FR3073170A1 - Dispositif et procede de fabrication additive d’une structure architecturale comprenant au moins une piece encastree - Google Patents
Dispositif et procede de fabrication additive d’une structure architecturale comprenant au moins une piece encastree Download PDFInfo
- Publication number
- FR3073170A1 FR3073170A1 FR1760408A FR1760408A FR3073170A1 FR 3073170 A1 FR3073170 A1 FR 3073170A1 FR 1760408 A FR1760408 A FR 1760408A FR 1760408 A FR1760408 A FR 1760408A FR 3073170 A1 FR3073170 A1 FR 3073170A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- insert
- robot
- architectural structure
- additive manufacturing
- gripping member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
- B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/35—Extraordinary methods of construction, e.g. lift-slab, jack-block
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
- E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
- E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
- E04G21/04—Devices for both conveying and distributing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B2103/00—Material constitution of slabs, sheets or the like
- E04B2103/02—Material constitution of slabs, sheets or the like of ceramics, concrete or other stone-like material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
L'invention concerne un dispositif de fabrication additive d'une structure architecturale (6) formée d'un empilement de couches (7) de cordons de matériau de construction et comprenant au moins une pièce rapportée (30) encastrée dans ladite structure (6), caractérisé en ce qu'il comprend : un robot de fabrication additive (10) comprenant une tête d'extrusion (11) adaptée pour pouvoir être déplacée suivant une trajectoire prédéterminée et un robot de positionnement (20) d'une pièce rapportée (30) comprenant un organe de préhension (32) adapté pour pouvoir saisir ladite pièce rapportée (30) à encastrer et la déplacer d'une position de stockage au voisinage de la structure architecturale en cours de fabrication à une position de placement et de maintien de ladite pièce sur ladite trajectoire prédéterminée de sorte que ledit robot de fabrication additive (10) puisse empiler des couches de cordons de matériau de construction autour de ladite pièce rapportée pour assurer son encastrement dans ladite structure architecturale (6).
Description
DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE FABRICATION ADDITIVE D’UNE
STRUCTURE ARCHITECTURALE COMPRENANT AU MOINS UNE PIÈCE ENCASTRÉE
1. Domaine technique de l’invention
L’invention concerne la fabrication additive de structures architecturales. L’invention concerne plus particulièrement un dispositif et un procédé de fabrication additive d’une structure architecturale par empilement de couches successives de cordons extrudés de matériaux de construction, ladite construction comprenant au moins une pièce rapportée encastrée dans ladite structure.
2. Arrière-plan technologique
Dans tout le texte, les termes « matériaux de construction » désignent tous types de matériaux pouvant être utilisés pour produire des structures architecturales par empilement de couches de cordons extrudés de ces matériaux. H s’agit par exemple de matériaux cimentaires, de matériaux argileux, de matériaux à base de plâtre, et d’une manière générale de tous matériaux à pâtes visqueuses compatibles avec la fabrication additive de structures architecturales.
Dans tout le texte, les termes « structures architecturales » désignent à la fois des éléments de construction individuels (pont, pilier, mur, mobilier urbain, etc.), des structures complètes (bâtiment, maison, immeuble, etc.) et des pièces architecturales diverses (œuvres artistiques, sculptures, etc.).
La fabrication additive de structures architecturales par empilement de couches de cordons extrudés, dont dérive l’impression 3D de matériaux de construction, en particulier de matériau cimentaire, est une nouvelle technologie très prometteuse dans le domaine de l’architecture et de la construction.
En effet, l’impression 3D de matériau de construction apporte de nombreux avantages par rapport aux techniques traditionnelles parmi lesquels notamment la possibilité de pouvoir réaliser des formes complexes par ajout de couches successives de matériau de construction, la rapidité des opérations de construction, la réduction des coûts et de la main d’œuvre, une sécurité améliorée sur les chantiers, etc.
La maîtrise de l’impression 3D de matériau de construction fait appel à des compétences dans le domaine de la mécanique des fluides, la mécanique, l’électronique et le génie civil. L’extrusion de matériau de construction destinée à la fabrication d’une structure architecturale met en œuvre une tête d’extrusion (aussi désignée parfois par les termes de tête d’impression) portée par un système de positionnement, tel qu’un bras articulé, et destinée à être déplacée le long d’une trajectoire prédéterminée, de manière à pouvoir former une pièce architecturale par empilement de couches de cordons extradés.
