FR2692066A1 - A method for making an industrial part model by partial transformation of a liquid under the action of light and this method Óoeuvre formatting device. - Google Patents

A method for making an industrial part model by partial transformation of a liquid under the action of light and this method Óoeuvre formatting device. Download PDF

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FR2692066A1
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Allanic Andre Luc
Schaeffer J Philippe
Medard Claude
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Laser International SA
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive 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
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE, IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS
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    • B29K2995/0037Other properties
    • B29K2995/0072Roughness, e.g. anti-slip
    • B29K2995/0073Roughness, e.g. anti-slip smooth

Abstract

The method comprises the automatic creation of a part model by means of successive elementary volumes previously defined by means of a data processing system. This method is characterized by means providing for the progressive covering of the created elementary volumes with a thin planar liquid sheet owing to the implementation of a device using the action of a flexible thin film whose lower portion is in contact with the liquid. Application to the automatic making of an industrial part model whose shape has been stored in a memory of a data processing system.

Description

La présente invention est relative à un procédé et un dispositif pour la production d'objets ou modèles de pièces industrielles, par action de la lumière et notamment par photo-transformation d'une matière plastique ou composite. The present invention relates to a method and apparatus for the production of objects or industrial parts models, by action of light and especially by photo-transformation of a plastic or composite material.

I1 est souhaitable de pouvoir disposer d'une pièce industrielle, telle notamment qu'une pièce mécanique, avant d'en lancer la fabrication en série. I1 is desirable to have an industrial part such as including a mechanical part, before launching mass production. Actuellement, pour réaliser des modèles de telles pièces, il est nécessaire de faire tout d'abord effectuer des plans cotés au bureau d'étude à partir de données chiffrées qui définissent la forme de la pièce. Currently, to make models of such parts, it is necessary to firstly perform dimensional drawings in the office study from figures that define the shape of the room. Depuis quelques années, la méthode de "Conception In recent years, the method of "Design
Assistée par Ordinateur" (CAO) est utilisée pour définir la forme de cette pièce. Computer Aided "(CAD) is used to define the shape of this piece.

I1 est connu de pourvoir à un procédé et à un dispositif de production de modèles de pièces industrielles en utilisant les données chiffrées disponibles dans les mémoires de sortie de 1 l'ordinateur, directement pour réaliser les modèles de pièces sans être obligé de passer par l'intermédiaire de plans ou, de devoir faire intervenir des machines d'usinage à commandes numériques telles que fraiseuses, tours, etc ... I1 is known to provide a method and industrial parts production models of device using the figures available in 1 output memories computer directly to perform the part models without having to go through the intermediate plans or having to involve machining equipment such as CNC milling, turning, etc ...

Des procédés et dispositifs proposés pour la réalisation de modèles à l'aide de la CAO reposent sur une polymérisation chimique induite par LASER. Methods and devices proposed for the realization of models using CAD based on a chemical polymerization induced LASER. Le déplacement asservi d'un ou plusieurs faisceaux laser éventuellement concentrés en un même point, permet la polymérisation locale d'un monomère avantageusement polyfonctionnel et, de proche en proche, la réalisation de la pièce. The controlled displacement of one or more laser beams may be focused at the same point, allows local polymerization of a polyfunctional monomer and preferably, step by step, the production of the part.

En particulier, le document FR-A-2.567.668 décrit un procédé dont le principe général de réalisation d'une pièce repose sur l'emploi d'un appareil comprenant une cuve qui contient le monomère (ou l'oligomère ou le mélange des deux) photopolymérisable liquide (qu'on appellera par la suite plus simplement "monomère", voire tout simplement "résine") au niveau duquel affleure une plate-forme mobile qui descend pas à pas au cours de l'opération. In particular, document FR-A-2567668 discloses a method, the general principle of producing a part based on the use of an apparatus comprising a tank which contains the monomer (or oligomer or mixture of two) liquid photopolymerizable (hereinafter referred thereafter simply as "monomer" or simply "resin") at which is flush with a mobile platform which descends by step during the operation. Le faisceau laser W trace à la surface du liquide des coupes successives de l'objet à produire, gâce à un jeu de miroirs à déflexion électronique, piloté par la base de données du système de CAO. W the laser beam trace on the surface of the liquid successive sections of the object to be produced, GACE to a set of electronic deflectable mirror, controlled by the CAD system database. Le logiciel a préalablement subdivisé le modèle virtuel de l'objet en une multitude de tranches parallèles de faible épaisseur. The software has previously divided the virtual model of the object into a plurality of parallel slices of small thickness. Au fur et à mesure de la solidification de chaque tranche, le modèle "sculpté" plonge lentement dans la cuve : avec un laser de 10 mW, ce système permet de créer une pièce de 30 mm de hauteur en 50 minutes, avec une précision de l'ordre de l/lOème de. As and extent of solidification of each slice, the "carved" model slowly dips into the tank: with a laser of 10 mW, the system creates a piece of 30 mm in height in 50 minutes, with an accuracy of about l / lOth of.

millimètre. millimeter. Le modèle peut être créé en toutes sortes de matériaux (plastiques), en une grande variété de couleurs, avec différentes duretés et toute une gamme de résistances à l'abrasion (SCIENCE ET TECHNOLOGIE N 2, Février 1988 / The model can be created in a variety of materials (plastics), in a variety of colors, different hardness and a range of abrasion resistance (SCIENCE AND TECHNOLOGY N 2, February 1988 /
INDUSTRIAL LASER REVIEW, vol. INDUSTRIAL LASER REVIEW Vol. 2, N 8, Janvier 1988). 2, N 8, January 1988). Ce type de procédé de fabrication de modèles en trois dimensions, qui utilise le principe de 1 l'absorption ab s ont in monophotonique de la lumière par des photoamorceurs de polymérisation ou de réticulation, présente l'inconvénient de nécessiter la superposition du monomère (ou d'un oligomère ou d'un mélange) sur des parties déjà polymérisées ; This type of three-dimensional models of the manufacturing process, which uses the principle of one absorption ab s have in single photon of light by photoinitiators of polymerization or crosslinking has the disadvantage of requiring the superposition of the monomer (or an oligomer or a mixture) on parts already polymerized; pour obtenir une bonne précision du modèle, il faut superposer un nombre considérable de couches liquides ou pâteuses de monomère, ce qui peut conduire à des temps de fabrication assez longs. to obtain a good accuracy of the model, one must superimpose a considerable number of liquid or pasty monomer layers, which can lead to quite long manufacturing times.

La durée de mise en place des -couches est substantiellement augmentée par les problèmes de mouillabilité (cf. figure 2) du polymère par un monomère. The duration of introduction of the absorbent pads is substantially increased by the problems of wettability (see figure 2) of the polymer by a monomer. En effet, pour réaliser des couches de l'ordre de 500 micromètres d'épaisseur ou moins, les machines courantes réalisent systématiquement un mouvement relatif de la partie déjà solidifiée par rapport à la surface de la résine d'amplitude supérieure à l'épaisseur de la couche désirée. Indeed, to make layers of the order of 500 micrometers thick or less, the current machines systematically realize a relative movement of the already solidified portion with respect to the surface of the upper amplitude resin thickness the desired layer. Ce mouvement s'effectue en deux phases distinctes: This movement takes place in two distinct phases:
- descente de la plate-forme entraînant dans son - descent of the platform resulting in his
mouvement la partie de la pièce déjà créée de façon à moving the portion of the already created part so as to
établir une différence d'altitude entre le niveau du establish a height difference between the level of
liquide et la dernière couche solidifiée, suffisante liquid and the last solidified layer, sufficient
pour provoquer un recouvrement spontané de cette to cause spontaneous recovery of the
dernière couche par le liquide; last layer by the liquid;
- montée de la plate-forme entraînant dans son mouvement - rise of the platform resulting in its movement
la partie de la pièce déjà créée de façon à établir Part of the already established part so as to establish
une différence d'altitude entre le niveau du liquide a height difference between the liquid level
et la dernière couche solidifiée égale à l'épaisseur and the last solidified layer equal to the thickness
de la couche suivante que l'on souhaite solidifier. the next layer that it is desired to solidify.

