FR3038095A1 - Procede de dimensionnement de liaison entre une piece et un support, en vue d'une fabrication par fusion selective sur lit de poudre - Google Patents

Abstract

Procédé de dimensionnement d'éléments de liaison (30;31,32,33) reliant une pièce (10) devant être fabriquée par fusion sélective sur lit de poudre à son support (20), dans lequel : S10) On fournit la déformée de la pièce, forme que prend la pièce en fin de fabrication sans support ; S30) On définit le support (20) et les éléments de liaison (30;31,32,33) ; S40) on détermine les forces de maintien de la pièce (F1,F2,F3) qui, lorsqu'elles sont appliquées par le support à la pièce, permettent de ramener la pièce de sa forme déformée à la forme nominale, S50) on fournit un abaque indiquant une force maximale admissible (FMA) pour les éléments de liaison ; S60) à l'aide de l'abaque, on dimensionne les éléments de liaison de telle sorte que les forces de maintien de la pièce (FMP) à supporter par les éléments de liaison soient inférieures à la force maximale admissible (FMA).

Description

1 DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de dimensionnement d'éléments de liaison entre une pièce et un support pour la pièce, pour une pièce devant être fabriquée par fusion sélective sur lit de poudre, dans le cas où 5 la pièce doit être maintenue par un support pendant la fabrication afin d'empêcher qu'elle ne se déforme pour des raisons de dilatations/rétractations thermiques se produisant en cours de fabrication. Elle concerne par extension un procédé de production de pièce par fusion sélective sur lit de poudre. 10 ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Le procédé de fabrication par fusion sélective de lit de poudre permet de réaliser certaines pièces dont la réalisation n'est pas possible ou du moins est difficile, et/ou éventuellement plus coûteuse, à l'aide des 15 méthodes traditionnelles comme la fonderie et/ou l'usinage. En particulier, l'un des intérêts de cette technologie est de permettre la réalisation de pièces de géométrie complexe. Le procédé de fusion sélective sur lit de poudre est un procédé de fabrication par addition de couches successives horizontales. 20 La réalisation d'une couche se fait en deux étapes : - on dépose d'abord à l'aide d'un racleur ou autre, une couche de fines particules (généralement de 20 à 150 pm de diamètre) sur la couche précédente ; - puis, à l'aide d'un faisceau laser ou autre, on balaye la couche de fines 25 particules sélectivement aux emplacements auxquels on veut ajouter de la matière : à ces emplacements, ces particules fondent sous l'effet du faisceau et se lient ainsi à la couche précédente. Ces opérations de réalisation de couches successives sont répétées jusqu'à obtention de la pièce entière. 30 Ce procédé présente l'inconvénient qu'il nécessite de porter les particules à une température élevée pour permettre leur fusion. Les températures élevées qui sont donc atteintes entraînent de fortes dilatations, ainsi que des rétractations, dans la pièce pendant la fabrication. 35 Pour limiter ces déformations indésirables, un support, dit « support de contention des déformations thermiques » est souvent prévu en plus 3038095 2 de la pièce (ou éventuellement plusieurs supports), pour maintenir celle-ci en cours de fabrication et limiter ses déformations d'origine thermique. (D'autres supports peuvent également être prévus, par exemple pour supporter mécaniquement certaines parties de pièces en surplomb ; ces 5 supports de soutien ne sont pas concernés par la présente invention). Le support de contention des déformations thermiques visant à empêcher ou tout au moins à limiter les déformations thermiques de la pièce est naturellement lié à celle-ci par un ou plusieurs élément(s) de liaison pour transmettre à la pièce des efforts qui empêchent celle-ci de se 10 déformer. Il permet donc d'augmenter la rigidité locale de l'ensemble constitué par la pièce et son ou ses support(s). Sauf mention contraire, dans ce qui suit un « support » désigne un support de contention des déformations thermiques tel que présenté précédemment. 15 Une fois la fabrication terminée, un tel support devient inutile et doit être détaché de la pièce. Pour faciliter l'élimination du support, il est naturellement préférable de minimiser le nombre et les dimensions du ou des éléments de liaison assurant la liaison entre le support et la pièce. 