Cette technologie prometteuse souffre néanmoins d’un inconvénient lié à la difficulté d’intégrer des pièces rapportées, telles que des fenêtres, des linteaux, des poutres, des pièces de second œuvre, et de manière générale de toutes pièces qui ne sont pas directement produites par la tête d’extrusion par un empilement de couches de matériaux de construction.
L’une des solutions déjà envisagées pour intégrer des pièces rapportées dans une structure architecturale issue de la fabrication additive de matériaux de constructions consiste à ménager des ouvertures dans la structure postérieurement à la fabrication de la structure.
Cette solution rallonge la durée de fabrication d’une structure architecturale en imposant des opérations de découpe des zones de la structure devant recevoir les pièces rapportées postérieurement à l’impression de la structure. En outre, cette solution augmente les coûts de fabrication, de sorte que les avantages de la fabrication additive sont en partie annihilés par les opérations de main d’œuvre nécessaires postérieurement à la fabrication de la structure pour y intégrer les pièces rapportées. Cette solution présente aussi l’inconvénient de limiter les dimensions des ouvertes qui peuvent être pratiquées, et donc les dimensions des pièces rapportées que l’on peut encastrer, sous peine de fragiliser la structure architecturale.
A ce jour, il n’existe aucune solution optimale permettant de résoudre ce problème technique de fabriquer une structure architecturale par empilements de couches de matériaux de construction comprenant au moins une pièce rapportée intégrée dans la structure.
Aussi, les inventeurs ont cherché à proposer une nouvelle solution permettant de fabriquer une structure architecturale par empilement de couches de cordons extrudés et comprenant une pièce rapportée intégrée à la structure.
3. Objectifs de l’invention
L’invention vise à fournir un dispositif et un procédé de fabrication additive d’une structure architecturale par empilement de couches successives de cordons extrudés de matériaux de construction, ladite construction comprenant au moins une pièce rapportée encastrée dans ladite structure.
L’invention vise en particulier à fournir un dispositif et un procédé permettant d’encastrer simplement une pièce rapportée choisie dans le groupe comprenant une fenêtre, un linteau, une poutre, un élément de structure, et un élément de second œuvre.
L’invention vise aussi à fournir un dispositif et un procédé permettant d’intégrer une pièce rapportée au sein de la structure au cours de l’impression de la structure architecturale.
4. Exposé de l’invention
Pour ce faire, l’invention concerne un dispositif de fabrication additive d’une structure architecturale formée d’un empilement de couches de cordons de matériau de construction et comprenant au moins une pièce rapportée encastrée dans ladite structure.
Un dispositif selon l’invention est caractérisé en ce qu’il comprend :
un robot de fabrication additive comprenant une tête d’extrusion de cordons de matériau de construction reliée à un circuit d’alimentation de ladite tête en matériau de construction et adaptée pour pouvoir être déplacée sur commande d’une unité de commande suivant une trajectoire prédéterminée pour former ladite structure architecturale par empilement de couches desdits cordons extrudés par ladite tête d’extrusion, un robot de positionnement d’une pièce rapportée comprenant un organe de préhension adapté pour pouvoir saisir ladite pièce rapportée à intégrer dans ladite structure et un bras mobile portant ledit organe de préhension et piloté par une unité de pilotage coordonnée à ladite unité de de commande de manière à pouvoir déplacer ladite pièce rapportée d’une position de stockage au voisinage de la structure architecturale en cours de fabrication à une position de placement et de maintien de ladite pièce sur ladite trajectoire prédéterminée de déplacement dudit robot de fabrication additive de sorte que ledit robot de fabrication additive puisse empiler des couches de cordons de matériau autour de ladite pièce rapportée pour assurer son encastrement dans ladite structure architecturale.
