FR3064519A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING A METAL PIECE BY ADDITIVE MANUFACTURE - Google Patents

PROCESS FOR MANUFACTURING A METAL PIECE BY ADDITIVE MANUFACTURE Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce métallique (1) comprenant au moins les étapes suivantes : la formation (étape E1) d'une ébauche (10) de la pièce sur un support (20), la pièce brute étant formée couche par couche à partir d'une poudre métallique par un procédé du type fabrication additive, la pièce brute comprenant une partie utile (1) correspondant à la pièce à fabriquer et une portion sacrificielle (14, 16 ; 14', 16') s'étendant entre le support (20) et la partie utile, et la séparation (étape E2) de la partie utile (1) de la pièce brute (10) ainsi formée du support (20). L'étape de séparation de la partie utile de la pièce brute du support comprend la découpe au jet d'eau de la portion sacrificielle de la pièce brute.The invention relates to a method for manufacturing a metal part (1) comprising at least the following steps: forming (step E1) a blank (10) of the part on a support (20), the blank being formed layer by layer from a metal powder by a process of the additive manufacturing type, the blank comprising a useful part (1) corresponding to the part to be manufactured and a sacrificial portion (14, 16; 14 ', 16') extending between the support (20) and the useful part, and the separation (step E2) of the useful part (1) of the blank (10) thus formed of the support (20). The step of separating the useful part of the blank from the support comprises cutting with water jet of the sacrificial portion of the blank.

Description

(57) L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pîece métallique (1) comprenant au moins les étapes suivantes : la formation (étape E1 ) d'une ébauche (10) de la pièce sur un support (20), la pièce brute étant formée couche par couche à partir d'une poudre métallique par un procédé du type fabrication additive, la pièce brute comprenant une partie utile (1 ) correspondant à la pièce à fabriquer et une portion sacrificielle (14, 16 ; 14', 16') s'étendant entre le support (20) et la partie utile, et la séparation (étape E2) de la partie utile (1) de la pièce brute (10) ainsi formée du support (20). L'étape de séparation de la partie utile de la pièce brute du support comprend la découpe au jet d'eau de la portion sacrificielle de la pièce brute.(57) The invention relates to a method of manufacturing a metal part (1) comprising at least the following steps: the formation (step E1) of a blank (10) of the part on a support (20), the raw part being formed layer by layer from a metallic powder by a process of the additive manufacturing type, the raw part comprising a useful part (1) corresponding to the part to be produced and a sacrificial portion (14, 16; 14 ', 16 ') extending between the support (20) and the useful part, and the separation (step E2) of the useful part (1) from the blank (10) thus formed from the support (20). The step of separating the useful part of the blank from the support comprises cutting with the water jet the sacrificial portion of the blank.

Figure FR3064519A1_D0001
Figure FR3064519A1_D0002

Arrière-plan de l'inventionInvention background

La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication de pièces métalliques par fabrication additive. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, la fabrication de secteurs de distributeur ou de redresseur de turbine à gaz, par exemple de turbomachines aéronautiques.The present invention relates to the general field of manufacturing metal parts by additive manufacturing. The invention relates more particularly, but not exclusively, to the manufacture of distributor or rectifier sectors of a gas turbine, for example of aeronautical turbomachines.

Les secteurs de distributeur ou de redresseur de turbines à gaz comprennent généralement au moins une partie de virole interne, une partie de virole externe, et des aubes qui s'étendent entre ces deux viroles. Il est aujourd'hui avantageux de fabriquer ces pièces par fabrication additive, par exemple par fusion laser sur lit de poudre (connu en anglais sous le vocable « Sélective Laser Melting » ou SLM), notamment pour gagner en simplicité et en rapidité dans le procédé de fabrication. Dans un tel procédé, le secteur est fabriqué couche par couche sur un support de fabrication à partir d'une poudre. Pendant la fabrication, la pièce est accrochée au support à cause de la fusion de la première couche métallique avec le support dans une zone dite de dilution. Ainsi, une fois la fabrication de la pièce brute de la pièce sur le support terminée, il faut séparer la pièce du support.The distributor or rectifier sectors of gas turbines generally comprise at least one part of internal shell, part of external shell, and blades which extend between these two ferrules. It is now advantageous to manufacture these parts by additive manufacturing, for example by laser fusion on a powder bed (known in English under the term "Selective Laser Melting" or SLM), in particular to gain simplicity and speed in the process. Manufacturing. In such a process, the sector is produced layer by layer on a manufacturing support from a powder. During manufacture, the part is attached to the support because of the fusion of the first metallic layer with the support in a so-called dilution zone. Thus, once the production of the raw part of the part on the support is complete, it is necessary to separate the part from the support.

Classiquement, on réalise cette séparation par électroérosion découpe fil (procédé connu aussi en anglais sous le vocable « Wire Electro Discharge Machining » ou WEDM). De façon connue, on connecte la pièce plongée dans un milieu diélectrique à un générateur de courant et on utilise un outil fil-électrode lui aussi connecté au générateur pour réaliser la séparation de la pièce du support par la formation d'arcs électriques au niveau de la zone de séparation. Ce procédé, bien qu'efficace, est long, engendre une zone affectée thermiquement et est coûteux à mettre en œuvre.Conventionally, this separation is carried out by wire cutting EDM (process also known in English under the term "Wire Electro Discharge Machining" or WEDM). In known manner, the part immersed in a dielectric medium is connected to a current generator and a wire-electrode tool is also used which is also connected to the generator in order to separate the part from the support by the formation of electric arcs at the separation zone. This process, although effective, is long, generates a heat affected zone and is expensive to implement.

Objet et résumé de l'inventionSubject and summary of the invention

La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant un procédé de fabrication d'une pièce métallique finie comprenant au moins les étapes suivantes :The main object of the present invention therefore is to overcome such drawbacks by proposing a method for manufacturing a finished metal part comprising at least the following steps:

- la formation d'une pièce brute sur un support, la pièce brute étant formée couche par couche à partir d'une poudre métallique par un procédé du type fabrication additive, la pièce brute comprenant une partie utile correspondant à la pièce finie et une portion sacrificielle s'étendant entre le support et la partie utile, et- The formation of a blank on a support, the blank being formed layer by layer from a metal powder by a process of the additive manufacturing type, the blank comprising a useful part corresponding to the finished part and a portion sacrificial extending between the support and the useful part, and

- la séparation de la partie utile de la pièce brute ainsi formée du support, le procédé étant caractérisé en ce que l'étape de séparation de la partie utile de la pièce brute du support comprend la découpe au jet d'eau de la portion sacrificielle de la pièce brute.- Separation of the useful part of the raw part thus formed from the support, the method being characterized in that the step of separation of the useful part of the raw part from the support comprises the water jet cutting of the sacrificial portion of the gross part.