Ces deux mouvements, successifs donnent naissance à des perturbations de la planéité du liquide qui se stabilisent au bout d'un temps non négligeable,. These two movements, successive give rise to disturbances of the flatness of liquid stabilized after a significant time ,. d'autant plus long que la résine est visqueuse, la couche mince, et la surface de la, dernière couche solidifée grande; especially long as the resin is viscous, the thin layer, and the surface, the last major solidified layer;
Afin de réduire ces temps de relaxation non productifs, la société 3D Systems, leader mondial sur le marché des machines fonctionnant selon le principe décrit ci-avant, utilise un "racleur". To reduce these unproductive relaxation time, 3D Systems, the world leader in the market of machines operating on the principle described above, uses a "scraper". Ce racleur est un barreau ou une lame rigide qui effectue un mouvement de translation parallèle à la surface de résine liquide, provoquant ainsi par interaction mécanique liquide / solide des écoulements forcés ayant pour conséquence une réduction notable de l'amplitude des déformations de la surface du liquide. This scraper is a rod or a stiff blade which performs a translational movement parallel to the surface of liquid resin, thereby causing liquid / solid interaction mechanical forced flow which results in a significant reduction in the amplitude of the deformations of the surface of liquid. Pour plus de précisions le lecteur se référera à la figure 3. For more information the reader is referred to Figure 3.

Ce dispositif possède un certain nombre d'inconvénients tant par sa difficulté de mise en oeuvre que par son efficacité. This device has a number of disadvantages both for its implementation difficulty by its effectiveness. En effet, la précision mécanique du guidage du racleur est directement liée à l'épaisseur de la couche désirée , toute erreur de guidage pouvant engendrer des interférences racleur / pièce fatales au bon déroulement de la fabrication (cf figure 4). Indeed, the mechanical precision of the guide of the scraper is directly related to the thickness of the desired layer, any guidance error may cause interference scraper / piece fatal to the success of the manufacture (see Figure 4). Ceci est encore plus vrai si on souhaite insérer des objets (par exemple métalliques) dans la pièce au cours de sa fabrication. This is even more true if one wishes to insert objects (eg metallic) in the room during manufacture. Par conséquent, le système du racleur rigide est particulièrement délicat à utiliser lorsqu'on cherche à réaliser des couches très minces (quelques dizaines de micromètres) sur des surfaces importantes. Therefore, the rigid scraper system is particularly difficult to use when trying to make very thin layers (a few tens of micrometers) over large areas. Pour pallier partiellement à cet inconvénient, des systèmes concurrents proposent de recourir à des racleurs semi-rigides (cf figure 5). To partially overcome this disadvantage, competing systems offer the use of semi-rigid scraper (see Figure 5).

Un autre inconvénient de ce système de raclage rigide ou semi-rigide, est que des déformations de la surface du liquide (vague, trainée) sont induites en amont et en aval du racleur au cours de son mouvement, donnant lieu à des temps de relaxation inévitables, d'autant plus importants que la résine est visqueuse et que la vitesse de déplacement du racleur est grande. Another disadvantage of this rigid scraper system or semi-rigid, is that deformation of the liquid surface (wave, drag) are induced upstream and downstream of the pig during its movement, resulting in relaxation times unavoidable, even more important that the resin is viscous and the wiper moving speed is large. On arrive ainsi à définir une vitesse optimale, très limitée par la viscosité de la résine et les coefficients de mécanique des fluides caractéristiques des écoulements forcés cités plus haut. We thus arrive to define an optimal speed, very limited by the viscosity of the resin and the mechanical coefficients of the fluids characteristics forced flows mentioned above.

Outre les deux inconvénients que nous venons de citer,. Besides the two disadvantages quoted above ,.

l'utilisation d'un racleur rigide ou semi-rigide pose un problème que nous dénommerons le "problème des bols" (cf figure 6). the use of a rigid or semi-rigid scraper is a problem which we will call the "bowls problem" (see Figure 6). Lorsqu'on souhaite fabriquer des pièces présentant des puits fermés dans lesquels le liquide ne peut circuler vers le reste de la cuve, un ménisque apparait au dessus du puits. When one wishes to make parts having closed wells in which the liquid can flow to the rest of the tank, a meniscus appears above the well. Ce ménisque est une conséquence directe du mouvement d'aller-retour décrit précédemment, qui crée une sur-épaisseur locale par rapport au niveau du liquide. The meniscus is a direct result of the movement of return described above, which creates a local extra thickness relative to the liquid level.

Il est très difficile de faire disparaitre ce ménisque par l'utilisation d'un racleur : le ménisque réapparait après son passage, à peine diminué. It is very difficult to make disappear the meniscus by using a scraper: the meniscus reappears after its passage, barely diminished. Toutefois, plusieurs passages successifs permettent d'atteindre une planéité finale acceptée aujourd'hui comme une limite de la technologie actuelle, mais peu acceptable pour une utilisation industrielle intensive du procédé, car c'est au prix d'une augmentation substantielle du temps de mise en place de la couche, donc d'une baisse du rendement de production, que l'on peut minimiser ce problème. However, several successive passages achieve a final flatness accepted today as a limitation of the current technology, but not acceptable for intensive industrial use of the process, because it is at the cost of a substantial increase up time in place of the layer, so a drop in production output, which can minimize this problem.

Il est à noter qu'il est encore aggravé avec un racleur de type semi-rigide, parfois utilisé pour ses autres avantages. It is noted that it is compounded with a semi-rigid type scraper, sometimes used for its other advantages.

On trouve dans la demande de brevet français (9107983 du 27/06/91, non encore publiée à ce jour) la description d'un procédé permettant de s'affranchir de manière élégante d'une partie des problèmes liés à la mise en place d'une couche. Found in French Patent Application (9107983 of 27.06.91, not yet published to date) the description of a method to overcome elegant way to some of the problems associated with the establishment a layer. Le procédé se distingue essentiellement de celui mis en oeuvre par exemple dans les machines commercialisées par 3D Systems par le fait que la plate-forme est mise en mouvement hélicoïdal. The method is essentially distinguished from that used for example in the machines sold by 3D Systems in that the platform is carried helical movement. Ainsi, la partie de la pièce venant d'être polymérisée induit un cisaillement du liquide au voisinage de la surface qui peut suffire à obtenir, malgré les problèmes de mouillabilité, un recouvrement du solide par le liquide. Thus, the portion of the workpiece from being polymerized induced shear liquid in the vicinity of the area that may be sufficient to obtain, despite the problems of wettability, a collection of the solid by the liquid. Un tel procédé possède tout de même un certain nombre de limitations, il ne permet pas notamment de réaliser des couches fines avec des résines visqueuses. Such a process has nevertheless a number of limitations, it does not allow in particular to produce thin layers with viscous resins. Cet inconvénient peut être compensé par l'emploi d'un système comparable au racleur, mais ici avantageusement fixe par rapport à la cuve, sans toutefois s' affranchir des inconvénients précédemment cités (difficulté d'ordre mécanique, perturbations de la surface du liquide temps de balayage, etc ...). This disadvantage can be offset by the use of a system similar to the scraper, but here advantageously fixed relative to the vessel, but not release itself of the aforementioned drawbacks (difficulty mechanical, surface disturbances time liquid scanning, etc ...).

Nous estimons à ce jour que les procédés de mise en place des couches actuellement employés, rendant avantageux l'utilisation d'un racleur, rigide ou semi-rigide, limitent notablement les performances d'une machine de production de pièces tridimensionnelles par photo-solidification d'une résine liquide. We believe that to date the methods of implementation of the layers currently employed, making advantageous use of a scraper, rigid or semi-rigid, significantly limit the performance of a production machine of three-dimensional parts by photo-solidification a liquid resin.

Le but de la présente invention est de fournir un procédé appartenant à la catégorie que l'on vient de décrire, mais qui permette de réduire significativement le temps de mise en place des couches, qui améliore le rendement des machines de production de pièces tridimensionnelles par photosolidification d'un liquide, et donc qui réduise le coût de fabrication des pièces réalisées de manière considérable. The object of the present invention is to provide a method belonging to the category as described above, but which allows to significantly reduce the time of establishment of the layers, which improves the yield of three-dimensional parts production machines by photosolidification a liquid, so that reduces the cost of manufacturing parts made considerably.

