrique extérieure permet de reboucler le flux magnétique externe ; deuxièmement, sa partie annulaire (sous le deuxième anneau 32) concentre les lignes de flux magnétique vers la région d'intérêt RI au plus proche de la buse, pour y maximiser l’induction tout en protégeant de cette induction l’objet déjà imprimé, situé en-dessous, sur le plateau d'impression.
  • Le matériau de l’adaptateur 33 est préférentiellement choisi parmi l’aluminium, le laiton, le cuivre, une céramique ou un polymère résistant à une température maximale implémentée sur l’équipement, typiquement de l’ordre de 300°C (comme par exemple le PEEK ou le PEI).
  • Selon un mode de réalisation avantageux, l’aimant permanent du premier anneau 31 et l’aimant permanent du deuxième anneau 32 présentent une rémanence supérieure ou égale à 0,7 T, préférentiellement supérieure ou égale à 0,9 T, voire encore préférentiellement supérieure ou égale à 1 T, à une température de 230°C, permettant, dans ce dernier cas, au système d’alignement 30 de générer une induction magnétique de l’ordre de 600mT dans la région d’intérêt RI (pour une construction telle que sur la ). Cette configuration est particulièrement favorable dans le cas d’une matière initiale dont les particules magnétiques sont en NdFeB, telle que les matières MI1 et MI2 précédemment énoncées ( ) ; elle permet d’atteindre un degré d’alignement magnétique supérieur ou égal à 0,2, voire à 0,4, dans le filament éjecté et au moins dans certaines conditions d’impression.
  • La présente la relation entre l’intensité de l’induction magnétique BRI dans la région d’intérêt RI et la rémanence des aimants permanents constituant les deux anneaux 31,32 du système d’alignement 30, pour une construction telle qu’illustrée sur la et décrite en référence à la précédemment.
  • La montre deux constructions différentes de système d’alignement 30. Les matériaux constituant les deux anneaux 31,32, la culasse 34 et l’adaptateur 33 étant identiques dans les deux cas, on observe que le rapprochement entre le système d’alignement 30 et la région d’intérêt RI permet d’augmenter significativement l’induction magnétique (de 600 mT à 950 mT). Pour optimiser l’induction magnétique, il est donc important d’ajuster le design de la buse 20 (notamment son diamètre externe) en synergie avec le système d’alignement 30. On pourra également faire varier l’épaisseur des anneaux 31,32 pour jouer sur l’étendue verticale de la région d’intérêt RI ainsi que sur l’homogénéité et l’intensité de l’induction magnétique dans cette région.
  • La présente invention concerne également un procédé de fabrication additive d’un aimant lié anisotrope, susceptible de mettre en œuvre l’équipement décrit précédemment. Le procédé comprend une première étape a) correspondant à la définition de l’objet, aimant lié anisotrope, à imprimer. L’objet visé peut être constitué d’une ou plusieurs région(s) avec chacune une direction d’aimantation donnée. Le modèle numérique de l’objet est conçu avec un logiciel tel que « SolidWork » puis est découpé en tranche avec un logiciel tel que « Cura » pour générer un fichier .GCODE contenant toutes les trajectoires de l’équipement 100 et/ou du plateau d’impression, ainsi que la quantité de matière à extruder pour chaque cordon.
  • La deuxième étape b) du procédé correspond à l’éjection par la buse 20 du filament de matière initiale sous forme visqueuse, avec des particules magnétiques dont l’axe de facile aimantation lors de l’éjection est aligné selon l’axe central du filament. L’éjection est faite selon une trajectoire unidirectionnelle et une orientation définie, dans le plan du plateau d’impression (plan normal à l’axe principal z). L’axe de facile aimantation des particules se retrouve sensiblement parallèle à la trajectoire unidirectionnelle.
  • Des paramètres d’impression (température, vitesse et facteur d’extrusion) sont donnés, à titre d’exemple, pour les trois matières initiales MI1, MI2, MI3 précédemment évoquées, dans le tableau de la . La température d’impression doit être au moins supérieure de 40°C au-dessus de la température de fusion de la matrice liante mais peut être ajustée lors de la calibration. Le facteur d’extrusion (pas/mm) contrôle la vitesse d’avance du piston 12 (mode de réalisation avantageux du corps extrudeur 10) et donc le débit d’extrusion au niveau de la buse 20. Plus cette grandeur est élevée plus le piston 12 avancera par mm de matière à extruder. La vitesse d’impression contrôle la vitesse à laquelle se déplace la tête d’impression par rapport au plateau. Plus cette vitesse est élevée plus il faut augmenter le débit de matière extrudée de manière à déposer des cordons de bonne qualité. Avant toute impression d’un aimant lié anisotrope il est nécessaire calibrer ces trois paramètres, sachant qu’ils peuvent varier d’une matière initiale à une autre.