Ainsi, le procédé selon l'invention permet de réaliser de façon simple, répétable, et précise, la séparation de la pièce formée (de la partie utile de la pièce brute) par fabrication additive sur le support. Le nombre d'étapes par rapport à une séparation réalisée par EDM est aussi réduit. La découpe au jet d'eau est ici rendue possible notamment par la présence d'une portion sacrificielle entre le support la pièce brute formée. L'invention s'applique indifféremment à des pièces métalliques ou en alliage métallique, obtenues par un procédé de fabrication additive dans lequel la pièce est liée à son support de fabrication. Par exemple, la pièce brute peut être formée par fusion laser sur lit de poudre (SLM) ou frittage laser sur lit de poudre (SLS).Thus, the method according to the invention makes it possible to achieve in a simple, repeatable, and precise manner, the separation of the formed part (from the useful part of the raw part) by additive manufacturing on the support. The number of steps compared to a separation carried out by EDM is also reduced. Cutting with a water jet is made possible here in particular by the presence of a sacrificial portion between the support and the raw part formed. The invention applies equally to metal parts or metal alloy, obtained by an additive manufacturing process in which the part is linked to its manufacturing support. For example, the blank can be formed by laser fusion on a powder bed (SLM) or laser sintering on a powder bed (SLS).

La pièce brute peut comprendre plusieurs portions sacrificielles. La portion sacrificielle peut s'étendre entre le support et une portion d'appui de la partie utile de la pièce brute, c'est-à-dire une portion par laquelle la pièce brute est en contact avec le support et par laquelle elle est fixée sur le support.The blank may include several sacrificial portions. The sacrificial portion may extend between the support and a support portion of the useful part of the blank, that is to say a portion through which the blank is in contact with the support and through which it is fixed on the support.

Dans un exemple de réalisation, la portion sacrificielle peut comprendre au moins une portion alvéolaire, par exemple être creuse et présenter une structure comprenant des cellules ou cavités. Cette disposition facilite l'étape de séparation de la partie utile de la pièce brute du support, le jet d'eau ayant plus de facilité pour découper la portion sacrificielle. En outre, une portion sacrificielle présentant une portion alvéolaire est plus rapide à fabriquer qu'une portion massive, c'est-à-dire pleine.In an exemplary embodiment, the sacrificial portion may comprise at least one alveolar portion, for example be hollow and have a structure comprising cells or cavities. This arrangement facilitates the step of separating the useful part of the raw part from the support, the water jet having more facility for cutting the sacrificial portion. In addition, a sacrificial portion having an alveolar portion is faster to manufacture than a massive, that is to say full, portion.

Dans ùn exemple de réalisation, le procédé peut comprendre en outre une étape de décapage au jet d'eau pressurisé d'une surface de la partie utile de la pièce brute de manière à nettoyer ladite surface. Cette étape de décapage au jet d'eau permet de traiter une surface de la partie utile de la pièce brute afin d'éliminer par exemple des particules de poudres non ou partiellement fondues, ou particules peu adhérentes, suite à la formation de la pièce brute par fabrication additive. Cette étape peut être importante lorsque la pièce à fabriquer doit répondre à des exigences dimensionnelles ou aérodynamiques liées à son utilisation, par exemple dans une turbomachine. Cette étape peut être automatisée. En utilisant un jet d'eau, on optimise encore la rapidité et la répétabilité de cette étape, qui était réalisée classiquement par une étape de sablage manuel.In an exemplary embodiment, the method can also comprise a step of pickling with a pressurized water jet from a surface of the useful part of the blank so as to clean said surface. This step of pickling with a water jet makes it possible to treat a surface of the useful part of the raw part in order to remove, for example, particles of non or partially molten powders, or weakly adherent particles, following the formation of the raw part. by additive manufacturing. This step can be important when the part to be manufactured must meet dimensional or aerodynamic requirements related to its use, for example in a turbomachine. This step can be automated. By using a water jet, the speed and repeatability of this step is further optimized, which was conventionally carried out by a manual sanding step.

Dans un exemple de réalisation, la pièce brute peut comprendre en outre au moins un muret de fabrication alvéolaire s'étendant entre le support et la partie utile, le procédé comprenant en outre une étape de retrait du muret de fabrication alvéolaire de la partie utile de la pièce brute. Les murets de fabrication alvéolaires sont connus dans le domaine de la fabrication additive pour pouvoir soutenir au cours de la fabrication des parties de la pièce à fabriquer qui sont en porte à faux. On notera que, dans l'invention, on distingue la portion sacrificielle qui est découpée pour séparer la partie utile de la pièce brute du support, des murets de fabrication alvéolaires. Lorsqu'ils sont présents, les murets de fabrication sont généralement distincts de la portion sacrificielle de la pièce brute.In an exemplary embodiment, the blank can also comprise at least one low cell wall manufacturing extending between the support and the useful part, the method further comprising a step of removing the low cell wall from the useful part of the gross part. Honeycomb manufacturing walls are known in the field of additive manufacturing to be able to support during manufacturing parts of the workpiece that are cantilevered. It will be noted that, in the invention, a distinction is made between the sacrificial portion which is cut out in order to separate the useful part of the blank part from the support, from the honeycomb manufacturing walls. When present, the manufacturing walls are generally distinct from the sacrificial portion of the blank.