20 Il ne semble pas exister aujourd'hui de méthode industrielle permettant d'optimiser la dimension d'un élément de liaison entre un support et une pièce devant être fabriquée par fusion sélective sur lit de poudre. Par suite, les éléments de liaison sont souvent surdimensionnés, ce qui est préjudiciable à l'efficacité de la fabrication, et complique les 25 opérations de parachèvement de la pièce (post gamme de fabrication). PRESENTATION DE L'INVENTION L'objectif de l'invention est donc de proposer un procédé de dimensionnement d'au moins un élément de liaison entre une pièce et un 30 support pour la pièce, pour une pièce devant être fabriquée par fusion sélective sur lit de poudre, et devant être maintenue pendant sa fabrication par le support via ledit au moins un élément de liaison, le procédé permettant de dimensionner ledit au moins un élément de liaison de telle sorte qu'il puisse être facilement détaché de la pièce, et ainsi 35 d'optimiser le procédé de fabrication de la pièce. 3038095 3 Cet objectif est atteint grâce au fait que le procédé comportant les étapes suivantes : S10) on fournit la forme déformée de la pièce, qui est la forme que prend la pièce en fin de fabrication si elle est fabriquée sans support, S30) on définit le support et ledit au moins un élément de liaison pour la fabrication de la pièce ; S40) à l'aide d'un ordinateur, on détermine une répartition de forces de maintien de la pièce qui, lorsque ladite répartition de forces est appliquée par le support à la pièce ayant la forme déformée, permet de ramener la pièce de la forme déformée à sa forme nominale, audit critère de déformation maximale prédéterminé près ; on groupe ledit au moins un élément de liaison en au moins un groupe d'élément(s) de liaison ; S50) pour chaque groupe d'élément(s) de liaison, on fournit un abaque ; l'abaque indiquant, en fonction d'au moins un paramètre du ou des éléments de liaison du groupe d'élément(s) de liaison, une force maximale admissible qui est la force la plus faible pour laquelle un critère de dégradation prédéterminé dépendant de la force appliquée au(x)dit(s) élément(s) de liaison du groupe d'élément(s) de liaison est atteint ; S60) pour chaque groupe d'élément(s) de liaison, à l'aide dudit abaque, on dimensionne le(s) élément(s) de liaison du groupe en affectant audit au moins un paramètre du ou des éléments de liaison du groupe une valeur pour laquelle la partie de la répartition des forces de maintien de la pièce supportée par le groupe d'élément(s) de liaison est inférieure à la force maximale admissible. Dans la définition précédente, la 'force' peut être définie sous forme d'une force ponctuelle, linéique ou surfacique (c'est-à-dire une force qui s'applique sensiblement en un point, ou le long d'une courbe, ou sur une surface) mais peut être également une pression, une répartition (ou densité) de forces, ou équivalent. La force peut être transmise par un élément de liaison unique ou collectivement par plusieurs éléments de liaison. Le support peut être formé en une partie ou en plusieurs parties séparées. 3038095 4 L'abaque peut se présenter sous forme de tables, de courbes ou tout autre moyen équivalent, par exemple sous forme de programme informatique. Lorsqu'il y a plusieurs éléments de liaison, comme indiqué 5 précédemment les éléments de liaison peuvent éventuellement être séparés en différents groupes pour faciliter leur dimensionnement. Cependant, souvent cette opération de regroupement n'est pas nécessaire. Dans le cas où l'on procède à cette opération et où l'on définit des 10 groupes d'éléments de liaison, on place normalement dans un même groupe les éléments de liaison que l'on souhaite dimensionner ensemble. Il s'agit le plus souvent d'éléments de liaison voisins qui sont soumis ensemble à une force s'exerçant entre le support et la pièce. Dans ce cas, on place ces éléments dans un même groupe 15 d'éléments de liaison. La force de maintien s'exerçant sur les éléments de liaison du groupe doit être bien identifiée (c'est-à-dire, la force pour le groupe doit avoir été déterminée spécifiquement, à l'étape S40). En d'autres termes, lorsque l'on détermine la répartition des forces de maintien, on détermine les forces de maintien nécessaires, et on 20 répartit ou attribue celles-ci respectivement à un ou plusieurs groupes d'élément(s) de liaison. A chaque groupe est affectée une force de maintien ; lorsque chacun des groupes d'élément(s) de liaison transmet la force de maintien qui lui est affectée à la pièce ayant la forme déformée, celle-ci est redressée et est ramenée de la forme déformée à la 25 forme nominale (ou forme voulue) de la pièce. A l'étape S50, pour chacun des groupes d'éléments de liaison, on fournit un abaque qui permet de dimensionner conjointement les éléments de liaison du groupe, de telle sorte qu'ils puissent transmettre sans se rompre la force de maintien supportée par le groupe (étape S60). 30 Lors de la mise en oeuvre de ce procédé, la première étape S10 consiste à fournir la forme déformée de la pièce. Cette forme déformée, ou « déformée », est la forme que prend la pièce en fin de fabrication lorsqu'elle est fabriquée seule, c'est-à-dire sans support.