Un dispositif selon l’invention comprend donc deux robots distincts, l’un dédié à l’extrusion de cordons de matériaux de construction suivant une trajectoire prédéterminée, et l’autre dédié à l’intégration d’une pièce rapportée au sein de la structure en cours de fabrication. Ainsi, un dispositif selon l’invention permet l’intégration d’éléments non issus de la tête d’extrusion simultanément à la fabrication de la structure architecturale. Il n’est donc plus nécessaire d’attendre la fin de la fabrication de la structure architecturale pour ménager des ouvertures destinées à recevoir des fenêtres par exemple. L’invention permet de poser tout type de pièces rapportée, comme des fenêtres par exemple, simultanément à la fabrication de la structure architecturale.
Le robot de positionnement et le robot de fabrication additive sont synchronisés par le biais de l’unité de pilotage qui est coordonnée à l’unité de commande. Cette coordination est de préférence automatisée, mais peut être manuellement organisée par un opérateur selon une variante de l’invention.
Le robot de positionnement étant configuré pour pouvoir maintenir la pièce rapportée en position sur la trajectoire de fabrication de la structure architecturale, cette pièce rapportée n’exerce aucune force sur les cordons extradés au cours de la fabrication. H n’est donc pas nécessaire d’attendre que les cordons de matériau de construction durcissent pour y placer les pièces rapportées.
Un dispositif selon l’invention permet donc d’accélérer les opérations de fabrication de structures architecturales comprenant des pièces rapportées encastrées dans la structure. En outre, la précision de pose des éléments rapportés est améliorée par rapport aux solutions de découpe ultérieure des emplacements de ces pièces.
En outre, un dispositif selon l’invention permet d’améliorer l’étanchéité (phonique et thermique) des zones de jonction avec la pièce rapportée dans la mesure où la pièce rapportée est intégrée dans la structure à un moment où les cordons extrudés par la tête d’extrusion sont dans un état rhéologique permettant d’adhérer à la pièce rapportée. Cette qualité d’adhérence dépend du matériau de construction utilisé et du matériau de la pièce rapportée à encastrer dans la structure.
Avantageusement et selon l’invention, ledit organe de préhension est adapté pour pouvoir saisir ladite pièce rapportée en laissant libre le pourtour périphérique de ladite pièce de sorte que le robot de fabrication additive puisse empiler les couches de cordons de matériau de construction autour de la pièce sans être devoir déplacer ledit organe de préhension dudit robot de positionnement.
Selon cette variante avantageuse, ledit organe de préhension du robot de position d’une pièce rapportée est configuré pour pouvoir saisir la pièce tout en laissant le pourtour de la pièce, destiné à être mis en contact avec les cordons extrudés, libre de tout élément pouvant entraver le déplacement du robot de fabrication additive. Par exemple, dans le cas d’une fenêtre à encastrer, l’organe de préhension peut être configuré pour pouvoir saisir cette fenêtre au niveau du chambranle de la fenêtre par des moyens du type pince, ou directement par la vitre par des moyens du type ventouses.
Avantageusement et selon l’invention, ledit organe de préhension est porté par ledit bras mobile par l’intermédiaire de moyens d’assemblage amovible de sorte qu’il puisse être changé en fonction du type de pièce rapportée à encastrer dans ladite structure architecturale.
Cette variante avantageuse permet de changer l’organe de préhension pour l’adapter à chaque type de pièce rapportée à encastrer dans la structure.
Avantageusement et selon l’invention, ladite pièce rapportée est choisie dans le groupe comprenant une poutre, un linteau, une fenêtre, une porte, une applique murale, un élément de structure, et un élément de second œuvre.
Un dispositif selon cette variante permet d’encastrer tout type de pièce au sein de la structure architecturale, ce qui permet, suivant le type de pièce encastrée, de renforcer la structure architecturale (insertion de poutres), de permettre des franchissements (insertion de linteaux), d’apporter de la lumière à la structure (insertion de fenêtres), de réduire les opérations de second œuvre ultérieures (insertion d’éléments de second œuvre).
Avantageusement et selon l’invention, ladite unité de commande dudit robot de fabrication additive et ladite unité de pilotage dudit robot de positionnement sont formées par une seule et même unité.