Dans un exemple de réalisation, l'étape de retrait du muret alvéolaire peut être réalisée au moins en partie par un jet d'eau pressurisé. Dans ce cas, le jet d'eau pressurisé utilisé pendant l'étape de retrait du muret alvéolaire peut comprendre des particules abrasives. De telles particules peuvent être en l'un des matériaux suivants : corindon, alumine, nitrure de bore, carbure de bore, diamant, billes de verre, billes plastiques, médias organiques.In an exemplary embodiment, the step of removing the cellular wall can be carried out at least in part by a pressurized water jet. In this case, the pressurized water jet used during the step of removing the cellular wall may include abrasive particles. Such particles can be made of one of the following materials: corundum, alumina, boron nitride, boron carbide, diamond, glass beads, plastic beads, organic media.

Dans un exemple de réalisation, on peut fabriquer un premier et un deuxième secteur angulaire d'une pièce annulaire et le procédé peut comprendre successivement les étapes suivantes :In an exemplary embodiment, it is possible to manufacture a first and a second angular sector of an annular part and the method can successively comprise the following steps:

- la formation des ébauches du premier et du deuxième secteur sur le support, et- the formation of the first and second sector blanks on the support, and

- la séparation de la partie utile de la pièce brute du premier secteur du support par découpe de la portion sacrificielle de la pièce brute du premier secteur, la découpe étant réalisée par au moins un jet d'eau formé par une buse se déplaçant angulairement à la périphérie du support, un élément de protection étant interposé entre la pièce brute du premier secteur et la pièce brute du deuxième secteur de manière à éviter l'endommagement de la pièce brute du deuxième secteur par le jet d'eau lors de la découpe de la portion sacrificielle de la pièce brute du premier secteur.the separation of the useful part of the blank from the first sector of the support by cutting the sacrificial portion of the blank from the first sector, the cutting being carried out by at least one water jet formed by a nozzle moving angularly at the periphery of the support, a protective element being interposed between the blank of the first sector and the blank of the second sector so as to avoid damage to the blank of the second sector by the water jet during cutting of the sacrificial portion of the raw part of the first sector.

Avec une telle disposition, on peut fabriquer plusieurs secteurs d'une pièce annulaire en même temps sur le support, en particulier au moins deux, trois ou quatre de ces secteurs sur le même support, et les séparer ensuite du support sans que le jet d'eau ne les endommage. En effet, sans la présence de l'élément de protection, il ne serait pas possible de former plusieurs ébauches sur le plateau et de les découper avec un jet d'eau : le jet d'eau découpant une ébauche pourrait endommager les ébauches voisines. Cela permet de fabriquer facilement une pluralité de pièces sur le même support, puis d'en automatiser la séparation par un procédé selon l'invention. L'élément de protection peut comprendre un matériau résistant à l'abrasion tel que le polyoxyméthylène (POM).With such an arrangement, it is possible to manufacture several sectors of an annular part at the same time on the support, in particular at least two, three or four of these sectors on the same support, and then to separate them from the support without the jet of water will damage them. Indeed, without the presence of the protective element, it would not be possible to form several blanks on the plate and cut them with a water jet: the water jet cutting a blank could damage neighboring blanks. This makes it possible to easily manufacture a plurality of parts on the same support, then to automate the separation by a method according to the invention. The protective element may include an abrasion resistant material such as polyoxymethylene (POM).

Dans un exemple de réalisation, on peut fabriquer au moins un secteur angulaire de distributeur ou de redresseur de turbine à gaz, ledit secteur angulaire comprenant un secteur de virole interne, un secteur de virole externe et une pluralité d'aubes s'étendant entre le secteur de virole interne et le secteur de virole externe. Dans ce cas, la portion sacrificielle peut s'étendre entre le support et chaque secteur de virole interne et de virole externe. Dans ce cas, un muret de fabrication alvéolaire peut être présent entre le support et les aubes du secteur angulaire de distributeur ou de redresseur, afin de soutenir les aubes au cours de la fabrication du secteur.In an exemplary embodiment, it is possible to manufacture at least one angular sector of a gas turbine distributor or rectifier, said angular sector comprising an internal ferrule sector, an external ferrule sector and a plurality of blades extending between the internal ferrule sector and external ferrule sector. In this case, the sacrificial portion can extend between the support and each sector of internal ferrule and external ferrule. In this case, a honeycomb manufacturing wall may be present between the support and the vanes of the angular sector of the distributor or rectifier, in order to support the vanes during the manufacturing of the sector.

Dans un exemple de réalisation, la portion sacrificielle peut présenter une épaisseur supérieure ou égale à 2 mm. Par exemple la partie sacrificielle peut présenter une épaisseur comprise entre 2 mm et 4 mm. En particulier, on pourra veiller à ce que l'épaisseur soit suffisante pour que la portion sacrificielle soit découpée par un jet d'eau pressurisé, et suffisamment faible pour ne pas trop allonger la durée du procédé de fabrication. En particulier, on pourra adapter les dimensions de la portion sacrificielle en fonction des caractéristiques du jet d'eau pressurisé (pression, diamètre du jet, présence de particules abrasives, etc.). On pourra adapter les dimensions de la portion sacrificielle de façon à limiter les déformations de la pièce pendant la découpe jet d'eau du fait de la libération des contraintes résiduelles générées dans la pièce par les étapes en amont de l'étape de découpe.In an exemplary embodiment, the sacrificial portion may have a thickness greater than or equal to 2 mm. For example, the sacrificial part may have a thickness of between 2 mm and 4 mm. In particular, it will be possible to ensure that the thickness is sufficient for the sacrificial portion to be cut by a jet of pressurized water, and sufficiently small so as not to lengthen the duration of the manufacturing process too much. In particular, the dimensions of the sacrificial portion can be adapted according to the characteristics of the pressurized water jet (pressure, diameter of the jet, presence of abrasive particles, etc.). The dimensions of the sacrificial portion can be adapted so as to limit the deformations of the part during water jet cutting due to the release of the residual stresses generated in the part by the stages upstream of the cutting stage.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the appended drawings which illustrate an embodiment thereof devoid of any limiting character. In the figures:

- la figure 1 est un ordinogramme montrant les étapes d'un procédé de fabrication selon un mode de réalisation de l'invention,FIG. 1 is a flowchart showing the steps of a manufacturing process according to an embodiment of the invention,

- la figure 2 est une vue en perspective montrant un support sur lequel un secteur d'anneau de redresseur de turbine à gaz a été fabriqué par un procédé selon un mode de réalisation de l'invention,FIG. 2 is a perspective view showing a support on which a gas turbine rectifier ring sector has been manufactured by a method according to an embodiment of the invention,