Cette forme déformée peut être déterminée notamment : - en fabriquant la pièce seule par fusion sélective sur lit de poudre ; ou 3038095 5 - en simulant la fabrication de la pièce sans support par fusion sélective sur lit de poudre. L'étape S10 est alors une étape de calcul de la déformée de la pièce, réalisée à l'aide d'un ordinateur. A l'issue de cette étape S10, au cours d'une étape S20, on évalue 5 si la déformation de la pièce excède ou non le critère de déformation maximal, qui définit la déformation maximale acceptable pour la pièce. Si la déformation reste inférieure à ce critère, il n'est pas nécessaire de prévoir un support pour la pièce et de dimensionner des éléments de liaison.

10 Dans le cas où au contraire, la déformée de la pièce présente des zones de déformation inacceptables par rapport au critère de déformation maximale admissible, on détermine alors tout d'abord le support et le(s) élément(s) de liaison entre le support et la pièce, c'est-à-dire que l'on détermine leur forme et leurs positions relatives, notamment par rapport à 15 la pièce. On détermine ensuite (étape S40) la répartition des forces de maintien de la pièce. Cette répartition de forces comprend l'ensemble des forces que le support doit appliquer à la pièce via le ou les élément(s) de liaison pour imposer que la pièce respecte un critère de déformation 20 maximale prédéterminé. Ce dernier critère est généralement une tolérance de déformation par rapport à la géométrie nominale de la pièce (forme nominale' de la pièce). De manière générale, les déformations que l'on cherche à empêcher sont des déformations latérales de la pièce, c'est-à-dire des 25 déformations qui se produisent sensiblement dans un plan horizontal. Aussi, les forces de maintien sont normalement des forces sensiblement horizontales. Le ou les éléments de liaison sont donc généralement disposés de manière à transmettre des forces suivant une direction horizontale.

30 Avantageusement, la répartition de forces ainsi déterminée permet alors de dimensionner le ou les élément(s) de liaison grâce à l'utilisation d'un ou plusieurs abaque(s) fournis à l'étape S50. Les deux dernières étapes du procédé (S50 et S60) sont réalisées (ou du moins, peuvent être réalisées) séparément pour chacun des 35 groupes d'éléments de liaison. Pour chacun de ces groupes, on procède aux opérations suivantes.

3038095 6 A titre d'exemple on considère le cas d'un groupe comprenant plusieurs éléments de liaison, et dont les éléments de liaison sont définis par plusieurs paramètres (Un groupe pourrait bien sûr ne comporter qu'un élément de liaison, et/ou le(s) élément(s) de liaison du groupe 5 pourrai(en)t n'être défini(s) que par un unique paramètre). A l'étape S50 on fournit un ou plusieurs abaques indiquant, en fonction des paramètres des éléments de liaison, la force maximale admissible pour les éléments de liaison du groupe. A l'aide de ce(s) abaque(s), à l'étape S60 on dimensionne les 10 éléments de liaison du groupe en choisissant comme valeur des paramètres des éléments de liaison une valeur - généralement la valeur minimale s'il s'agit d'une dimension de l'élément de liaison - pour laquelle la force supportée par les éléments de liaison demeure inférieure à la force maximale admissible.

15 Avec valeur de paramètres géométriques ainsi sélectionnée, les éléments de liaison sont dimensionnés de manière à garantir le bon déroulement de la fabrication et avec une liaison pièce/support la plus faible possible, ce qui permet que le support puisse être facilement détaché de la pièce en fin de fabrication.

20 Le critère de dégradation prédéterminé peut être une rupture d'un élément de liaison. La force minimale est alors dite force de rupture. La rupture peut éventuellement être une rupture partielle. Cependant, plus généralement, l'abaque peut représenter une force maximale admissible qui est atteinte pour un critère autre que la rupture.

25 Par exemple, le critère peut être fonction des contraintes dans le matériau de l'élément de liaison. Il permettra alors de limiter les valeurs atteintes par ces contraintes. Le critère de dégradation peut être également un critère de déformation. Le ou les éléments de liaison peuvent être agencés de différentes 30 manières entre la pièce et le support. Un élément de liaison peut être : - 'ponctuel' : il présente alors seulement un point de contact avec la pièce (un point de contact étant une zone de contact de très faible diamètre) ; 'linéique' : il présente alors seulement une (ou courbe) de 35 contact avec la pièce ; ou encore 3038095 7 - 'surfacique' : il présente alors seulement une surface de contact avec la pièce ayant une aire significative. Les éléments de liaison sont généralement choisis et positionnés en fonction des déformations de la pièce qu'il s'agit d'empêcher. On choisit 5 donc des éléments de liaison ponctuels, linéiques, surfaciques, ou une combinaison de ces éléments, en fonction des déformations de la pièce que l'on cherche à empêcher. Pour chaque élément de liaison, le ou les paramètres que l'on est conduit alors à dimensionner sont normalement le ou les paramètres dont 10 dépend le plus directement la résistance mécanique de l'élément de liaison. Lorsqu'un élément de liaison est de type ponctuel, il a généralement la forme d'un fil. On dimensionne habituellement le diamètre de ce fil.

15 Si on dimensionne simultanément plusieurs éléments de liaison en forme de fils, on peut être amené à dimensionner le diamètre et/ou la densité surfacique de ces fils (la densité surfacique à la surface de la pièce). Lorsqu'un élément de liaison est de type linéique, il a généralement 20 la forme d'un film ou d'une plaque de liaison. Les paramètres de l'élément de liaison que l'on cherche alors à dimensionner sont généralement la longueur et/ou l'épaisseur de la section du film ou de la plaque (cette section étant mesurée dans un plan sensiblement tangent à la pièce au point de fixation du film ou de la plaque).

25 Lorsqu'un élément de liaison est de type surfacique, il a généralement la forme d'un bras de liaison, constituant par exemple une poutre ou un barreau. Si cette poutre ou barreau a une section rectangulaire, les paramètres que l'on dimensionne peuvent être les deux dimensions (largeur et longueur) de cette section.