Pour parvenir à ce résultat, l'invention propose de s'appuyer sur des phénomènes physiques différents pour la mise en place des couches, c'est à dire de remplacer les mouvements de grande amplitude nécessaires à un recouvrement spontané du solide par le liquide, ainsi que le racleur qui travaille en forçant un écoulement de résine par des moyens mécaniques, par un procédé simplifié utilisant un dispositif que nous dénommerons "mouilleur", qui travaille, lui, en utilisant les propriétés de capillarité induites par la tension superficielle de la résine pour vaincre les forces de tension interfaciale (triple interface résine liquide / polymère solide / air gazeux) qui s'opposent à un recouvrement spontané du polymère par la résine. To achieve this, the invention proposes to rely on different physical phenomena for the establishment of the layers, i.e. to replace the large-amplitude movements necessary for spontaneous recovery of the solid by the liquid, and the scraper which works by forcing a flow of resin by mechanical means, by a simplified method using a device which we will call "damping", that works, it, using the capillary properties induced by the surface tension of the resin to overcome the forces of surface tension (triple interface liquid resin / polymer solid / gaseous air) opposed to spontaneous recovery of the polymer by the resin.

Un mouilleur est un film allongé souple dont la partie inférieure est partiellement en contact avec la résine. A moistener is a flexible elongate film whose lower part is partially in contact with the resin. La partie supérieure de ce film est fixée à un bras mécanique permettant de le déplacer à une altitude constante au dessus du liquide. The upper part of this film is attached to a mechanical arm to move at a constant altitude above the liquid. Ce film pourra avantageusement être constitué d'un matériau de densité inférieure à celle de la résine pour éviter qu'il pénètre sous la surface de celle-ci, bien que la finesse du film combinée aux phénomènes de tension superficielle puisse éliminer ce problème. The film may advantageously be made of a material of density less than that of the resin to prevent it penetrates below the surface thereof, although the smoothness of the film combined with the surface tension phenomena can eliminate this problem.

Il suffit de baisser la pièce ou de monter le niveau du liquide (même d'une hauteur extrêmement faible) et de déplacer le mouilleur, simultanément ou non, pour que le monomère soit transporté par capillarité par dessus les portions déjà > polymérisées de la pièce, ce qui assure à la fois un mouillage correct et une excellente planéité du liquide (pas de racleur donc pas de vague, pas de trainée), c'est à dire un temps de relaxation pratiquement nul (cf figure 7). Simply lower part or mount the fluid level (even an extremely low height) and move the moistener, simultaneously or not, so that the monomer is transported by capillarity over the portions already> polymerized workpiece this ensures both a correct wetting and excellent flatness of the liquid (so no scraping no wave, no drag), ie virtually no relaxation time (see Figure 7).

De plus l'épaisseur minimale des couches est particulièrement faible par rapport au procédé traditionnel on peut raisonnablement fabriquer sur une machine industrielle utilisant ce dispositif des couches de 25 micromètres d'épaisseur, alors que les machines actuelles ne descendent pas en dessous de 100 micromètres. Moreover the minimum thickness of the layers is particularly low compared to the conventional method can reasonably produce on an industrial machine using this device layers 25 microns thick, whereas the current machines do not go below 100 micrometers. A titre expérimental, des couches de 5 micromètres ont été effectivement réalisées avec ce dispositif lors de tests de faisabilité. As an experiment, layers of 5 microns were actually performed with this device during feasibility tests. Cela signifie que le procédé relatif à l'invention permet la réalisation de pièces ayant un état de surface bien meilleur que par les procédés antérieurs : "l'effet d'escalier" induit par une fabrication par couches est d'autant plus réduit que les couches sont fines. This means that the method relating to the invention allows the production of parts having a much better surface finish than prior methods: the "staircase effect" induced by manufacturing by layers is much smaller than the layers are thin.

La limite de finesse accessible grâce à un balayage par mouilleur n'est plus liée à des problèmes de guidage mécanique, mais plutôt à la structure moléculaire du monomère, c'est à dire que cette limitation est pratiquement négligeable par rapport aux autres paramètres du procédé (profondeur polymérisée, etc ...). The fineness limit accessible through a scanning moistener is no longer bound to mechanical guidance problems, but rather to the molecular structure of the monomer, that is to say that this restriction is practically insignificant compared to the other process parameters (polymerized depth, etc ...). En effet, la liaison entre le bras mécanique situé au dessus du liquide et la partie solide en contact avec celui-ci est rendue extrêmement souple de par la nature du film, un guidage de faible qualité suffisant largement dans la mesure où il assure simplement un contact permanent de ltextrêmité inférieure du film avec le liquide et la non pénétration du bras mécanique dans le liquide. Indeed, the connection between the mechanical arm located above the liquid and the solid portion in contact therewith is made extremely flexible due to the nature of the film, a sufficient low quality guidance largely to the extent that it just ensures ltextrêmité lower permanent contact of the film with the liquid and the non-penetration of the mechanical arm in the liquid.

Cette souplesse mécanique offre également l'avantage de ne pas provoquer des dommages à la pièce lorsque des aspérités de faible dimension (liées aux déformations induites par le retrait ou à l'insertion de charges ou pièces mécaniques au sein de la pièce lors de sa création) apparaissent au-dessus de la dernière couche formée. This mechanical flexibility also offers the advantage of not causing damage to the workpiece when low dimensional asperities (related to deformations induced by removal or insertion of loads or mechanical parts in the room when created ) appear above the last formed layer.

De plus, la rigidité de ce bras mécanique peut être très faible, offrant ainsi la possibilité d'utiliser des matériaux peu onéreux et légers, et donc une motorisation également peu onéreuse. In addition, the rigidity of the mechanical arm can be very low, thus offering the possibility of using inexpensive and lightweight, and thus drive also inexpensive.

Ajoutons que par principe, le "mouilleur" ne provoque que de très faibles perturbations de la surface de la résine, ce qui permet des vitesses de balayage efficaces nettement plus grandes que les limites techniques engendrées par l'utilisation de racleurs ( rigides ou semi-rigides). Let us add that in principle, the "damping" causes only very low disturbance of the surface of the resin, allowing the effective scanning speed significantly larger than the technical limitations caused by use of scrapers (rigid or semi- rigid). Etant donnée la nature des phénomènes physiques mis en jeu, cette vitesse limite de balayage est pratiquement indépendante de l'épaisseur de la couche à réaliser, ainsi que, dans une moindre mesure, de la viscosité de la résine. Given the nature of the physical phenomena into play, this scan limit speed is substantially independent of the thickness of the layer to be produced, as well as, to a lesser extent, the viscosity of the resin. Sachant que l'un des problèmes fondamentaux de ce procédé réside dans le fait que, sous l'effet du retrait dû à la solidification , la pièce subit des déformations globales liées à l'apparition de tensions internes, on conçoit aisément l'avantage du mouilleur : le retrait diminue notablement lorsqu'on utilise des résines de forte viscosité (qui présentent généralement un faible retrait à la polymérisation), résines qui jusqu'alors ont été abandonnées du fait des temps de mise en place des couches prohibitifs qu'elles induisaient. Knowing that a fundamental problem of this method lies in the fact that, under the effect of shrinkage due to the solidification, the piece undergoes global deformations related to the appearance of internal stresses, it is readily apparent the advantage of the moistener: removing substantially decreases when using higher viscosity resins (which typically have a low polymerization shrinkage) resins which hitherto have been abandoned due to time of implementation prohibitive layers that induce .