- la figure 3 est une vue en perspective montant un support sur lequel un secteur d'anneau de redresseur de turbine à gaz a été fabriqué par une variante de procédé selon l'invention,FIG. 3 is a perspective view mounting a support on which a gas turbine rectifier ring sector has been manufactured by a variant method according to the invention,

- la figure 4 montre la disposition de trois secteurs de redresseur sur un support dans un procédé de l'art antérieur,FIG. 4 shows the arrangement of three rectifier sectors on a support in a method of the prior art,

- la figure 5A montre la disposition de trois secteurs de redresseur sur un support dans un procédé selon un mode de réalisation de l'invention,FIG. 5A shows the arrangement of three rectifier sectors on a support in a method according to an embodiment of the invention,

- la figure 5B est une vue en coupe de l'ensemble de la figure 5A au niveau du plan VB,FIG. 5B is a sectional view of the assembly of FIG. 5A at the level of the plane VB,

- la figure 6 montre une vue en coupe d'une machine pour réaliser la séparation des secteurs de redresseur du support par découpe au jet d'eau, etFIG. 6 shows a sectional view of a machine for separating the rectifier sectors from the support by cutting with a water jet, and

- la figure 7 est une vue selon la direction VII de la machine de la figure 6.FIG. 7 is a view in direction VII of the machine in FIG. 6.

Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention

Un exemple de procédé selon l'invention va être décrit en lien avec l'ordinogramme de la figure 1 qui en illustre différentes étapes. L'exemple de procédé va être décrit dans ie cadre de la fabrication d'un ou plusieurs secteurs angulaires 1 de distributeur ou redresseur de turbine à gaz, par exemple d'une turbine à gaz terrestre ou aéronautique. Un distributeur ou un redresseur constitue, de façon connue, une pièce annulaire autour d'un axe. Comme illustré sur les figures 1 et 2 notamment, un secteur 1 de distributeur ou redresseur comprend une pluralité d'aubes 2 qui s'étendent radialement (par rapport à l'axe du distributeur ou redresseur, non représenté) entre une virole interne 4 et une virole externe 6. Bien entendu, on voit ici des secteurs de la virole interne et de la virole externe.An example of a method according to the invention will be described in connection with the flow diagram of FIG. 1 which illustrates different stages thereof. The example process will be described in the context of the manufacture of one or more angular sectors 1 of a gas turbine distributor or rectifier, for example of a land or aeronautical gas turbine. A distributor or rectifier constitutes, in a known manner, an annular part around an axis. As illustrated in FIGS. 1 and 2 in particular, a sector 1 of distributor or rectifier comprises a plurality of blades 2 which extend radially (relative to the axis of the distributor or rectifier, not shown) between an internal ferrule 4 and an outer shell 6. Of course, here we see sectors of the inner shell and the outer shell.

A l'étape El, on forme une ébauche 10 du secteur 1 sur un support 20 par un procédé du type fabrication additive. De façon connue, dans un procédé du type fabrication additive, la pièce brute 10 est fabriquée couche par couche à partir d'une poudre, par exemple une poudre métallique. La poudre métallique peut par exemple comprendre un alliage à base de titane comme le TA6V, à base de nickel comme l'INCONEL® 718, à base de cobalt comme le CoCrMo, à base de fer comme le 40CDV12. En particulier, dans un procédé comme la fusion sélective sur lit de poudre ou le frittage sélectif sur lit de poudre, on dépose une couche de poudre sur le support 20, et on fusionne ou on fritte sélectivement une partie de la couche déposée à l'aide d'un moyen de chauffage (par exemple un laser ou un faisceau d'électron) pour former une première couche de la pièce brute à fabriquer. On procède ainsi successivement jusqu'à obtenir la pièce brute 10. Toujours de façon connue, la pièce brute 10 est réalisée sur un support 20 en un matériau réfractaire adéquat pour supporter la pièce et sur lequel la pièce brute 10 est fixée grâce à la première couche de la pièce brute 10 qui peut également fusionner avec le support 20. Cette adhésion de la pièce brute 10 sur le support 20 assure la stabilité de la pièce brute 10 au cours de sa fabrication.In step E1, a blank 10 of sector 1 is formed on a support 20 by a process of the additive manufacturing type. In known manner, in a method of the additive manufacturing type, the blank 10 is manufactured layer by layer from a powder, for example a metallic powder. The metal powder can for example comprise a titanium-based alloy such as TA6V, nickel-based such as INCONEL® 718, cobalt-based such as CoCrMo, iron-based such as 40CDV12. In particular, in a process such as selective melting on a powder bed or selective sintering on a powder bed, a layer of powder is deposited on the support 20, and part of the layer deposited on the surface is selectively fused or sintered. using a heating means (for example a laser or an electron beam) to form a first layer of the blank to be manufactured. This is done successively until the blank 10 is obtained. Still in known manner, the blank 10 is produced on a support 20 made of a refractory material suitable for supporting the piece and on which the blank 10 is fixed by means of the first layer of the blank 10 which can also merge with the support 20. This adhesion of the blank 10 on the support 20 ensures the stability of the blank 10 during its manufacture.

Dans le cas particulier de la fabrication d'une pièce qui présente une ou plusieurs portions en porte-à-faux ou suspendues, c'est-à-dire qui ne sont pas soutenues directement lorsque la pièce est posée, on doit prévoir des murets de fabrication. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, les portions en porte-à-faux du secteur 1 correspondent aux aubes 2, et on voit que la pièce brute 10 présente ici des murets de fabrication 12 pour soutenir les aubes 2 pendant la formation de la pièce brute 10. Les murets de fabrication 12 sont des murets alvéolaires dont les caractéristiques sont déterminées pour soutenir efficacement les aubes 2 tout en permettant le retrait facile des murets 12 de la pièce brute 10 une fois formée.In the particular case of the manufacture of a part which has one or more cantilevered or suspended portions, that is to say which are not directly supported when the part is laid, walls must be provided Manufacturing. In the example illustrated in FIG. 1, the cantilever portions of sector 1 correspond to the vanes 2, and it can be seen that the blank 10 here has manufacturing walls 12 to support the vanes 2 during the formation of the raw piece 10. The manufacturing walls 12 are honeycomb walls whose characteristics are determined to effectively support the blades 2 while allowing easy removal of the walls 12 from the blank 10 once formed.