30 Lors de la mise en oeuvre du procédé, on peut dimensionner simultanément plusieurs éléments de liaison, c'est-à-dire éventuellement une combinaison d'un ou plusieurs éléments ponctuels, linéiques ou surfaciques. Ayant déterminé à l'étape S50 la force que cette combinaison 35 d'éléments de liaison doit pouvoir supporter, l'abaque utilisé doit permettre, à l'étape S60, de déterminer la ou les valeurs de paramètres 3038095 8 (par nécessairement uniques) de cette combinaison d'éléments de liaison qui permet(tent) de supporter cette force. Pour fournir l'abaque à l'étape de fourniture d'abaque (S50), 5 plusieurs méthodes sont envisageables. L'abaque peut être établi en déterminant par le calcul la force maximale admissible qui peut être supportée par un ou plusieurs éléments de liaison, en fonction d'au moins un paramètre de ce(s) élément(s). De manière alternative, l'abaque peut être obtenu en procédant de 10 la manière suivante : On réalise une série d'essais visant à déterminer, pour un ou plusieurs éléments de liaison caractérisés conjointement par un ou plusieurs paramètres, la force maximale admissible, c'est-à-dire la force la plus petite pour laquelle un critère de dégradation prédéterminé est 15 atteint. S50-10) Pour cela, on détermine préalablement une pluralité de valeurs que l'on envisage pour le ou les paramètres du ou des éléments de liaison, et on choisit une première de ces valeurs pour initialiser l'algorithme. Ensuite, pour chaque valeur parmi ladite pluralité de valeurs dudit 20 au moins un paramètre de l'élément de liaison : S50-11) on fabrique simultanément par fusion sélective sur lit de poudre deux éprouvettes reliées ensemble seulement par ledit élément de liaison ; lesdites éprouvettes étant définies de telle sorte que l'élément de liaison, à l'issue de la fabrication, ne transmette sensiblement aucune 25 force d'une éprouvette à l'autre ; puis S50-12) on applique une force croissante à l'une desdites éprouvette sensiblement au droit de l'élément de liaison ; S50-13) pendant que ladite force croissante est appliquée, on mesure une valeur de la force et on évalue si le critère de dégradation 30 prédéterminé est atteint ; S50-14) lorsque le critère de dégradation prédéterminé est atteint, on détermine la force maximale admissible pour la valeur considérée dudit au moins un paramètre dudit au moins un élément de liaison ; S50-20) on établit l'abaque en indiquant, pour ledit au moins un élément 35 de liaison, pour ladite pluralité de valeurs dudit au moins un paramètre 3038095 9 géométrique de l'élément de liaison, la valeur de la force maximale admissible. Avec ce procédé de réalisation d'abaque, les deux éprouvettes peuvent être de forme quelconque ; ce qui importe c'est que la force 5 transmise par le ou les éléments de liaison, à l'issue de la fabrication, soit nulle ou sensiblement nulle. Comme cela a été indiqué précédemment, les forces de maintien sont normalement des forces sensiblement horizontales, et le(s) élément(s) de liaison est ou sont donc généralement disposés de manière 10 à transmettre des forces suivant une direction horizontale. Dans un mode de réalisation, on exploite cette propriété en prévoyant que l'éprouvette à laquelle la force est appliquée ait une hauteur supérieure à celle de l'autre éprouvette. Ainsi, à l'étape S50-12, la force appliquée à l'une des éprouvettes peut être appliquée par un contact 15 direct entre le racleur et l'éprouvette, en particulier suite à un simple déplacement horizontal du racleur. D'autres modes de réalisation peuvent cependant être envisagés pour permettre, à l'étape S50-12, d'appliquer une force à l'une des éprouvettes par un contact direct entre le racleur et l'éprouvette, en 20 particulier dans le cas où la force appliquée serait une force de compression et non de traction. L'invention concerne également un procédé de production pour une pièce devant être fabriquée par fusion sélective sur lit de poudre, la pièce 25 étant maintenue par un support pendant la fabrication, suivant lequel on dimensionne un élément de liaison entre la pièce et le support en mettant en oeuvre le procédé défini précédemment ; et on fabrique simultanément la pièce et le support, liés l'un à l'autre.

30 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : 35 - la figure 1A est une vue schématique d'une pièce, en fin de fabrication, en l'absence de support ; 3038095 10 - la figure 1B est une vue schématique de la pièce de la figure 1, en fin de fabrication, la pièce étant maintenue par un support pendant la fabrication, et reliée à celui-ci par des éléments de liaison ponctuels ; 5 - la figure 1C est une vue schématique de la pièce de la figure 1, faisant apparaître des forces appliquées à la pièce pour qu'elle adopte sa forme nominale ; - la figure 2 est un diagramme montrant de manière schématique les principales étapes d'un procédé de dimensionnement d'un élément 10 de liaison selon l'invention ; - la figure 3 est un abaque montrant les valeurs d'une force maximale admissible en fonction du diamètre d'éléments de liaison représentés sur la figure 1B ; - la figure 4 est un diagramme montrant de manière schématique les 15 principales étapes permettant d'obtenir un abaque ; - la figure 5 est une vue schématique d'une machine de fabrication, mise en oeuvre afin de réaliser un abaque ; et - la figure 6 est un diagramme montrant de manière schématique les principales étapes d'un procédé de production de pièce selon 20 l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Les problèmes de déformation thermique susceptibles de se produire lors de la fabrication d'une pièce par fusion sélective de lit de 25 poudre sont illustrés par la figure 1A. Cette figure représente une pièce 10 fabriquée sans support. La pièce 10 est fabriquée par fusion sélective sur lit de poudre. Elle est fabriquée sur un substrat 15 plat horizontal. La pièce 10 est asymétrique : elle comporte des rainures 12 30 régulièrement échelonnées sur sa hauteur (axe Z). En raison de ces rainures, lors de la fabrication, elle se déforme latéralement vers la gauche comme représenté sur la figure 1A. Pour empêcher cette déformation, on fabrique en pratique la pièce 10 en même temps qu'un support 20 (support de contention des 35 déformations thermiques) (Figures 1B).