Un dispositif selon cette variante permet de faciliter les opérations de synchronisation entre les deux robots. Une telle unité de commande est par exemple formée d’un ordinateur relié aux actionneurs des différents robots. La synchronisation des déplacements des deux robots peut résulter de simulations préalables à la fabrication de la pièce architecturale.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une structure architecturale formée d’un empilement de couches de cordons de matériau de construction et comprenant au moins une pièce rapportée encastrée dans ladite structure, caractérisé en ce qu’il comprend :
une étape de déplacement d’une tête d’extrusion d’un robot de fabrication additive reliée à un circuit d’alimentation de ladite tête en matériau de construction suivant une trajectoire prédéterminée, une étape d’extrusion de cordons de matériau de construction au cours du déplacement de ladite tête d’extrusion suivant ladite trajectoire prédéterminée pour former ladite structure architecturale par empilement de couches de matériau de construction, une étape de saisie d’une pièce rapportée à encastrer par un robot de positionnement comprenant un organe de préhension adapté pour pouvoir saisir ladite pièce rapportée, une étape de déplacement d’un bras mobile dudit robot de positionnement portant ledit organe de préhension d’une position de stockage de ladite pièce rapportée au voisinage de la structure architecturale en cours de fabrication à une position de placement de ladite pièce rapportée sur ladite trajectoire prédéterminée de déplacement dudit robot de fabrication additive, une étape d’empilement de couches de matériau de construction autour de ladite pièce rapportée pour assurer l’encastrement de ladite pièce dans ladite structure architecturale au cours de la fabrication de la structure architecturale.
Un procédé de fabrication d’une structure architecturale formée d’un empilement de couches de cordons de matériau de construction selon l’invention est avantageusement mis en œuvre par un dispositif de fabrication d’une structure architecturale selon l’invention. En outre, un dispositif de fabrication d’une structure architecturale selon l’invention met avantageusement en œuvre un procédé de fabrication d’une structure architecturale formée d’un empilement de couches de cordons de matériau de construction selon l’invention. Aussi les avantages et effets du dispositif selon l’invention décrits précédemment s’appliquent au procédé de fabrication d’une structure architecturale selon l’invention.
En particulier, un procédé selon l’invention permet l’intégration d’éléments non issus de la tête d’extrusion simultanément à la fabrication de la structure architecturale. Un procédé selon l’invention permet également d’accélérer les opérations de fabrication de structures architecturales comprenant des pièces rapportées à encastrer dans la structure. Il permet également d’agencer des pièces rapportées de manière plus précise sur la structure que les procédés de l’art antérieur.
Avantageusement et selon l’invention, le procédé comprend en outre une étape de relâchement de la pièce rapportée par ledit organe de préhension du robot de positionnement une fois que la partie supérieure de la pièce rapportée est recouverte d’au moins une couche de matériau de construction.
Selon cette variante avantageuse, le procédé prévoit que la pièce rapportée est maintenue en position, sans peser sur la structure architecturale, jusqu’à ce que la pièce rapportée soit entièrement recouverte de cordons de matériau de construction, c’est-à-dire jusqu’à ce que la pièce rapportée soit emprisonnée par des couches de cordons extradés.
Avantageusement et selon l’invention, l’ensemble des étapes sont pilotées par une unité de commande adaptée pour commander ledit robot de fabrication additive et ledit robot de positionnement de la pièce rapportée.
Un procédé selon cette variante permet de faciliter les opérations de synchronisation entre les deux robots. Une telle unité de commande est par exemple formée d’un ordinateur relié aux actionneurs des différents robots. La synchronisation des déplacements des deux robots peut résulter de simulations préalables à la fabrication de la pièce architecturale.
Un dispositif et un procédé selon l’invention permet donc de fabriquer de manière plus rapide, plus précise et plus économique, des structures architecturales comprenant au moins une pièce rapportée encastée dans la structure.
Une telle structure architecturale peut être de tout type, et notamment un élément de construction individuel (pont, pilier, mur, mobilier urbain, etc.), une structure complète (bâtiment, maison, immeuble, etc.) ou tout type de pièce architecturale (œuvre artistique, sculpture, etc.). Le matériau de construction peut être de tous types. Il s’agit par exemple d’un matériau cimentaire, d’un matériau du type argile, d’un matériau à base de plâtre, et d’une manière générale de tout matériau à pâte visqueuse compatible avec la fabrication additive de structures architecturales.