ΊΊ

Conformément à l'invention, la pièce brute de pièce comprend une partie utile, correspondant ici au secteur 1, et une portion sacrificielle qui s'étend entre le support et la partie utile. Dans l'exemple illustré, la pièce brute 10 comprend ainsi deux portions sacrificielles 14 et 16 présentes respectivement entre le support 20 et la virole interne 4 et entre le support 20 et la virole externe 6. Les portions sacrificielles 14 et 16 sont formées au cours de l'étape El. Dans l'exemple illustré, les portions sacrificielles 14 et 16 ont une épaisseur e comprise entre 2 mm et 4 mm. On adaptera la taille des portions sacrificielles 14 et 16 en fonction des paramètres du jet d'eau qui sera utilisé pour la découpe. Contrairement aux murets de fabrication alvéolaires 12, déjà connus, dont la fonction est de soutenir les aubes 2 pendant la formation de la pièce brute 10, les portions sacrificielles 14 et 16 sont présentes pour permettre une séparation aisée du secteur 1 du support 20 par découpe au jet d'eau, comme il sera expliqué plus en détails ultérieurement. Les portions sacrificielles 14 et 16 sont ici présentes entre le support 20 et les surfaces d'appui 8 et 9 du secteur 1, c'est-à-dire les surfaces par lesquelles le secteur 1 est fixé sur le support 20. Avec une telle disposition, on comprend que les dimensions des murets de fabrication 12, notamment leur hauteur, devra être augmentée de façon à accommoder la présence des portions sacrificielles 14 et 16. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, les portions sacrificielles 14 et 16 sont pleines ou massives, c'est-à-dire qu'elles ne sont pas alvéolaires ou creuses.According to the invention, the blank part comprises a useful part, corresponding here to sector 1, and a sacrificial portion which extends between the support and the useful part. In the example illustrated, the blank 10 thus comprises two sacrificial portions 14 and 16 present respectively between the support 20 and the internal ferrule 4 and between the support 20 and the external ferrule 6. The sacrificial portions 14 and 16 are formed during of step E1. In the example illustrated, the sacrificial portions 14 and 16 have a thickness e of between 2 mm and 4 mm. The size of the sacrificial portions 14 and 16 will be adapted according to the parameters of the water jet which will be used for cutting. Unlike the honeycomb manufacturing walls 12, already known, whose function is to support the blades 2 during the formation of the blank 10, the sacrificial portions 14 and 16 are present to allow easy separation of the sector 1 from the support 20 by cutting with a water jet, as will be explained in more detail later. The sacrificial portions 14 and 16 are here present between the support 20 and the bearing surfaces 8 and 9 of the sector 1, that is to say the surfaces by which the sector 1 is fixed on the support 20. With such a arrangement, it is understood that the dimensions of the manufacturing walls 12, in particular their height, must be increased so as to accommodate the presence of the sacrificial portions 14 and 16. In the example illustrated in FIG. 2, the sacrificial portions 14 and 16 are solid or massive, that is to say that they are not alveolar or hollow.

Une variante d'ébauche 10 pouvant être formée dans un procédé selon l'invention au cours de l'étape El est représenté sur la figure 3. Dans cette variante, les portions sacrificielles 14' et 16' sont alvéolaires, afin qu'elles soient fabriquées plus rapidement (car moins de matière est nécessaire pour les fabriquer) et afin de permettre une découpe plus facile de ces dernières par un jet d'eau pressurisé.A variant blank 10 that can be formed in a method according to the invention during step E1 is represented in FIG. 3. In this variant, the sacrificial portions 14 ′ and 16 ′ are alveolar, so that they are produced faster (because less material is needed to make them) and to allow easier cutting of the latter by a pressurized water jet.

Afin d'augmenter le nombre de pièces fabriquées sur un même support, par exemple trois secteurs 1, il est connu dans l'art antérieur de former autant d'ébauches correspondantes 10i, 102, 103, l'une derrière l'autre pour occuper la surface du support 20 et de les orienter par exemple de la même façon sur le support 20, comme illustré sur la figure 4. Toutefois, lorsque les secteurs 1 sont ensuite séparés du support par découpe au jet d'eau, comme requis par l'invention, les pièces voisines peuvent être endommagées par le jet d'eau lors de la découpe de la portion sacrificielle d'un secteur.In order to increase the number of parts produced on the same support, for example three sectors 1, it is known in the prior art to form as many corresponding blanks 10i, 10 2 , 10 3 , one behind the other to occupy the surface of the support 20 and to orient them for example in the same way on the support 20, as illustrated in FIG. 4. However, when the sectors 1 are then separated from the support by cutting with a water jet, as required by the invention, the neighboring parts can be damaged by the water jet when cutting the sacrificial portion of a sector.

Conformément à une disposition avantageuse de l'invention illustrée sur les figures 5A et 5B, on s'affranchit du problème précité en prévoyant un élément de protection 30, préférentiellement conçu à partir d'un matériau résistant à l'abrasion tel que le polyoxyméthylène, formé ici par un bloc configuré pour que, lorsqu'un jet d'eau pressurisé formé par une buse 40 (son trajet est représenté en tirets sur la figure 5A) se déplaçant angulairement à la périphérie du support 20 découpe la portion sacrificielle (non représentée) de la première ébauche 10i, la deuxième ébauche IO2 située en face sur le support, et la troisième ébauche 103 située à côté sur le support, ne soit pas endommagées par ledit jet d'eau. En particulier, l'élément de protection 30 est disposé entre la première 10i ébauche et ia deuxième IO2 ébauche. Dans l'exemple illustré, les ébauches 10i, 102 et 103 sont disposées autour de l'élément de protection 30, la virole interne de chacune étant dirigée vers l'élément de protection.In accordance with an advantageous arrangement of the invention illustrated in FIGS. 5A and 5B, the above-mentioned problem is overcome by providing a protective element 30, preferably designed from an abrasion-resistant material such as polyoxymethylene, formed here by a block configured so that, when a pressurized water jet formed by a nozzle 40 (its path is shown in dashes in FIG. 5A) moving angularly at the periphery of the support 20 cuts the sacrificial portion (not shown ) of the first blank 10i, the second blank IO2 located opposite on the support, and the third blank 10 3 located next to it on the support, is not damaged by said water jet. In particular, the protective element 30 is disposed between the first 10i blank and the second IO2 blank. In the example illustrated, the blanks 10i, 10 2 and 10 3 are arranged around the protective element 30, the internal ferrule of each being directed towards the protective element.