  • La troisième étape c) correspond à l’élaboration progressive de l’objet. Pour chaque région, définie par une direction d’aimantation particulière, le déplacement relatif de la buse 20 et du plateau est opéré en conservant la même trajectoire unidirectionnelle et la même orientation d’éjection. Cela permet de former une même région de l’objet avec des cordons parallèles d’une matière solidifiée dont les particules magnétiques ont leur axe de facile aimantation alignés selon l’axe desdits cordons. Cela favorise en outre une pré-aimantation homogène des cordons dans chaque région et peut, dans certains cas, éviter ou limiter l’application d’un champ magnétique pour aimanter la région concernée de l’objet, après son impression. A titre d’exemple, comme indiqué dans le tableau de la , la hauteur de couche imprimée (hauteur des cordons) est de 0,2 mm.
  • Si l’on considère un objet à imprimer comportant deux régions distinctes, attendues avec des aimantations différentes, les étapes b) et c) sont effectuées avec une première direction unidirectionnelle et une première orientation pour la première région, et sont effectuées avec une deuxième direction unidirectionnelle et une deuxième orientation pour la deuxième région. Cela peut par exemple être le cas pour l’élaboration d’un réseau d’Halbach linéaire ( (i)) ou d’un cylindre d’Halbach ( (ii)). Ces objets comportent respectivement cinq régions et huit régions distinctes, au moins adjacentes deux à deux, et nécessitant chacune une direction et un sens d’aimantation particulier (illustrées par les flèches noires). Le procédé selon l’invention permet de réaliser de tels objets, de façon simple et avec un bon niveau de performance.
  • La montre une portion du cycle d’hystérésis de deux éprouvettes A,B (objets) imprimées à partir de la matière initiale MI3 (SmFeN/PA12), avec un équipement et un procédé conformes à la présente invention. Cette figure présente également une portion du cycle d’hystérésis d’une éprouvette de référence isotrope et de celui d’un filament éjecté par la buse 20 mais non déposé sous forme de cordon sur le plateau d’impression.
  • La montre les portions des cycles d’hystérésis (mesure de l’aimantation fournie par l’aimant imprimé en fonction du champ magnétique extérieur qui lui est appliqué) respectivement du filament extrudé mais non déposé sous forme de cordon, de l’éprouvette A et de l’éprouvette B. Les graphes comprennent les mesures suivant respectivement la direction d’alignement et les directions normales.
  • C’est à partir de la valeur de l’aimantation rémanente suivant la direction d’alignement (para) et une direction normale (perp) qu’il est possible de déterminer le degré d’alignement (DOA) de l’aimant lié.
  • La référence isotrope présente logiquement un degré d’alignement de 0. Les deux éprouvettes A et B imprimées présentent respectivement des degrés d’alignement de 0,14 et 0,29. Le filament extrudé mais non déposé présente un degré d’alignement de 0,4, supérieur à celui des éprouvettes imprimées.
  • Si on compare maintenant deux méthodologies d’impression de l’objet (éprouvettes A et B), le degré d’alignement est plus faible dans l’éprouvette A (DOA = 0,14) que dans l’éprouvette B (DOA= 0,29). Ainsi, pour une même géométrie de pièce, une trajectoire d’impression unidirectionnelle parallèle à la plus grande dimension de l’objet semble donner un degré d’alignement plus élevé.
  • Avantageusement, lorsque l’une des dimensions de l’objet à imprimer est plus grande que les autres, la trajectoire unidirectionnelle d’éjection est donc choisie parallèle à cette dimension de l’objet.
  • Selon certains modes de réalisation, le procédé comprend une quatrième étape d), après l’étape c), consistant en l’application d’un champ magnétique à chaque région de l’objet pour aimanter ladite région selon la direction d’aimantation définie lors de l’impression et avantageusement selon le sens (orientation) défini lors de l’impression.