A ce stade de la présentation, nous pouvons donc affirmer que le fait de procéder à une mise en place des couches par l'intermédiaire d'un "mouilleur" présente les avantages suivants par rapport à l'art antérieur At this point in the presentation, we can affirm that to make an introduction layers via a "dampener" has the following advantages over the prior art
- gain de temps de mise en place des couches, dû à - time saving installation of layers, due to
- l'amplitude du mouvement de la plate-forme (ou de - the amplitude of the movement of the platform (or
la surface de la résine) limitée à sa valeur the surface of the resin) at its limited value
minimale, c'est à dire l'épaisseur de couche, ce minimum, i.e. the thickness of layer,
mouvement pouvant de plus être réalisé en "temps movement can be made more "time
masqué" pendant celui du mouilleur masked "during the Moistener
- vitesse de balayage maximale sensiblement plus - maximum scan rate significantly
grande great
- temps de relaxation des déformation de la surface - relaxation times of deformation of the surface
pratiquement annulés practically canceled
- possibilité de réaliser des couches très fines (25 - possibility of making very thin layers (25
micromètres au lieu de 100) sans augmentation du temps micrometers instead of 100) without increasing time
de mise en place of implementation
- possibilité d'utiliser des résines à faible retrait - possibility to use resins of low shrinkage
(en général très visqueuses) sans augmentation (Usually highly viscous) without increasing
prohibitive du temps de mise en place des couches prohibitive of up layering time
- annulation complète du "problème des bols" - Full cancellation of "bowls problem"
précédemment décrit previously described
Contrairement au racleur, le mouilleur, du fait de sa grande souplesse, peut conduire à des inconvénients mineurs pour les mouvements nécessitant un changement de direction (cf figure 8) . Unlike the scraper, the dampener, because of its flexibility, can result in minor inconveniences for movements that require a change of direction (see Figure 8). I1 est intéressant, en effet, d'effectuer un balayage dans un sens pour une couche, puis dans l'autre pour la suivante, etc . I1 is interesting, indeed, to scan in one direction for one layer, then another for the next and so on. .. L'intéret d'un tel mouvement est simplement de limiter l'amplitude de la course du dispositif pour gagner du temps. .. The interest of such a movement is simply to limit the amplitude of the race of the device to save time. Corail est possible que le retournement du film provoqué par l'inversion du mouvement du bras mécanique puisse provoquer une déformation locale de la surface liquide, qu'il est souhaitable d'éviter. Coral is possible that the reversal of the film caused by the reversal of movement of the mechanical arm can cause local deformation of the liquid surface, it is desirable to avoid. Pour pallier à ce problème, on pourra avantageusement profiter du temps de balayage laser (solidification de la couche venant d'être mise en place) pour que le bras mécanique effectue un trajet de retour à la position de départ suivant un chemin extérieur à la surface de travail, ledit chemin pouvant avantageusement se présenter sous forme de gouttière (cf figure 9) contenant de la résine et communiquant avec la cuve proprement dite. To overcome this problem, one may advantageously use laser scanning time (solidification of the layer coming to be set up) so that the mechanical arm makes a return path to the starting position following a path external to the surface working, said path may advantageously be in the form of eaves (see Figure 9) containing resin and communicating with the tank proper. Cette solution a pour avantage d'éviter l'inversion du sens de balayage du mouilleur, mais elle implique une ergonomie de machine mal optimisée. This solution has the advantage of avoiding the inversion of the scanning direction of the dampener, but it involves a poorly optimized ergonomic machine. Une autre solution consiste à utiliser un film replié en forme de U (cf figure 10) qui permet de rendre le mouilleur symétrique, limitant ainsi les effets néfastes de retournement d'un film simple. Another solution is to use a film folded in a U-shape (see Figure 10) which allows to make the symmetrical damping, limiting the adverse effects of reversal of a single film. Il peut être également avantageux à cet effet de réduire la longueur de contact du film avec le liquide, sans toutefois perdre l'avantage cité plus haut concernant la facilité de mise en oeuvre du guidage mécanique. It may also be advantageous for the purpose of reducing the contact length of the film with the liquid without losing the advantages cited above regarding the ease of implementation of the mechanical guidance.

Un autre problème conséquent à l'emploi d'un mouilleur peut également survenir lorsque la partie solidifiée à recouvrir représente une, importante fraction de la surface de travail; Another problem therefore the use of a dampener may also occur when the solidified part to be coated is one significant portion of the work surface; il s'agit de ce que nous appellerons le problème de '1l'alimentation en liquide". En effet, on conçoit aisément que dans le cas extrême où la partie solidifiée représente la totalité de la surface de travail, le mouilleur ne pourra pas assurer complètement sa fonction étant donné qu'il ne fait que répartir le volume de liquide situé en surface à l'extérieur des surfaces polymérisées (qui est nul dans ledit cas extrême). Il faut donc prévoir des situations où le problème de l'alimentation en liquide peut devenir prohibitif. Nous proposons donc dans la suite un certain nombre de solutions qui permettent de s'en affranchir. this is what we call the problem of liquid in 1l'alimentation. "Indeed, it is readily apparent that in the extreme case where the solidified part represents the whole of the work surface, the dampener can not ensure completely its function since it only distribute the volume of liquid surface located outside polymerized surfaces (which is zero in said extreme case). It is therefore necessary to provide situations where the power problem in liquid may become prohibitive. We therefore propose the following a number of solutions to break free.

On pourrait imaginer une première solution consistant à alimenter le mouilleur en résine par un dispositif extérieur, tout au long de son trajet. One could imagine a first solution of feeding the dampening resin by an external device, throughout its path. La réalisation d'un tel dispositif se heurte à différentes difficultés techniques The realization of such a device is facing various technical difficulties
- problème d'écoulement de la résine (perte de charge) - flow problem of the resin (pressure drop)
au sein du dispositif d'alimentation du mouilleur; within the moistener feed device;
- problème de régulation de la quantité de liquide à - regulation problem of the amount of liquid
fournir au mouilleur; provide the moistener;
- problème de régulation du niveau du liquide dans la - regulation problem of liquid level in the
cuve; tank;
- etc ... - etc ...

La présente invention est caractérisée par le fait que, par souci de simplification, le "mouilleur" utilisé ne nécessite pas d'alimentation en liquide pour remplir sa fonction. The present invention is characterized by the fact that, for simplicity, the "dampening" used does not require liquid supply to fulfill its function. Nous donnons ici des moyens d'y parvenir. Here we give the means to achieve it.

Tout d'abord, il est intéressant d'effectuer un balayage par le mouilleur tel que la surface balayée soit supérieure à la surface de travail (cf figure 11), ce qui permet d'une part de réduire l'inconvénient de l'alimentation en liquide, et d'autre part de reporter les perturbations éventuelles dues aux effets de bords (extrêmités des mouilleurs) en dehors de la surface de travail. Firstly, it is advantageous to perform a scan by the dampener as the swept area is higher than the working surface (see Figure 11), allowing on the one hand to reduce the power drawback liquid, and secondly to postpone any disturbances due to the effects of edges (ends of the dampeners) outside the working area. On pourra avantageusement donner au bras mécanique une forme non rectiligne de type concave par exemple, pour tirer parti de manière optimale de l'apport de liquide potentiel offert par la partie de la surface balayée par le mouilleur externe au champ de travail. May advantageously provide the mechanical arm a non-rectilinear shape of concave type for example, to take optimum advantage of potential fluid input provided by the portion of the surface swept by the external dampening to the working field. Il est également avantageux dans ces conditions de donner à la cuve une forme évasée dans sa partie supérieure (cf figure 11) pour permettre d'avoir une grande surface de liquide sans pour autant augmenter substantiellement la quantité de résine (investissement de départ assez lourd) nécessaire pour remplir ladite cuve. It is also advantageous in these circumstances to give the tank a flared shape in its upper part (see Figure 11) to afford a large liquid surface without substantially increasing the amount of resin (quite heavy initial investment) required to fill said vessel.

A cette première solution peut s'ajouter un balayage effectué par au moins deux mouilleurs successifs (cf figure 12). To this first solution can be added a scan performed by at least two successive dampener (cf Figure 12). L'avantage est double : risque de non recouvrement de la pièce divisé par au moins deux, et atténuation des défauts résiduels de planéité après le passage du premier mouilleur. The advantage is two-fold: collection risk of the workpiece divided by at least two, and mitigation of residual flatness defects after passage of the first washer.

De plus, toujours pour s'affranchir du problème de l'alimentation en liquide, le mouilleur pourra être composé de plusieurs films souples séparés par une ou plusieurs interfaces de résine maintenue par capillarité (cf figure 13). Moreover, always to get free of the liquid supply problem, the moistener may be composed of several flexible films separated by one or more resin interfaces maintained by capillary action (see Figure 13).

Suivant cette même solution, des variantes peuvent consister à utiliser pour le (ou les) films des matériaux capables d'absorber de la résine, comme par exemple des fibres tressées ou non. Following this same solution, alternatives may include use for (or) film material capable of absorbing the resin, such as braided fibers or not.