A l'étape E2 suivante, conformément à l'invention, on sépare la partie utile de la pièce brute du support par découpe au jet d'eau de la portion sacrificielle de la pièce brute. Pour ce faire, on utilise une machine de découpe au jet d'eau 100 telle qu'illustrée sur les figures 6 et 7. Cette machine reprend la disposition avantageuse des ébauches 10 sur le support 20 telle qu'illustrée sur les figures 5A et 5B. La machine 100 comprend un bâti 110 vertical présent dans une cuve 120 remplie d'eau. Un plateau rotatif 130 autour d'un axe A horizontal est monté sur une face verticale du bâti 110. La rotation du plateau 130 est opérée par des moyens usuels non représentés. Le support 20 sur lequel ont été formées les ébauches 10 des secteurs 1 est fixé sur le plateau rotatif 130 par des moyens de fixation tels que des brides 131. L'élément de protection 30 est fixé d'une part au plateau rotatif 130 et d'autre part au support 20. Des brides de maintien 140 sont fixées respectivement d'une part à l'élément de protection 30 et d'autre part à chaque ébauche 10. Ces brides 140 permettent de maintenir les secteurs 1 pour ne pas qu'ils tombent une fois séparés du support 20 par découpe au jet d'eau. Dans l'exemple illustré, l'élément de protection 30 présente une hauteur supérieure à la hauteur des ébauches 10 formées sur le support 20, et notamment supérieure à l'épaisseur e des portions sacrificielles 14,16 des ébauches 10.In the following step E2, in accordance with the invention, the useful part of the blank is separated from the support by cutting with a water jet from the sacrificial portion of the blank. To do this, a water jet cutting machine 100 is used as illustrated in FIGS. 6 and 7. This machine uses the advantageous arrangement of the blanks 10 on the support 20 as illustrated in FIGS. 5A and 5B . The machine 100 comprises a vertical frame 110 present in a tank 120 filled with water. A rotary plate 130 around a horizontal axis A is mounted on a vertical face of the frame 110. The rotation of the plate 130 is effected by conventional means not shown. The support 20 on which the blanks 10 of the sectors 1 have been formed is fixed on the rotary plate 130 by fixing means such as flanges 131. The protective element 30 is fixed on the one hand to the rotary plate 130 and d on the other hand to the support 20. Holding flanges 140 are fixed respectively on the one hand to the protective element 30 and on the other hand to each blank 10. These flanges 140 make it possible to maintain the sectors 1 so as not to only they fall once separated from the support 20 by cutting with a water jet. In the example illustrated, the protective element 30 has a height greater than the height of the blanks 10 formed on the support 20, and in particular greater than the thickness e of the sacrificial portions 14, 16 of the blanks 10.

La découpe au jet d'eau des portions sacrificielles de chaque ébauche 10 est réalisée par un jet d'eau formé par la buse 40. La buse 40 est ici située au-dessus de la cuve 120. La buse 40 peut être montée sur un robot polaire ou cartésien automatisé à commande numérique (non représenté), de façon connue en soi, de façon à garder une distance constante entre la buse et le bord du secteur à séparer. Durant la découpe, le jet d'eau peut faire, avec la normale à la face de la pièce brute 10 en train d'être découpée, un angle compris entre 0° et 30°. On peut utiliser une buse du type mono-jet. La buse peut se situer à une distance comprise entre 0,5 mm et 25 mm de la pièce brute. Le jet peut se déplacer sur la pièce brute à découper avec une vitesse comprise entre 0,05 mm/s et 1 mm/s. Le diamètre de la buse peut être compris entre 0,1 mm et 0,5 mm. La pression du jet d'eau peut être comprise entre 4000 bars et 8000 bars. Le débit du jet d'eau peut être compris entre 2 L/min et 30 L/min. Le jet d'eau peut comprendre des particules abrasives, par exemple de corindon, d'alumine, de nitrure de bore, de carbure de bore ou de diamant, ou d'un matériau organique. Le débit de particules abrasives dans le jet d'eau peut être compris entre 200 g/min et 1000 g/min.The sacrificial cutting of the sacrificial portions of each blank 10 is carried out by a water jet formed by the nozzle 40. The nozzle 40 is here located above the tank 120. The nozzle 40 can be mounted on a automated polar or Cartesian robot with numerical control (not shown), in a manner known per se, so as to keep a constant distance between the nozzle and the edge of the sector to be separated. During cutting, the water jet can make, with the normal to the face of the blank 10 being cut, an angle between 0 ° and 30 °. It is possible to use a nozzle of the mono-jet type. The nozzle can be located between 0.5 mm and 25 mm from the blank. The jet can move on the blank to be cut with a speed between 0.05 mm / s and 1 mm / s. The diameter of the nozzle can be between 0.1 mm and 0.5 mm. The water jet pressure can be between 4000 bars and 8000 bars. The water jet flow can be between 2 L / min and 30 L / min. The water jet can comprise abrasive particles, for example of corundum, alumina, boron nitride, boron carbide or diamond, or of an organic material. The flow of abrasive particles in the water jet can be between 200 g / min and 1000 g / min.

On peut découper la pièce brute 10i, puis on fait tourner le plateau 130 pour ensuite découper la pièce brute IO2, et enfin continuer avec la pièce brute IO3. Avec la disposition illustrée, l'élément de protection 30 protège la pièce brute située en face de celle qui est en train d'être découpée du jet d'eau. Une fois toutes les ébauches découpées, on peut retirer les brides 140 de la machine 100 et récupérer les secteurs 1 (parties utiles des ébauches).We can cut the blank 10i, then rotate the plate 130 to then cut the blank IO2, and finally continue with the blank IO3. With the illustrated arrangement, the protective element 30 protects the blank part located opposite that which is being cut from the water jet. Once all the blanks have been cut, the flanges 140 can be removed from the machine 100 and the sectors 1 can be recovered (useful parts of the blanks).