  • La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’un fil en matière composite, mettant en œuvre l’équipement pour la fabrication additive décrit précédemment. Ce procédé comprend une étape d’éjection par la buse 20 du filament de matière initiale sous forme visqueuse dont les particules magnétiques ont leur axe de facile aimantation aligné selon l’axe du filament. Le filament n’est pas déposé ni sensiblement écrasé sur le plateau d’impression comme c’est le cas des cordons ; il est uniquement éjecté par la buse 20 puis récupéré dans un état solidifié. Dans cet état solide, il forme un fil en matière composite (matrice liante + particules en matériau magnétique alignées), utilisable en tant que matière première pour la fabrication d’aimants liés anisotropes.
  • Comme cela est illustré sur les figures 10a et 10b, le fil en matière composite (filament extrudé) présente un excellent degré d’alignement.
  • Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et aux exemples décrits, et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l’invention tel que défini par les revendications.
    •

Claims (12)

  1. Équipement (100) pour la fabrication additive d’un aimant lié anisotrope à partir d’une matière initiale formée d’une matrice liante et de particules en matériau magnétique anisotrope présentant chacune un axe de facile aimantation, l’équipement (100) comprenant :
    - un corps extrudeur (10), destiné à recevoir la matière initiale sous forme solide et à l’introduire dans une buse (20) sous forme visqueuse en fondant la matrice liante,
    - la buse (20), destinée à éjecter un filament de matière initiale sous forme visqueuse, ladite buse (20) définissant un canal (21) s’étendant selon un axe principal (z) et se terminant par un orifice d’éjection (22), et
    - un système d’alignement (30), entourant la buse (20) et générant une induction magnétique (B) apte à aligner les particules en matériau magnétique de sorte que leur axe de facile aimantation se trouve selon une direction d’orientation magnétique, dans le filament, avant son éjection,
    l’équipement (100) étant caractérisé en ce que le système d’alignement (30) consiste en un empilement de forme générale annulaire, centré sur l’axe principal (z), ledit empilement comprenant :
    - un premier anneau (31) en aimant permanent présentant une aimantation radiale, normale à l’axe principal (z),
    - un deuxième anneau (32) en aimant permanent présentant une aimantation axiale, parallèle à l’axe principal (z), le deuxième anneau (32) étant disposé sous le premier anneau (31),
    - une culasse (34) en matériau magnétique, présentant une partie annulaire disposée sous le deuxième anneau (32) et une partie cylindrique entourant une périphérie des premier (31) et deuxième (32) anneaux, la partie annulaire se trouvant du côté de l’orifice d’éjection (22),
    - un adaptateur (33) en matériau non magnétique, solidaire d’une part, du corps extrudeur (10) ou de la buse (20), et d’autre part, du premier anneau (31) et/ou de la culasse (32),
    l’induction magnétique (B) générée par le système d’alignement (30) étant parallèle à l’axe principal (z) et maximale dans une région d’intérêt (RI) du canal (21), située en amont de l’orifice d’éjection (22).
  2. Équipement (100) selon la revendication précédente, dans lequel la buse (20) est en matériau amagnétique, par exemple en laiton, en acier inoxydable ou en céramique, avec une extrémité en un matériau dont la dureté est supérieure à celle des particules de la matière initiale ou résistante à une abrasion par lesdites particules, par exemple en rubis, en diamant ou en zircone.
  3. Équipement (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’aimant permanent des premier (31) et deuxième (32) anneaux est formé en SmCo et/ou en NdFeB.
  4. Équipement (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’aimant permanent du premier anneau (31) est composé de plusieurs portions angulaires, en particulier six, huit ou douze.
  5. Équipement (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau de la culasse (34) est ferromagnétique doux, tel que le fer, un acier, un alliage FeCo ou FeSi.
  6. Équipement (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau de l’adaptateur (33) est choisi parmi l’aluminium, le laiton, le cuivre, une céramique ou un polymère résistant à une température maximale implémentée sur l’équipement (100).
  7. Équipement (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’aimant permanent du premier anneau (31) et l’aimant permanent du deuxième anneau (32) présentent une rémanence supérieure ou égale à 0,7 T, voire préférentiellement supérieure ou égale à 0,9 T, à une température de 230°C.