Enfin, en plus des solutions relatives au mouilleur en lui-même, on pourra avantageusement recourir à une modification radicale des procédés antérieurs. Finally, in addition to solutions relating to dampener itself, can advantageously use a radical modification of previous methods. En effet, le problème de "l'alimentation en liquide" devient critique lorsque l'une au moins des couches à solidifier présente une zone connexe de grande surface. Indeed, the problem of "liquid feed" becomes critical when at least one layer to solidify present a related area of ​​large area. Ce problème peut être contourné en procédant à une décomposition originale du volume occupé par la (ou des) pièce(s) à fabriquer. This problem can be circumvented by performing an original decomposition of the volume occupied by the (or) room (s) to manufacture.

La méthode classique dans les procédés de fabrication d'objets par couche consiste à décomposer l'objet en couches horizontales parallèles successives (cf figure 14). The conventional method in the methods of making articles by layer consists in decomposing the object in successive horizontal layers parallel (see Figure 14). Ici, on souhaite plutôt le diviser en volumes élémentaires dont la face supérieure est plane et horizontale. Here, rather we want to divide it into elementary volumes whose upper surface is flat and horizontal.

La phase de fabrication, après cette division en volumes élémentaires, comportera les étapes suivantes The manufacturing phase, after this division into elementary volumes, include the following steps
(1) Classer lesdits volumes élémentaires par ordre (1) Sort by said elementary volumes order
croissant d'altitude de leur face supérieure, increasing altitude of the upper side,
définissant ainsi une suite de plans horizontaux thereby defining a series of horizontal planes
d'altitude croissante of increasing altitude
(2) Faire coïncider ,le niveau du liquide avec le premier (2) Align the liquid level with the first
plan de la suite de plans définis dans l'étape (1) plane of the following planes defined in step (1)
(3) Solidifier par phototransformation du liquide chaque (3) Solidifying by phototransformation of liquid each
volume élémentaire dont la face supérieure correspond volume element whose upper face corresponds
à l'altitude du plan sélectionné dans l'étape (2) the altitude of the map selected in step (2)
(4) Recouvrir de liquide le ou tous les volumes (4) Cover the liquid or all volumes
élémentaires venant juste d'être solidifié(s) Elementary just been solidified (s)
(5) Faire coïncider le niveau du liquide avec le plan (5) Align the fluid level with the plan
suivant de la suite de plans définis dans l'étape (1) following the sequence of planes defined in step (1)
(6) Solidifier par phototransformation du liquide chaque (6) solidifying the liquid by phototransformation each
volume élémentaire dont la face supérieure correspond volume element whose upper face corresponds
à l'altitude du plan sélectionné dans l'étape (5) the altitude of the map selected in step (5)
(7) Répéter les opérations (4), (5) et (6) jusqu a ce que (7) Repeat steps (4), (5) and (6) UNTIL
les volumes élémentaires soient tous solidifiés. elementary volumes are all solidified.

Le découpage en volumes élémentaires peut être réalisé de manière à limiter considérablement la surface des zones à solidifier, celles-ci étant alors solidifiées de manière fragmentée en plusieurs étapes successives (cf. figure 15) entrecoupées par un balayage du mouilleur afin d'obtenir le recouvrement par le liquide des zones solidifiées. The division into elementary volumes can be achieved so as to significantly reduce the surface areas to be solidified, the latter then being solidified fragmented in several successive stages (see Figure 15) interspersed by a moistener scanning to obtain the recovery by the liquid solidified zones.

Avantageusement, les zones solidifiées dans chacune desdites étapes successives seront disjointes afin d'offrir la possibilité au liquide de circuler entre ces zones. Advantageously, the solidified zones in each of said successive steps are disjointed to provide the possibility for fluid to flow between these areas. On pourra par exemple effectuer des découpages de type bandes (cf. May for example perform tape-like cutouts (cf.

figure 15) ou damier (cf. figure 17). FIG 15) or checkerboard (cf. Figure 17).

I1 est clair que par un tel procédé, il n'est pas possible de réaliser des pièces comportant des faces horizontales de grande dimension parfaitement planes sans se retrouver dans la situation délicate mentionnée ci-dessus I1 is clear that by such a method, it is not possible to produce parts having horizontal faces of large perfectly flat without ending up in the difficult position mentioned above
Par contre, étant données les très faibles épaisseurs de couche que l'on peut facilement obtenir par l'utilisation d'un mouilleur, le défaut de planéité consécutif à une solidification fragmentée par blocs d'altitude différentes peut être limité en amplitude, de façon à rendre pratiquement imperceptible la rugosité d'une face plane (cf. figure 15). For against, given the very small layer thicknesses which can be easily obtained through the use of a dampener, the fault consecutive flatness solidification fragmented by different altitude blocks can be limited in amplitude, so to render virtually imperceptible the roughness of a planar surface (see Figure 15).

De plus, si toutefois on désire obtenir des faces horizontales de grande surface sans rugosité notable, il est possible de réaliser une couche de finition sur la partie inférieure, rugueuse, affin d'éliminer les défauts de planéité (cf figure 16). Moreover, if, however, are desired horizontal faces of large area without significant roughness, it is possible to realize a top coat on the bottom, rough, in order to eliminate unevenness (see Figure 16). On se retrouve alors face au problème initial "d'alimentation en liquide" (grande surface connexe à recouvrir), limité toutefois à la couche de finition. See you then face the initial problem "liquid feed" (large connected surface covering), however, limited to the topcoat. Il est clair qu a la couche suivante, un recouvrement parfait sera peu probable, celui-ci sera par contre obtenu quelques étapes plus tard (plusieurs passages du mouilleur). It is clear that in the next layer, a perfect recovery is unlikely it will be against a few steps later obtained (several passages dampener).

En résumé, nous voyons que l'utilisation de mouilleurs présente de nombreux avantages, et qu'un découpage particulier du volume à polymériser non plus en couches mais en volumes élémentaires de profondeur variable à face supérieure plane et horizontale permet d'employer ces mouilleurs de façon simple (pas de dispositif complexe d'alimentation et de régulation de niveau de liquide) et fiable (sans risque de "démouillage"). In summary, we see that the use of many advantages dampeners, and that a special cutting volume to polymerize either in layers but in elementary volumes of varying depth to flat and horizontal top allows to use these dampeners simple (no complex power device and liquid level control) and reliable (no risk of "de-wetting").

La description qui va suivre en regard des dessins annexés exposera plus en détail les inconvénients des systèmes clmassiques et comment l'invention peut être réalisée. The following description in the accompanying drawings exhibiting greater detail the disadvantages of clmassiques systems and how the invention can be achieved.

Figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Figure 1 schematically shows an embodiment of the device according to the invention.

Figure 2 représente la difficulté d'obtenir un recouvrement par le liquide des parties venant d'être solidifiées. 2 shows the difficulty of obtaining a recovery by the liquid portions from being solidified.

Figure 3 sont représentées les étapes de mise en place d'une couche de liquide plane sur la partie de la pièce déjà solidifiée. Figure 3 are shown the steps of establishing a planar liquid layer on the portion of the part already solidified.

Figure 4 illustre les inconvénients liés à l'emploi d'un racleur rigide mal guidé mécaniquement. 4 illustrates the drawbacks associated with the use of a rigid scraper misguided mechanically.

Figure 5 montre que l'emploi d'un racleur semi-rigide peut limiter le risque décrit figure 4. Figure 5 shows that the use of a rigid scraper can limit the risk described in FIG 4.

Figure 6 illustre le "problème des bols". Figure 6 illustrates the "bowls of the problem."

Figure 7 illustre l'innovation relative au procédé revendiqué. Figure 7 illustrates the innovation concerns the claimed process.

Figure 8 illustre le risque de provoquer une déformation locale du liquide lors de l'inversion du sens de balayage d'un mouilleur. 8 illustrates the risk of causing a local deformation of the liquid upon reversal of the scanning direction of a moistener.

Figure 9 illustre un dispositif permettant d'éviter l'inversion du sens de balayage du film. Figure 9 illustrates a device for preventing the reversal of the scan direction of the film.

Figure 10 illustre une solution consistant à utiliser un film en forme de U. Figure 10 illustrates a solution of using a film form of U.

Figure 11 illustre un dispositif permettant d'effectuer un balayage particulier par le mouilleur. Figure 11 illustrates a device for performing a particular scan by the moistener.