Dans une étape E3 suivante, on peut décaper les surfaces de chaque secteur 1 à l'aide d'un jet d'eau pressurisé afin de les nettoyer. Cette étape permet de retirer les particules de poudre métallique non ou partiellement fondues qui sont restées sur le secteur 1, et ainsi nettoyer ses surfaces. Durant cette étape, on peut utiliser une machine différente de la machine 100. En particulier, on peut utiliser une machine horizontale (non représentée) comprenant une cuve et des rigoles ou canaux sur lesquels on dispose les secteurs 1, la buse pouvant se déplacer au-dessus des secteurs. On peut utiliser une buse du type mono-jet, ou encore multijets de façon à couvrir une surface plus importante. La buse peut se situer à une distance comprise entre 5 mm et 100 mm de la pièce brute. Le jet peut se déplacer sur la pièce brute avec une vitesse comprise entre 1 mm/s et 20 mm/s. Le diamètre de la buse peut être compris entre 0,5 mm et 5 mm. La pression du jet d'eau peut être comprise entre 500 bars et 6000 bars. On veillera à ce que la pression ne soit pas trop forte pour ne pas endommager la pièce et de pas générer de défauts de surface. Le débit du jet d'eau peut être compris entre 2 L/min et 30 L/min. Le jet d'eau est, durant cette étape, préférentiellement dépourvu de particules abrasives.In a following step E3, the surfaces of each sector 1 can be scoured using a pressurized water jet in order to clean them. This step makes it possible to remove the particles of unmelted or partially molten metal powder which have remained on sector 1, and thus to clean its surfaces. During this step, it is possible to use a machine different from the machine 100. In particular, it is possible to use a horizontal machine (not shown) comprising a tank and channels or channels on which the sectors 1 are placed, the nozzle being able to move at - above the sectors. It is possible to use a nozzle of the single-jet type, or else a multi-jet so as to cover a larger surface. The nozzle can be located between 5 mm and 100 mm from the blank. The jet can move on the blank with a speed between 1 mm / s and 20 mm / s. The diameter of the nozzle can be between 0.5 mm and 5 mm. The pressure of the water jet can be between 500 bars and 6000 bars. Care should be taken that the pressure is not too high to avoid damaging the part and not to generate surface defects. The water jet flow can be between 2 L / min and 30 L / min. During this stage, the water jet is preferably free of abrasive particles.

Dans une étape E4, qui peut être réalisée avant ou après l'étape E3, on réalise le retrait des murets de fabrication alvéolaires de la pièce brute 10 de façon à obtenir le secteur 1. Une partie de cette étape peut consister simplement à casser les murets de fabrication alvéolaires 12 de la pièce brute 10 séparée du support 20. Une fois les murets 12 cassés, des résidus de murets sont généralement présents sur le secteur 1, ce qui n'est pas souhaitable, notamment lorsqu'ils sont présents sur des parties ayant une fonction aérodynamique comme c'est le cas des aubes 2 du secteur 1. Durant cette étape, on peut utiliser une machine identique à celle utilisée pour l'étape E3.In a step E4, which can be carried out before or after step E3, the alveolar manufacturing walls are removed from the blank 10 so as to obtain the sector 1. Part of this step can consist simply in breaking the honeycomb manufacturing walls 12 of the blank 10 separated from the support 20. Once the walls 12 are broken, residue from the walls is generally present on sector 1, which is undesirable, especially when they are present on parts having an aerodynamic function as is the case of the vanes 2 of sector 1. During this stage, a machine identical to that used for stage E3 can be used.

On finalise ainsi l'étape de retrait des murets de fabrication à l'aide d'un jet d'eau pressurisé, afin d'éliminer les résidus des murets de fabrication. En d'autres termes, l'étape de retrait des murets de fabrication alvéolaires comprend ici une étape d'ébavurage au jet d'eau. Pour cela, on utilise préférentiellement une buse mono-jet. La buse peut se situer à une distance comprise entre 5 mm et 100 mm de la pièce brute. Le jet peut se déplacer sur la pièce brute avec une vitesse comprise entre 1 mm/s et 20 mm/s. Le jet d'eau peut être rotatif. Le diamètre de la buse peut être compris entre 0,5 et 5 mm. La pression du jet d'eau peut être comprise entre 500 bars et 6000 bars. Le débit du jet d'eau peut être compris entre 2 L/min et 30 L/min. Le jet d'eau peut comprendre des particules abrasives, par exemple de corindon, d'alumine, de nitrure de bore, de carbure de bore, de diamant, ou d'un matériau organique, des billes de verre ou de céramique. Les particules abrasives peuvent présenter une taille (D50) inférieure ou égale à 1 mm, préférentiellement inférieure ou égale à 200 pm, plus préférentiellement inférieure ou égale à 50 pm, pour réduire le risque de marquer la pièce et d'incruster des particules dans la pièce. Le débit de particules abrasives dans le jet d'eau peut être compris entre 200 g/min et 1000 g/min. L'utilisation d'un jet d'eau durant l'étape de retrait des murets de fabrication alvéolaires permet, à la différence des étapes de polissage manuel utilisées dans l'art antérieur, de supprimer les irrégularités de surface de manière reproductible et d'optimiser la quantité de matière retirée sur les pièces.This completes the step of removing the manufacturing walls using a pressurized water jet, in order to remove the residues from the manufacturing walls. In other words, the step of removing the honeycomb manufacturing walls here includes a step of deburring with a water jet. For this, a single-jet nozzle is preferably used. The nozzle can be located between 5 mm and 100 mm from the blank. The jet can move on the blank with a speed between 1 mm / s and 20 mm / s. The water jet can be rotatable. The diameter of the nozzle can be between 0.5 and 5 mm. The pressure of the water jet can be between 500 bars and 6000 bars. The water jet flow can be between 2 L / min and 30 L / min. The water jet can comprise abrasive particles, for example of corundum, alumina, boron nitride, boron carbide, diamond, or an organic material, glass or ceramic beads. The abrasive particles may have a size (D50) of less than or equal to 1 mm, preferably less than or equal to 200 μm, more preferably less than or equal to 50 μm, to reduce the risk of marking the part and of encrusting particles in the room. The flow of abrasive particles in the water jet can be between 200 g / min and 1000 g / min. The use of a water jet during the step of removing the cellular production walls allows, unlike the manual polishing steps used in the prior art, to remove surface irregularities in a reproducible manner and optimize the quantity of material removed from the parts.