3038095 11 Le support 20 et la pièce 10 sont fabriqués simultanément ; ils sont fabriqués liés l'un à l'autre par un ensemble d'éléments de liaison 30 qui lient la pièce 10 au support 20. Ces éléments de liaison 30 sont constitués d'une part, par une 5 plaque 31 s'étendant dans le plan X-Z (Fig.1B), et par deux fils de liaison 32 et 33. Ces fils 32 et 33 sont des éléments de liaison de type ponctuel, alors que la plaque 31 est un élément de liaison de type linéique. Le support 20 est une pièce relativement massive. Sa forme est choisie pour éviter toute déformation lors de la fabrication conjointe du 10 support 20 en même temps que la pièce 10. La fabrication de la pièce 10 liée au support 20 permet que la pièce 10 soit fabriquée 'non déformée, c'est-à-dire avec une forme ou géométrie nominale ou sensiblement nominale. A l'issue de la fabrication, on obtient donc la pièce 10 et le support 15 20 liés l'un à l'autre : il est nécessaire de les séparer. Pour que ces deux éléments soient séparés le plus facilement possible, il est souhaitable que les éléments de liaison 30 soit aussi réduits et aussi fins que possible.

20 Un exemple de procédé de dimensionnement des éléments de liaison entre la pièce et le support de la pièce, conformément à l'invention, va maintenant être détaillé en relation avec la figure 2. Dans une première étape S10, on simule numériquement la fabrication de la pièce sans support. La simulation est faite par ordinateur 25 à l'aide d'un logiciel de simulation de fusion sélective de lit de poudre. On obtient à l'issue de cette simulation la « déformée » de la pièce, c'est-à-dire la forme tridimensionnelle que prend effectivement la pièce à la fin du procédé de fabrication, compte tenu notamment des différents effets thermiques (dilatations, contractions) causés par le procédé. Cette 30 déformée est généralement différente, parfois très différente, de la forme nominale souhaitée pour la pièce. Dans une étape S20, on détermine si les déformations sont acceptables ou non, c'est-à-dire si la valeur des déformations maximales de la pièce est ou sont ou non supérieure(s) à des valeurs de déformation 35 maximale admissible pour la pièce (ou plus généralement, on détermine si la pièce respecte un critère de déformation maximale prédéterminé).

3038095 12 Pour cela on détermine d'abord à partir de la déformée de la pièce le ou les points auxquels la déformation de la pièce, résultant du procédé de fabrication, est maximale. On compare alors ces valeurs de déformation à des valeurs maximales admissibles, c'est-à-dire que l'on 5 évalue si la déformation de la pièce est ou non identique à la forme nominale souhaitée pour la pièce, à un critère géométrique près. Le critère de déformation maximale peut être par exemple, que la déformée de la pièce soit de même forme que la forme nominale de la pièce, à une tolérance de +/-0,2 mm près.

10 Si en au moins un point, la déformation de la pièce dépasse cette valeur (+/-0,2 mm), on conclut qu'un support doit être prévu pour empêcher la déformation de la pièce pendant la fabrication. Après avoir visualisé les zones où la déformée ne respecte pas le critère géométrique, dans une étape S30, on choisit le support et le ou les 15 éléments de liaison, et on détermine leurs positions relatives par rapport au substrat 15 et à la pièce, pour l'opération de fabrication. Dans l'exemple proposé, on choisit tout d'abord le support : on choisit comme support une poutre verticale 20 et l'on prévoit de la placer à la droite de la pièce (tel que représenté sur la figure 1B).

20 On prévoit alors trois éléments de liaison, pour appliquer à la pièce d'une part des efforts en partie inférieure (hauteurs comprises dans un intervalle de zl à z2), et d'autre part en partie supérieure (hauteurs z3 et z4). Ces trois éléments de liaison peuvent être considérés comme formant trois groupes d'éléments de liaison au sens de l'invention.

25 On choisit d'utiliser, pour le premier élément de liaison, une plaque 31, et pour les deuxième et troisième éléments de liaison, deux fils de liaison 32 et 33. On comprend que le support est conçu en général pour appliquer des forces notamment au voisinage du ou des points auxquels la 30 déformation (en l'absence de support) est maximale, et que les éléments de liaison sont généralement positionnés en regard de ces points. Le choix du support et des éléments de liaison, et le choix des positions de ceux-ci, n'est pas définitif. Au contraire, ce choix est fait de manière itérative, comme on le voit sur la figure 2 : 35 Après avoir fait un premier choix pour le support et les éléments de liaison, après l'étape S30 au cours d'une étape S40 on détermine la 3038095 13 répartition de forces que le support doit appliquer à la pièce pour empêcher la déformation de celle-ci ou plus précisément, pour imposer que celle-ci, à l'issue de sa fabrication, respecte le critère de déformation maximale.