Figure 12 illustre un balayage effectué par plusieurs mouilleurs successifs. Figure 12 illustrates a scanning conducted by several successive dampener.

Figure 13 illustre un dispositif permettant de profiter de la tension superficielle du liquide pour s'affranchir du problème de l'alimentation en liquide. Figure 13 illustrates a device for use of the surface tension of the liquid to overcome the liquid supply problem.

Figure 14 représente les étapes sucessives de création d'une pièce par le procédé classique. Figure 14 shows the sucessives steps of creating one piece by the conventional method.

Figure 15 représente les étapes successives de création d'une pièce par un procédé consistant à solidifier des volumes allongés (bandes). Figure 15 shows the successive steps of creating a part by a method of solidifying elongate volumes (bands).

Figure 16 montre comment on peut obtenir une planéité convenable à la suite des opérations décrites dans la figure 15. Figure 16 shows how one can obtain a suitable flatness as a result of the transactions described in Figure 15.

Figure 17 représente les étapes successives de création d'une pièce, consistant à solidifier des volumes non allongés Figure 17 shows the successive steps of creating a part, of solidifying non-elongated volumes
La figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. FIG 1 shows schematically an embodiment of the device according to the invention.

Sur la figure 1, est représenté un système de mémoires 1, disposé à la sortie d'un ordinateur non représenté, qui a été utilisé pour déterminer par la méthode CAO, les caractéristiques géométriques d'une pièce. In Figure 1 there is shown a memory system 1, disposed at the output of a not shown computer, which was used to determine by the CAD method, the geometric features of a workpiece. Un générateur de lumière 2 est connecté à la sortie du système 1 à travers un circuit de traitement 3 et émet un rayonnement 4. A light generator 2 is connected to the output of the system 1 through a processing circuit 3 and emits radiation 4.

Le rayonnement 4 est mis en forme par un système optique 7 puis est défléchi par un autre système optique 8 sur une portion 9 de la surface du liquide 5, contenu dans une cuve 6. The radiation 4 is shaped by an optical system 7 and is then deflected by a further optical system 8 on a portion 9 of the liquid surface 5, contained in a tank 6.

Un système motorisé 9bis, relié à 3 permet de commander 7 et 8. 9bis a motorized system, connected to 3 is used to control 7 and 8.

Le dispositif comporte en outre un système mécanique 10, commandé par un système motorisé 11, relié à 3, qui permet de mouvoir un plateau 12 dans le liquide, par l'intermédiaire d'une pièce mécanique 13 assurant une liaison rigide entre 10 et 12. The device further comprises a mechanical system 10, controlled by a motorized system 11, connected to 3, which allows to move a tray 12 into the liquid, via a mechanical part 13 providing a rigid connection between 10 and 12 .

Un autre système mecanique 14, commandé par un système motorisé 15, relié à 3, permet de mouvoir un racleur 16 parallèlement à la surface du liquide. Another mechanical system 14, controlled by a motorized system 15, connected to three makes it possible to move a scraper 16 parallel to the liquid surface.

Sur cette figure, on peut apercevoir un objet 17 en cours de fabrication. In this figure, you can see an object 17 during manufacture. Cette fabrication est réalisée par répétition des opérations suivantes This production is carried out by repeating the following operations
- solidification de la couche en cours par balayage du - solidification of the current layer by scanning the
faisceau lumineux 4 à la surface du liquide, light beam 4 to the liquid surface,
- mise en place d'une nouvelle couche de liquide au - implementation of a new liquid layer
dessus de la couche venant d'être solidifiée. above the layer from being solidified.

Sur la figure 2 est représentée la difficulté d'obtenir un recouvrement par le liquide des parties venant d'être solidifiées. In Figure 2 is shown the difficulty of obtaining a recovery by the liquid portions from being solidified. L'étape A représente la situation juste après solidification partielle d'un couche. Step A is the situation just after partial solidification of a layer. La partie venant d'être solidifiée 18 sous l'action de la lumière à partir de la surface 20 du liquide 5 adhère aux couches solidifiées antérieurement 19. Part from being solidified 18 under the action of light from the surface 20 of the liquid 5 adheres to the previously solidified layers 19.

L'étape B représente la situation après un mouvement relatif de la pièce en cours de création (18 + 19) par rapport à la surface 20 du liquide, effectué verticalement, d'amplitude égale à l'épaisseur désirée "e" de la couche suivante. Step B represents the situation after a relative movement of the setting part being (18 + 19) with respect to the surface 20 of the liquid, carried vertically, of amplitude equal to the desired thickness "e" of the layer next. On constate que le liquide 5 n'arrive pas à recouvrir 18 pour des raisons de problèmes de tension interfaciale (mouillabilité insuffisante). It is noted that the liquid 5 can not cover 18 for reasons of interfacial tension problems (poor wettability). Un volume mort W apparait, ne permettant plus la bonne poursuite des opérations. A dead volume W appears, not allowing the smooth continuation of operations.

Sur la figure 3 sont représentées les étapes de mise en place d'une couche de liquide plane sur la partie de la pièce déjà solidifiée, permettant de s'affranchir du problème illustré par la figure 2. In FIG 3 are shown the implementation of steps a planar liquid layer on the portion of the part already solidified, allowing to overcome the problem illustrated by Figure 2.

L'étape A montre un mouvement relatif de la pièce (18 + 19) avec la surface 20 du liquide 5, d'amplit faisant intervenir des écoulements provoqués par les forces de gravité. Step A shows a relative movement of the workpiece (18 + 19) with the surface 20 of the liquid 5, to amplit involving flows caused by the forces of gravity.

Après recouvrement, le mouvement est inversé de manière à positionner la pièce à l'altitude adéquate permettant d'obtenir l'épaisseur désirée de la couche. After recovery, the movement is reversed to position the workpiece at the proper altitude for obtaining the desired thickness of the layer.

L'étape B montre la forme des déformations de la surface, 21 du liquide consécutifs au mouvement d'aller-retour décrit ci-dessus (page??, lignes ??). Step B shows the shape of the deformations of the surface 21 of consecutive liquid movement roundtrip described above (page ??, ?? lines). Afin d'atteindre la planéité de surface 22 désirée, il est nécessaire d'attendre que le liquide se stabilise, ce temps étant d'autant plus important que l'on désire réaliser des couches fines. To achieve the desired flatness of 22 surface, it is necessary to wait until the liquid stabilizes, this time being all the more important that we desired to produce thin layers.

L'étape C montre l'action d'un racleur rigide 23 se déplaçant de manière à provoquer des écoulements forcés ayant pour conséquence une sensible réduction des déformations de surface citées ci-dessus. Step C shows the action of a rigid scraper 23 moving so as to cause forced flow which results in a significant reduction in surface deformations mentioned above. La ligne 21 bis rappelle la forme prise par la surf ace du liquide à la fin de l'étape B. The line 21a recalls the shape taken by the surf ace of the liquid at the end of step B.

L'étape D enfin montre les déformations résiduelles de la surface Step D finally shows residual strain of the surface
- 25 : en amont et en aval du racleur, - 25: upstream and downstream of the scraper,
- et 24 : vague de faible amplitude laissée au dessus - and 24: left wave of small amplitude over
des parties solidifiées. of solidified portions.

Par conséquent ce procédé de mise en place d'une couche fait intervenir plusieurs phases distinctes, au cours desquelles les forces mises en jeu sont essentiellement liées à l'action de la gravité et à des écoulements forcés provoqués par une interaction liquide / solide, la tension superficielle du liquide ayant des effets négligeables par rapport aux autres phénomènes physiques mis en jeu. Therefore this implementation method of a layer involves several distinct phases, during which the forces involved are mainly related to the action of gravity and forced flow caused by a liquid / solid interaction, surface tension of the liquid having negligible effects compared to other physical phenomena involved.

La figure 4 illustre les inconvénients liés à l'emploi d'un racleur rigide mal guidé mécaniquement. 4 illustrates the drawbacks associated with the use of a rigid scraper misguided mechanically. Lorsque le guidage n'est pas assez précis pour respecter la trajectoire idéale donnée par le chemin I, il peut se présenter des situations telles que le racleur rigide 23 entre en contact (point 26) avec la pièce, au risque de provoquer par exemple l'arrachement d'une partie 27 de celle-ci. When the guide is not accurate enough to meet the ideal trajectory provided by the path I, there may be situations such as the rigid scraper 23 comes into contact (point 26) with the part, as this will cause for example pullout part 27 thereof.