  8. Équipement (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le corps extrudeur (10) comprend :
    - un cylindre (11) dont un espace interne est destiné à accueillir la matière initiale solide à une extrémité amont et dont une extrémité aval est solidaire de la buse (20),
    - un piston (12) apte à se déplacer dans le cylindre (11) pour pousser la matière initiale vers l’extrémité aval,
    - un bloc de chauffe (13) disposé à proximité de l’extrémité aval du cylindre (11), apte à procurer une température supérieure ou égale à une température de fusion de la matrice liante pour donner sa forme visqueuse à la matière initiale,
    - un bloc de refroidissement (14) disposé à proximité de l’extrémité amont du cylindre (11),
    - une trémie d’alimentation (15) raccordée au cylindre (11) à proximité de son extrémité amont, pour introduire des granulés de matière initiale, lorsque le piston (12) est dans une position initiale, position la plus en amont dans le cylindre (11).
  9. Équipement (100) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le corps extrudeur (10) comprend :
    - un cylindre (11) dont un espace interne est destiné à accueillir la matière initiale solide à une extrémité amont et dont une extrémité aval est solidaire de la buse (20),
    - une vis sans fin disposée dans le cylindre (11) pour pousser la matière initiale vers l’extrémité aval,
    - un bloc de chauffe (13) disposé à proximité de l’extrémité aval du cylindre (11), apte à procurer une température supérieure ou égale à une température de fusion de la matrice liante pour donner sa forme visqueuse à la matière initiale,
    - un bloc de refroidissement (14) disposé à proximité de l’extrémité amont du cylindre (11),
    - une trémie d’alimentation (15) raccordée au cylindre (11) à proximité de son extrémité amont, pour introduire des granulés de matière initiale.
  10. Procédé de fabrication additive d’un aimant lié anisotrope, mettant en œuvre l’équipement (100) selon l’une des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes :
    a) la définition de l’objet, aimant lié anisotrope, à imprimer, ledit objet étant susceptible d’être constitué d’une ou plusieurs région(s) avec chacune une direction d’aimantation donnée,
    b) l’éjection par la buse (20) du filament de matière initiale sous forme visqueuse dont les particules magnétiques ont leur axe de facile aimantation aligné selon l’axe du filament, l’éjection étant faite selon une trajectoire unidirectionnelle et une orientation, dans un plan normal à l’axe principal, l’axe de facile aimantation des particules se trouvant parallèle à la trajectoire unidirectionnelle,
    c) l’élaboration progressive de l’objet, en conservant les mêmes trajectoire unidirectionnelle et orientation d’éjection, pour former une même région de l’objet avec des cordons parallèles d’une matière solidifiée dont les particules magnétiques ont leur axe de facile aimantation aligné selon l’axe desdits cordons qui constitue la direction d’aimantation de la région.
  11. Procédé de fabrication additive selon la revendication précédente, comprenant en outre une étape d) après l’étape c), correspondant à l’application d’un champ magnétique à chaque région pour aimanter ladite région.
  12. Procédé de fabrication d’un fil en matière composite, mettant en œuvre l’équipement (100) selon l’une des revendications 1 à 9, comprenant une étape d’éjection par la buse (20) du filament de matière initiale sous forme visqueuse dont les particules magnétiques ont leur axe de facile aimantation aligné selon l’axe du filament, ledit filament en se solidifiant formant le fil en matière composite.
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Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011111619A1 (fr) 2010-03-09 2011-09-15 オリンパス株式会社 Dispositif d'endoscope fluorescent
EP3152772B1 (fr) * 2014-06-06 2021-08-04 Northeastern University Fabrication additive de composites à fibres discontinues au moyen de champs magnétiques
US10254499B1 (en) * 2016-08-05 2019-04-09 Southern Methodist University Additive manufacturing of active devices using dielectric, conductive and magnetic materials
WO2019195417A1 (fr) * 2018-04-03 2019-10-10 Massachusetts Institute Of Technology Matériaux mous programmables contenant des domaines ferromagnétiques et leurs procédés de fabrication
EP3711949A1 (fr) 2019-03-19 2020-09-23 University of Vienna Procédé et appareil de fabrication d'une structure magnétique
US11980939B2 (en) * 2020-04-16 2024-05-14 Ut-Battelle, Llc Alignment system for magnetic particulate material used for additive manufacturing
US20220297374A1 (en) * 2021-03-22 2022-09-22 Palo Alto Research Center Incorporated Structure that compresses or expands a volume in response to an applied magnetic field
JP7574774B2 (ja) * 2021-10-18 2024-10-29 株式会社デンソー 磁石製造装置

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