5 Cette répartition de forces est calculée au moyen d'un logiciel de simulation de résistance des matériaux classique de la manière suivante. On simule que les éléments de liaison 31, 32 et 33 appliquent des forces à la pièce fabriquée. Dans l'exemple proposé, on simule que, la pièce ayant pris sa forme 10 déformée à l'issue de la fabrication (représentée sur la figure 1A), on applique à celle-ci d'une part une force linéique F1 s'exerçant continûment de la hauteur z1 à la hauteur z2, et d'autre part des forces ponctuelles F2 et F3 (Fig.1C), respectivement aux hauteurs z3 et z4 envisagées pour les différents éléments de liaison. Ces forces s'appliquent à l'emplacement des 15 éléments de liaison. Dans l'exemple présenté, ces forces sont des forces de traction. Partant d'une valeur nulle, on fait augmenter (par simulation) les forces appliquées par les éléments de liaison, jusqu'à ce que la forme de la pièce, sous l'effet de ces forces, soit suffisamment proche de la forme 20 nominale souhaitée pour que le critère de déformation maximale soit respecté. On obtient donc ainsi les valeurs des force de maintien FM, référencées de F1 à F3, que les éléments de liaison 31, 32 et 33 doivent appliquer à la pièce pour que les déformations de celle-ci soient 25 inférieures au critère de déformation maximale, c'est-à-dire soient inférieures à un écart Emax égal à 0,2 mm (Fig.1C). En parallèle, au cours d'une étape S50, on prépare les abaques nécessaires pour la mise en oeuvre du procédé. Dans l'exemple présenté, 30 on prépare deux abaques, un pour des éléments de type `linéique' comme la plaque 31, et un pour les éléments de type ponctuel comme les fils de liaison 32 et 33. Le détail de la préparation de ces abaques sera présenté ultérieurement en relation avec la figure 4.

35 3038095 14 Après avoir déterminé les forces de maintien que doivent appliquer les éléments de liaison (étape S40), et après avoir préparé les abaques (étapes S50), au cours de l'étape S60, on dimensionne alors les éléments de liaison : 5 A l'aide de l'abaque de dimensionnement de plaque, on choisit l'épaisseur de plaque minimale pour la plaque 31, qui est suffisante pour que celle-ci ne se casse pas sous l'effet de la force F1 qui lui est appliquée. Une marge de sécurité peut naturellement être prise en compte.

10 A l'aide de l'abaque de dimensionnement des fils de liaison, on choisit le diamètre de fil minimal, respectivement pour chacun des fils 32 et 33, qui est suffisant pour que le fil ne se casse pas sous l'effet de la force respectivement F2 ou respectivement F3 qui lui est appliquée. Une marge de sécurité peut naturellement 15 être prise en compte. L'abaque de dimensionnement du fil de liaison 32 est illustré par la figure 3. Celle-ci fait apparaître, pour le fil 32 en tant qu'exemple d'élément de liaison, pour les différentes valeurs de diamètre envisagées (le paramètre de l'élément de liaison), la valeur de la force maximale 20 admissible FMA correspondante. Le dimensionnement consiste donc à sélectionner un diamètre de fil D - généralement le plus faible diamètre - pour lequel la force de maintien de la pièce F2 que le fil doit supporter sans se rompre reste inférieure à la force maximale admissible FMA pour le diamètre de fil 25 considéré. L'abaque permet en particulier d'identifier le diamètre minimal D2min pour lequel la force F2 est tout juste égale à la force maximale admissible pour un fil de liaison. On peut prendre une marge de sécurité et retenir par exemple un diamètre égal à D2min x 1,1 pour le fil 32.

30 L'abaque est généralement établi seulement jusqu'à une valeur maximale de force admissible, notée FMAmax. Si lorsque l'on dimensionne les éléments de liaison, on constate pour au moins un d'entre eux, qu'aucune valeur de paramètre ne permet que celui-ci ne supporte la force appliquée (par exemple, FMA > FMAmax, 35 sur la figure 3), il est alors nécessaire de modifier le support et/ou un ou plusieurs éléments de liaison. On recommence alors à l'étape S30 le 3038095 15 processus de dimensionnement des éléments de liaison, jusqu'à obtenir des dimensionnements acceptables pour l'ensemble des éléments de liaison. On peut par exemple modifier le nombre ou la position des fils, ou encore le type ou la position du support ; on peut encore choisir un autre 5 type d'élément de liaison (par exemple utiliser une seule plaque de grande hauteur pour relier la pièce au support), etc. ETABLISSEMENT DE L'ABAQUE Comme indiqué précédemment, lors de l'étape S50, on prépare le 10 ou les abaques nécessaires pour la mise en oeuvre du procédé. On ne va présenter ici que la préparation de l'abaque pour des éléments de liaison de type ponctuel, à savoir pour les fils de liaison, mais le procédé présenté peut être transposé mutatis mutandis à des éléments de liaison de type linéique ou autre.

15 Un abaque pour un élément de liaison de type 'fil' reliant la pièce au support peut être obtenu de la manière suivante. Le critère de dégradation choisi est la rupture du fil. Le paramètre géométrique du fil qui est déterminant pour la résistance du fil à la rupture est le diamètre D du fil.