La figure 5 montre que l'emploi d'un racleur semi-rigide 28 peut limiter le risque décrit figure 4. On constate en effet que pour cause de mauvais guidage mécanique (chemin Il au lieu du chemin I), lorsqu'un racleur semi-rigide entre en contact avec la pièce, il se déforme (28 bis) sans l'endommager. 5 shows that the use of a rigid scraper 28 may limit the risk described in FIG 4. It is noted in fact that due to poor mechanical guide (It path instead of the path I), when a scraper semi -rigide comes into contact with the workpiece, it deforms (28a) without damaging it. , ,
La figure 6 illustre le "problème des bols" cité plus haut Figure 6 illustrates the "bowls problem" cited above
L'étape A montre la situation après le mouvement d'allerretour décrit dans la figure 3 (étapes A et B) pour une pièces 29 possédant la forme d'un puits fermé, ou d'un U si l'on se contente d'une représentation en deux dimensions. Step A shows the situation after the movement of roundtrip described in Figure 3 (steps A and B) for a room 29 having the shape of a closed well, or U if one is content of a two-dimensional representation. Le retour à la planéité 22 de la surface de liquide 20 déformée impose des écoulement ne pouvant se produire que dans les zones 30 et 31. The return to the flatness 22 of the liquid surface 20 deformed imposes no flow can occur only in the 30 and 31 zones.

L'épaisseur de liquide restant faible (de l'ordre de e) dans ces zones, la vitesse d'écoulement du liquide est très limitée, et donc le ménisque ne peut pas disparaitre rapidement. The remaining low liquid thickness (of the order of e) in these areas, the liquid flow speed is very limited, and therefore the meniscus can not disappear quickly.

L'étape B de cette figure illustre le fait que le passage d'un racleur 23 dans une telle situation provoque des mouvements de liquide essentiellement confinés dans le volume Step B of this figure illustrates the fact that the passage of a scraper 23 in such a situation causes liquid movement essentially confined to the volume
V. Par conséquent, comme le montre l'étape C, le ménisque présent à l'étape A ne peut pas être complètement réduit par le passage d'un racleur. V. Therefore, as shown in step C, this meniscus in step A can not be completely reduced by the passage of a scraper. La ligne 20bis rappelle la situation à l'étape A. 20bis line recalls the situation at step A.

La figure 7 illustre l'innovation relative au procédé revendiqué. 7 illustrates the innovation concerns the claimed process. Le recouvrement s'effectue tout d'abord par un mouvement relatif de la surface de résine par rapport à la pièce d'amplitude e égale à l'épaisseur de la couche désirée. Recovery is initially effected by a relative movement of the resin surface with respect to an amplitude part equal to the thickness of the desired layer.

La situation est alors similaire à celle décrite par l'étape B de la figure 2; The situation is then similar to that described in step B of Figure 2; c'est ce que représente l'étape A de la figure 7. Le recouvrement de la partie déjà polymérisée (18 + 19) est obtenu par la mise en mouvement d'un bras mécanique 32 parallèlement à la surface du liquide 20, lequel bras entraine un film souple 33 dont la partie inférieure repose sur la surface du liquide. this is what is shown in step A of FIG 7. The recovery of the already cured part (18 + 19) is obtained by the actuation of a mechanical arm 32 parallel to the liquid surface 20, which arm leads to a flexible film 33, the lower part rests on the surface of the liquid. Les étapes successives B et C montrent comment, grâce à la tension superficielle du liquide, ledit film permet de vaincre les problèmes de mouillabilité illustrés par la figure 2. The successive steps B and C show how, through the surface tension of the liquid, said film overcomes the problems of wettability illustrated in Figure 2.

La situation à l'étape C illustre également le faible écart à la planéité 34 après passage du mouilleur, contrairement aux déformations 24 et 25 (de la figure 3) induites par l'utilisation d'un racleur. The situation in step C also illustrates the low deviation from flatness 34 after passage of the moistener, unlike the deformations 24 and 25 (Figure 3) induced by the use of a scraper.

La figure 8 illustre le risque de provoquer une déformation locale duliquide lors de l'inversion du sens de balayage d'un mouilleur. 8 illustrates the risk of causing a local deformation duliquide upon reversal of the scanning direction of a moistener. Lorsque le bras effectue le changement de sens de déplacement, le film souple 33 se. When the arm performs the change of direction of movement, the flexible film 33.

retourne progressivement, laissant derrière lui une déformation de la surface 35. returns progressively, leaving behind a deformation of the surface 35.

La figure 9 illustre un dispositif permettant d'éviter l'inversion du sens de balayage du film. Figure 9 illustrates a device for preventing the reversal of the scan direction of the film. La surface utile S du liquide situé au dessus de la cuve est balayée par le mouilleur (composé du bras mécanique 32 et du film 33) par un mouvement lui permettant de passer de la position I à la position II. The effective area S of the liquid situated above the vessel is swept by the moistener (compound of the mechanical arm 32 and the film 33) by a movement enabling it to move from position I to position II. Durant le temps de solidification de la couche venant ainsi d'être formée, le mouilleur effectue un mouvement de retour à la position I (positions successives III, IV, V) en balayant la surface T du liquide contenu dans une gouttière 36 en forme de boucle. During the solidification time of the layer thus newly formed, the moistener makes a return movement to the position I (successive positions III, IV, V) by scanning the surface T of the liquid contained in a groove 36 shaped loop. La profondeur q de la gouttière 36 est avantageusement plus faible que celle p de la cuve 6, ce qui limite la quantité de liquide présente dans ladite gouttière. Q depth of the gutter 36 is preferably lower than p of the tank 6, which limits the amount of liquid present in said gutter.

La figure 10 illustre une solution consistant à utiliser un film en forme de U 37 afin de limiter les éventuels problèmes dus à une inversion de sens du mouvement du mouilleur : lorsque l'on passe du sens I au sens II, la partie de film située entre les points 38 et 39 reste toujours en contact avec le liquide, ce qui fait que le problème lié au retournement du film (cf. fig 8) est évité. 10 illustrates a solution of using a U-shaped film 37 in order to limit potential problems due to a reversal of direction of movement of the dampener: when changing the direction I to the direction II, the film portion between points 38 and 39 always remains in contact with the liquid, so that the problem with the reversal of the film (see fig 8) is avoided.

La figure 11 illustre un dispositif permettant d'effectuer un balayage par le mouilleur tel que la surface balayée SB soit supérieure à la surface de travail SV. Figure 11 illustrates a device for performing a scan by the dampener as the scanned surface SB is greater than the SV work surface. Sur la vue de face est illustrée la forme évasée de la cuve conduisant à deux profondeurs de liquide p et q. On the front view illustrated is the flared shape of the tank resulting in two liquid depths p and q.

La figure 12 illustre un balayage effectué par plusieurs mouilleurs successifs. 12 illustrates a scanning conducted by several successive dampener.

La figure 13 illustre un dispositif permettant de profiter de la tension superficielle du liquide pour s'affranchir du problème de l'alimentation en liquide cité plus haut. 13 illustrates a device for use of the surface tension of the liquid to overcome the power problem cited above liquid. Le mouilleur est constitué de plusieurs films 40, 41, 42, 43 et 44 attachés à un même bras mécanique 32, entre lesquels une réserve de liquide 45 est maintenue par capillarité. The moistener is composed of several films 40, 41, 42, 43 and 44 attached to the same mechanical arm 32, between which a liquid reservoir 45 is maintained by capillary action.

La figure 14 représente une pièce à réaliser PIE, de forme parallélépipédique et ayant une grande surface dans le plan 14 shows a part to be produced PIE, of parallelepipedal shape and having a large area in the plane
XY. XY. Les étapes successives de création de cette pièce par le procédé classique, c'est à dire par empilement de couches horizontales successives sont représentées par les étapes A à The successive steps of creation of this part by the conventional method, i.e. by stacking successive horizontal layers are represented by steps A to
D. La vue de dessus montre pour chaque étape la surface solidifiée à recouvrir, on peut constater qu'à chaque étape celle-ci est grande et correspond à la totalité de la surface de la pièce (dans le plan XY correspondant à l'altitude de la couche sélectionnée). D. The top view shows each step the solidified surface to be covered, it can be seen that at each step thereof is large and corresponds to the entire surface of the workpiece (in the XY plane corresponding to the altitude the selected layer).