Grâce à l'invention et ses dispositions avantageuses mettant en œuvre la découpe au jet d'eau ou le décapage jet d'eau, on peut ainsi réduire le temps, le nombre d'étapes, et ainsi le coût, du procédé de fabrication d'une pièce métallique par fabrication additive.Thanks to the invention and its advantageous arrangements implementing water jet cutting or water jet stripping, it is thus possible to reduce the time, the number of steps, and thus the cost, of the manufacturing process. '' a metal part by additive manufacturing.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce métallique finie (1) comprenant au moins les étapes suivantes :1. Method for manufacturing a finished metal part (1) comprising at least the following steps: - la formation (étape El) d'une pièce brute (10) de la pièce sur un support (20), la pièce brute étant formée couche par couche à partir d'une poudre métallique par un procédé du type fabrication additive, la pièce brute comprenant une partie utile (1) correspondant à la pièce à fabriquer et une portion sacrificielle (14, 16 ; 14', 163 s'étendant entre le support (20) et la partie utile, et- The formation (step E1) of a raw part (10) of the part on a support (20), the raw part being formed layer by layer from a metal powder by a process of the additive manufacturing type, the part rough comprising a useful part (1) corresponding to the part to be manufactured and a sacrificial portion (14, 16; 14 ', 163 extending between the support (20) and the useful part, and - la séparation (étape E2) de la partie utile (1) de la pièce brute (10) ainsi formée du support (20), caractérisé en ce que l'étape de séparation de la partie utile de la pièce brute du support comprend la découpe au jet d'eau de la portion sacrificielle de la pièce brute.- Separation (step E2) of the useful part (1) from the raw part (10) thus formed from the support (20), characterized in that the step of separating the useful part from the raw part from the support comprises the water jet cutting of the sacrificial portion of the blank. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la portion sacrificielle (14', 163 comprend au moins une portion alvéolaire.2. Method according to claim 1, in which the sacrificial portion (14 ′, 163 comprises at least one alveolar portion. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, comprenant en outre une étape de décapage au jet d'eau pressurisé (étape E3) d'une surface de la partie utile de la pièce brute de manière à nettoyer ladite surface.3. Method according to any one of claims 1 and 2, further comprising a step of etching with a pressurized water jet (step E3) of a surface of the useful part of the blank so as to clean said surface. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la pièce brute (10) comprend en outre au moins un muret de fabrication alvéolaire (12) s'étendant entre le support (20) et la partie utile (1), le procédé comprenant en outre une étape de retrait du muret de fabrication alvéolaire de la partie utile de la pièce brute (étape E4).4. Method according to any one of claims 1 to 3, wherein the blank (10) further comprises at least one low cell wall (12) extending between the support (20) and the useful part (1 ), the method further comprising a step of removing the alveolar manufacturing wall from the useful part of the blank (step E4). 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'étape (E4) de retrait du muret alvéolaire (12) est réalisée au moins en partie par un jet d'eau pressurisé.5. Method according to claim 4, wherein the step (E4) of removal of the cellular wall (12) is carried out at least in part by a pressurized water jet. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le jet d'eau pressurisé utilisé pendant l'étape (E4) de retrait du muret alvéolaire comprend des particules abrasives.6. The method of claim 5, wherein the pressurized water jet used during step (E4) of removal of the cellular wall comprises abrasive particles. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on fabrique un premier et un deuxième secteur angulaire d'une pièce annulaire, le procédé comprenant successivement les étapes suivantes :7. Method according to any one of claims 1 to 6, in which a first and a second angular sector of an annular part are manufactured, the method successively comprising the following steps: - la formation des ébauches (10ι, IO2) du premier et du deuxième secteur sur le support (20), etthe formation of the blanks (10ι, IO2) of the first and of the second sector on the support (20), and - la séparation de la partie utile (1) de la pièce brute (10i) du premier secteur du support par découpe de la portion sacrificielle (14, 16) de la pièce brute du premier secteur (10i), la découpe étant réalisée par au moins un jet d'eau formé par une buse (40) se déplaçant angulairement à la périphérie du support, un élément de protection (30) étant interposé entre la pièce brute du premier secteur (10i) et la pièce brute du deuxième secteur (IO2) de manière à éviter l'endommagement de la pièce brute du deuxième secteur (IO2) par le jet d'eau lors de la découpe de la portion sacrificielle (14, 16) de la pièce brute du premier secteur (10i).- The separation of the useful part (1) of the blank (10i) of the first sector of the support by cutting the sacrificial portion (14, 16) of the blank of the first sector (10i), the cutting being carried out by less a water jet formed by a nozzle (40) moving angularly around the periphery of the support, a protective element (30) being interposed between the raw part of the first sector (10i) and the raw part of the second sector (IO2 ) so as to avoid damaging the raw part of the second sector (IO2) by the water jet when cutting the sacrificial portion (14, 16) of the raw part of the first sector (10i). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel on fabrique au moins un secteur angulaire (1) de distributeur ou de redresseur de turbine à gaz, ledit secteur angulaire comprenant un secteur de virole interne (4), un secteur de virole externe (6) et une pluralité d'aubes (2) s'étendant entre le secteur de virole interne et le secteur de virole externe.8. Method according to any one of claims 1 to 7, in which at least one angular sector (1) of a gas turbine distributor or rectifier is manufactured, said angular sector comprising an internal ferrule sector (4), a outer ferrule sector (6) and a plurality of vanes (2) extending between the inner ferrule sector and the outer ferrule sector. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la portion sacrificielle (14, 16) présente une épaisseur (e) supérieure ou égale à 2 mm.9. Method according to any one of claims 1 to 8, wherein the sacrificial portion (14, 16) has a thickness (e) greater than or equal to 2 mm. 1/71/7
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