20 On établit donc un abaque indiquant la force de rupture pour le fil FMA, en fonction du diamètre D de celui-ci. Dans cet exemple, la force à la rupture est donc la « force maximale admissible » FMA pour le fil. Comme illustré par la figure 4, l'établissement de l'abaque se fait alors en deux étapes S50-1 et S50-2. Ces étapes sont présentées pour le 25 cas où l'élément de liaison est caractérisé par un seul paramètre, mais peuvent être transposées à un ou des éléments de liaison caractérisés par plusieurs paramètres. La première étape S50-1 est réalisée de manière itérative : Dans un premier temps, on établit une liste de valeurs du diamètre 30 de fil ; pour chacune de ces valeurs, on va faire un essai et on va déterminer ainsi la force de rupture pour cette valeur de diamètre. On définit par ailleurs deux éprouvettes (120,120, Fig.5). Celles-ci doivent être telles que, si elles sont fabriquées en étant reliées ensemble seulement par un fil de liaison, ce fil de liaison, à l'issue de la fabrication, 35 ne transmette sensiblement aucune force d'une éprouvette à l'autre. Compte tenu de cette contrainte, on choisit de préférence des éprouvettes 3038095 16 qui ne se déforment pas latéralement en cours de fabrication. Par exemple, on peut choisir des pièces ayant une forme de révolution autour de leur axe vertical. Ensuite, pour chacune des valeurs de la liste de valeurs de 5 diamètre, on réalise les opérations suivantes : S50-11) on fabrique simultanément par fusion sélective sur lit de poudre les deux éprouvettes 120 et 120' reliées ensemble seulement par un fil de liaison (130) ; puis S50-12) on applique une force croissante à l'une des éprouvette 10 sensiblement au droit du fil de liaison ; S50-13) pendant que la force croissante est appliquée, on mesure une valeur de la force et on évalue si le fil 130 se casse (c'est-à-dire si le critère de dégradation prédéterminé est atteint) ; S50-14) lorsque le fil de liaison 130 se casse, on détermine la force 15 de rupture : celle-ci est la force maximale admissible (FMA) pour la valeur de diamètre considérée. A l'étape S50-20), on place dans un diagramme force/diamètre (FMA/D) les points définis par les valeurs de diamètre testées et les forces de rupture correspondantes ; on établit alors par interpolation la courbe 20 de la figure 3 constituant l'abaque. La force de rupture est ainsi la force maximale que l'on peut appliquer à un fil de liaison sans entraîner sa rupture. Avantageusement, la machine de fabrication par fusion sélective sur lit de poudre peut être utilisée pour appliquer la force croissante à la pièce 25 et réaliser les étapes S50-11 à S50-14, comme cela est représenté sur la figure 5. Cette figure représente une machine 100 de fabrication par fusion sélective sur lit de poudre comportant un racleur 110 monté sur un axe numérique horizontal 115. Pour réaliser un essai afin de déterminer la 30 force à la rupture d'un fil de liaison 130 pour une valeur de diamètre choisie, on fabrique simultanément les deux éprouvettes 120 et 120' côte à côte, ces éprouvettes étant liées par un fil de liaison 130 ayant le diamètre D choisi. Dans l'exemple présenté, les deux éprouvettes 120 et 120' ont été 35 définies de telle sorte que l'éprouvette 120' à laquelle on prévoit 3038095 17 d'appliquer la force à l'étape S50-12 soit plus haute que l'autre éprouvette 120 (sa hauteur est supérieure). De plus, on définit les éprouvettes 120 et 120' de telle sorte que la résistance à la déformation horizontale de l'éprouvette 120' soit très faible, 5 et que celle de l'éprouvette 120 soit nettement plus élevée. Il est souhaitable notamment qu'une force nécessaire pour déformer horizontalement l'éprouvette à laquelle est appliquée la force à l'étape S50-12 (éprouvette 120') soit petite (inférieure à 30%, et de préférence inférieure à 10%) par rapport à la force de rupture du fil ou de 10 l'élément (ou des éléments) de liaison étudié(s). Pour réaliser le test de rupture, on commande le déplacement du racleur 110 dans la direction indiquée par la flèche A. Au cours de ce déplacement, le racleur 110 heurte l'éprouvette 120' et lui applique ainsi une force horizontale.

15 Sous l'effet de cette force, l'éprouvette 120' tend à se déformer ; elle est retenue par le fil de liaison 130. On augmente alors progressivement la force appliquée par le racleur 110, ce qui fait que l'on applique une force de traction croissante sur le fil 130 (étape S50-12). Du fait que la hauteur de l'éprouvette 120' est supérieure à celle de 20 l'éprouvette 120, à l'étape S50-12 la force est appliquée à l'éprouvette 120' par un contact direct entre direct le racleur 110 et l'éprouvette. Avantageusement, le test est réalisé sans qu'il ne soit nécessaire de prévoir un moyen de liaison spécifique entre le racleur 110 et l'éprouvette 120' pour lui appliquer une force.

25 Pendant cette phase, la valeur de la force appliquée par le racleur est mesurée en permanence à partir de l'intensité du courant circulant dans le moteur 140 du racleur 110 (étape S50-13). Cela permet donc de déterminer la force à la rupture (étape S50-14).