Remarque : Dans la description des figures 15 à 17, on entend par 1 l'expression "solidifier un volume", le fait de Note: In the description of Figures 15 to 17, mean 1 the term "solidify volume", the fact
"solidifier les parties de la pièces situées dans le "Solidify the parts of the parts located in the
volume". volume".

La figure 15 représente les étapes successives de création d'une pièce par un procédé consistant à solidifier des volumes allongés (bandes). 15 shows the successive steps of creating a part by a method of solidifying elongate volumes (bands). Comme on peut le constater sur les vues de dessus, les surfaces solidifiées à recouvrir sont des fractions de la surface globale de la pièce (XY), disjointes, de manière à faciliter les écoulements de liquide. As can be seen in the top views, the solidified surfaces to be covered are fractions of the overall surface of the workpiece (XY), disjoint, so as to facilitate the liquid flow.

La figure représente un exemple de réalisation de pièce par bandes mais elle ne constitue en aucun cas une généralité. The figure shows an embodiment of part by bands but not in any way constitute a generality.

Sur cette figure sont également indiquées les différentes altitudes H1 ... H4 avec lesquelles il faut faire coïncider le niveau du liquide pour chaque étape. This figure also indicated the different altitudes H1 ... H4 with which it is necessary to align the liquid level for each step. On peut constater sur cette figure que l'épaisseur des bandes solidifiées n'est pas forcément égale à la différence de hauteur Hi - Hi-l séparant deux étapes. It can be seen from this figure that the thickness of the solidified strip is not necessarily equal to the height difference Hi - Hi-between the two stages.

Ainsi, la face supérieure de la pièce pourra présenter des défauts de planéité liés au procédé d'amplitude très faible (H4- H3) même si l'on solidifie des bandes de grande épaisseur. Thus, the upper face of the part may present planarity defects related to the very low amplitude method (H4-H3) even if the solidified strips of greater thickness.

La figure 16 montre comment on peut obtenir une planéité convenable à la suite des opérations décrites dans la figure 15, pour la face supérieure d'une pièce. Figure 16 shows how one can obtain a suitable flatness following the procedures described in Figure 15, for the top side of a room.

La figure 17 représente les étapes successives de création d'une pièce, consistant à solidifier des volumes non allongés. Figure 17 shows the successive steps of creating a part, of solidifying non-elongated volumes.

L'exemple décrit ne constitue en aucun cas une généralité. The example is in no case a generality. On peut constater sur les vues de dessus que les surfaces à recouvrir pour chaque étape représentent à chaque fois une faible fraction de la surface totale de la pièce, ces surfaces. It can be seen that the top views of surfaces to be covered for each stage in each case denote a small fraction of the total area of ​​the piece, these surfaces.

sont disjointes pour permettre une bonne circulation du liquide lors du recouvrement. are disjoint to allow good circulation of the liquid during recovery. On peut constater également que la face supérieure finale n'est pas parfaitement plane. It can also be seen that the final upper face is not perfectly planar.

Par un procédé analogue à celui décrit figure 16 pour corriger les défauts de planéité issus d'une fabrication basée sur le principe décrit par figure 15, on peut corriger les défauts de la fabrication basée sur la figure 17 en ajoutant une couche de finition dont la profondeur en chaque point est judicieusement choisie pour complèter le volume solidifié précédemment. By a method analogous to that described in Figure 16 for correcting unevenness derived from a manufacturing based on the principle described by Figure 15, we can correct the defects of manufacture based on Figure 17 by adding a topcoat which depth at each point is judiciously chosen to complement the previously solidified volume.

Claims (10)

    Revendications claims
  1. 1) Procédé de fabrication d'une ou plusieurs pièce(s) solide(s) tridimensionnelle(s) par phototransformation de liquide, comportant les étapes suivantes 1) A method of manufacturing one or more piece (s) solid (s) three-dimensional (s) by liquid phototransform, comprising the following steps
    (a) Décomposer le volume de la ou des pièces en volumes (A) Decomposing the volume of the part or parts by volume
    élémentaires dont la face supérieure est plane et elementary whose upper face is flat and
    horizontale horizontal
    (b) Classer lesdits volumes élémentaires par ordre (B) classifying said elementary volumes in order
    croissant d'altitude de leur face supérieure, increasing altitude of the upper side,
    définissant ainsi une suite de plans horizontaux thereby defining a series of horizontal planes
    d' altitude croissante of increasing altitude
    (c) Faire coïncider le niveau du liquide avec le premier (C) Align the liquid level with the first
    plan de la suite de plans définis dans l'étape (b) plane of the following planes defined in step (b)
    (d) Solidifier par phototrans format ion du liquide chaque (D) solidifying the liquid by PHOTOTRANS ion size each
    volume élémentaire dont la face supérieure correspond volume element whose upper face corresponds
    à l'altitude du plan sélectionné dans l'étape (c) the altitude of the map selected in step (c)
    (e) Recouvrir de liquide les volumes élémentaires venant (E) liquid Cover elementary volumes from
    juste d'être solidifiés just being solidified
    (f) Faire coïncider le niveau du liquide avec le plan (F) Align the liquid level with the plane
    suivant de la suite de plans définis dans l'étape (b) following the sequence of planes defined in step (b)
    (g) Solidifier par phototransformation du liquide chaque (G) solidifying the liquid by phototransformation each
    volume élémentaire dont la face supérieure correspond volume element whose upper face corresponds
    à l'altitude du plan sélectionné dans l'étape (g) the altitude of the map selected in step (g)
    (h) Répéter les opérations (e), (f) et (g) jusqu'à ce que (H) Repeat steps (e), (f) and (g) until
    les volumes élémentaires soient tous solidifiés. elementary volumes are all solidified.
    caractérisé en ce que l'étape e) est réalisée sans apport extérieur de liquide grâce à la mise en mouvement d'au moins un film mince souple dont la partie inférieure est en contact avec le liquide. characterized in that step e) is carried out without external supply of liquid through the setting in motion of at least one flexible thin film whose lower part is in contact with the liquid.
  2. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le liquide est contenu dans une cuve évasée dans sa partie supérieure. 2) Process according to claim 1 characterized in that the liquid is contained in a flared vessel in its upper part.
  3. 3) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les volumes solidifiés lors de l'une des phases (d) ou (g) sont disjoints. 3) Process according to claim 1 characterized in that the volumes solidified during one of the phases (d) or (g) are disjoint.
  4. 4) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape e) est réalisée par au moins deux fims souples minces distincts mis en mouvement de manière à balayer sucessivement les mêmes endroits. 4) Process according to claim 1 characterized in that step e) is performed by at least two separate thin flexible fims moved so as to scan successively the same places.
  5. 5) Procédé selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que au moins un des films souples minces est constitué de fibres. 5) Process according to claims 1 and 4 characterized in that at least one thin flexible film consists of fibers.
  6. 6) Procédé selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que au moins un des films souples minces est constitué de plusieurs couches de matière capables de retenir le liquide par capillarité. 6) Process according to claims 1 and 4 characterized in that at least one thin flexible film consists of several layers of material capable of retaining the liquid by capillarity.
  7. 7) Procédé selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que au moins un des films souples minces est replié sur lui-même en forme de U. 7) Process according to claims 1 and 4 characterized in that at least one thin flexible film is folded over itself in the form of U.
  8. 8) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7 comprenant au moins un bras mécanique mis en mouvement parallèlement à la surface du liquide auquel est fixé au moins un film souple mince par sa partie supérieure. 8) Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 7 comprising at least one mechanical arm moved parallel to the liquid surface having attached at least one thin flexible film with its upper portion.
  9. 9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que les bras mécaniques effectuent un mouvement parcourant une trajectoire sans inversion du sens de parcours. 9) Device according to claim 8 characterized in that the mechanical arms perform a movement traversing a path without reversing the direction of course.
  10. 10) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que les bras mécaniques effectuent un mouvement parcourant une trajectoire alternativement dans un sens puis dans le sens opposé. 10) Device according to claim 8 characterized in that the mechanical arms perform a movement traversing a path alternately in one direction then in the opposite direction.
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