30 De manière alternative, la valeur de la force à la rupture peut être déterminée à l'aide d'un dynamomètre interposé entre le racleur et l'éprouvette 120' avec laquelle il est en contact. La force appliquée à l'étape b) est de préférence une force de traction (pour l'élément de liaison), lorsque la liaison support/pièce est de 35 nature à engendrer des forces de traction mutuelles entre le support et la pièce. Inversement, cette force peut éventuellement être une force de 3038095 18 compression, lorsque la liaison support/pièce est de nature à engendrer des forces de compression mutuelles entre le support et la pièce. PRODUC11ON DE LA PIECE 5 La figure 6 illustre la production d'une pièce conformément à l'invention : Dans un premier temps on définit un support et on dimensionne le ou les éléments de liaison reliant le support à la pièce, à l'aide du procédé défini précédemment.

10 Ensuite, on fabrique la pièce par fusion sélective sur lit de poudre. La pièce est alors fabriquée en même temps que son support, le ou les éléments de liaison reliant la pièce à son support étant celui ou ceux définis précédemment.

15 Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents 20 modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de dimensionnement d'au moins un élément de liaison entre une pièce (10) et un support (20) pour la pièce, pour une pièce devant être fabriquée par fusion sélective sur lit de poudre, et devant être maintenue pendant sa fabrication par le support via ledit au moins un élément de liaison (30;31,32,33), le procédé comportant les étapes suivantes : S10) on fournit une forme déformée de la pièce, qui est la forme que prend la pièce en fin de fabrication si elle est fabriquée sans support, S30) on définit le support (20) et ledit au moins un élément de liaison (30;31,32,33) pour la fabrication de la pièce ; S40) à l'aide d'un ordinateur, on détermine une répartition de forces de maintien de la pièce (F1,F2,F3) qui, lorsque ladite répartition de forces est appliquée par le support à la pièce ayant la forme déformée, permet de ramener la pièce de la forme déformée à sa forme nominale, audit critère de déformation maximale près ; on groupe ledit au moins un élément de liaison en au moins un groupe ; S50) pour chaque groupe d'élément(s) de liaison, on fournit un 20 abaque ; l'abaque indiquant, en fonction d'au moins un paramètre (D) du ou des éléments de liaison du groupe d'élément(s) de liaison, une force maximale admissible (FMA) qui est la force la plus faible pour laquelle un critère de dégradation prédéterminé dépendant de la force appliquée 25 au(x)dit(s) élément(s) de liaison du groupe d'élément(s) de liaison est atteint ; S60) pour chaque groupe d'élément(s) de liaison, à l'aide dudit abaque, on dimensionne le(s) élément(s) de liaison du groupe en affectant audit au moins un paramètre du ou des éléments de liaison du groupe une 30 valeur pour laquelle une partie de la répartition des forces de maintien de la pièce (FMP) supportée par le groupe d'élément(s) de liaison est inférieure à la force maximale admissible (FMA).
2. 2. Procédé de dimensionnement selon la revendication 1, le 35 procédé se caractérisant en ce qu'à l'étape S10), on simule la fabrication 3038095 de la pièce (10) sans support par fusion sélective sur lit de poudre pour déterminer la forme déformée de la pièce (10).
3. 3. Procédé de dimensionnement selon la revendication 1 ou 2, 5 dans lequel le critère de dégradation prédéterminé est une rupture d'un élément de liaison (32,33).
4. 4. Procédé de dimensionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel pour fournir l'abaque à l'étape de 10 fourniture d'abaque (S50), on procède aux opérations suivantes : S50-10) pour chaque valeur parmi une pluralité de valeurs dudit au moins un paramètre de l'élément de liaison : S50-11) on fabrique simultanément par fusion sélective sur lit de poudre deux éprouvettes (120,120') reliées ensemble seulement par ledit 15 élément de liaison (130) ; lesdites éprouvettes étant définies de telle sorte que l'élément de liaison, à l'issue de la fabrication, ne transmette sensiblement aucune force d'une éprouvette à l'autre ; puis S50-12) on applique une force croissante à l'une desdites éprouvette sensiblement au droit de l'élément de liaison (130) ; 20 S50-13) pendant que ladite force croissante est appliquée, on mesure une valeur de la force et on évalue si le critère de dégradation prédéterminé est atteint ; S50-14) lorsque le critère de dégradation prédéterminé est atteint, on détermine la force maximale admissible (FMA) pour la valeur 25 considérée dudit au moins un paramètre dudit au moins un élément de liaison ; S50-20) on établit l'abaque en indiquant, pour ledit au moins un élément de liaison, pour ladite pluralité de valeurs dudit au moins un paramètre géométrique de l'élément de liaison, la valeur de la force maximale 30 admissible (FMA).
5. 5. Procédé de production pour une pièce devant être fabriquée par fusion sélective sur lit de poudre, la pièce étant maintenue par un support pendant la fabrication, suivant lequel on dimensionne un élément de 35 liaison entre la pièce et le support en mettant en oeuvre le procédé selon 3038095 21 la revendications 1 à 4 ; et on fabrique simultanément la pièce et le support, liés l'un à l'autre.