L'invention concerne également un dispositif fabrication d’une structure architecturale et un procédé de fabrication d’une structure architecturale caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées cidessus ou ci-après.
5. Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique d’un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention mettant en œuvre une étape d’extrusion de cordons de matériau de construction et une étape de saisie d’une pièce rapportée d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention,
- la figure 2 est une vue schématique d’un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention mettant en œuvre une étape d’extrusion de cordons de matériau de construction et une étape de positionnement d’une pièce rapportée sur la trajectoire d’extrusion d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention,
- la figure 3 est une vue schématique d’un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention mettant en œuvre une étape d’extrusion de cordons de matériau de construction autour de la pièce rapportée maintenue en position d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention,
- la figure 4 est une vue schématique d’un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention mettant en œuvre une étape d’extrusion de cordons de matériau de construction au-dessus de la pièce rapportée d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention.
6. Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention
Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d’illustration et de clarté.
En outre, les éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes références dans toutes les figures.
Les figures 1 à 4 illustrent les principales étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention mises en œuvre par un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention.
Un dispositif selon le mode de réalisation des figures comprend un robot de fabrication additive 10 d’une structure architecturale 6 et un robot 20 de positionnement et de maintien d’une pièce rapportée 30 à encastrer dans la structure architecturale 6.
La structure architecturale 6 est formée par un empilement de couches 7 de cordons 8 de matériau de construction. Ce matériau de construction peut être de tous types. H peut s’agir d’un matériau cimentaire, d’un matériau du type argile, d’un matériau à base de plâtre, et d’une manière générale de tout matériau à pâte visqueuse compatible avec la fabrication additive d’une structure architecturale.
Sur les figures, le cordon 8 en cours d’extrusion est schématiquement représenté par un trait gras.
Le robot de fabrication additive 10 comprend une tête d’extrusion 11 reliée à un circuit d’alimentation de la tête d’extrusion 11, non représenté sur les figures. La tête d’extrusion 11 n’est pas détaillée sur les figures et comprend par exemple un carter, une bouche d’entrée de matériau de construction, une buse de sortie des cordons extradés, une pompe de dosage configurée pour pouvoir véhiculer le matériau de construction de ladite bouche d’entrée vers ladite buse de sortie. Des détails techniques de différents modes de réalisation d’une telle tête d’extrusion peuvent être trouvés dans les autres demandes de brevet déposées par le demandeur.
Le robot de fabrication additive 10 est piloté par une unité de commande, non représentée sur les figures pour pouvoir déplacer la tête d’extrusion 11 le long d’une trajectoire d’extrusion prédéterminée permettant de former la structure architecturale 6 par un empilement de couches 7 de cordons 8.
L’invention comprend également un robot de positionnement 20 d’une pièce rapportée 30, qui est schématiquement représentée par une fenêtre sur les figures. Ce robot de positionnement 20 comprend un organe 32 de préhension adapté pour pouvoir saisir la pièce rapportée 30 à encastrer dans la structure architecturale 6. Cet organe de préhension 32 peut être de tous types et est adapté à la pièce rapportée à encastrer dans la structure architecturale 6.
Le robot de positionnement 30 comprend également un bras mobile 34 portant l’organe de préhension 32 et piloté par une unité de pilotage, non représentée sur les figures, de manière à pouvoir déplacer la pièce rapportée 30 d’une position de stockage au voisinage de la structure architecturale, représentée par la figure 1, à une position de placement et de maintien de la pièce 30 sur la trajectoire prédéterminée de déplacement du robot de fabrication additive 10, représentée sur les figures 2 et 3 de sorte que le robot de fabrication additive 10 puisse empiler des couches de cordons de matériau autour de la pièce rapportée 30 pour assurer son encastrement au sein de la structure architecturale 6.
La figure 1 représente le dispositif selon l’invention au cours de la saisie de la pièce 30 par le robot de positionnement 20.
La figure 2 représente le dispositif selon l’invention au cours du positionnement de la pièce 30 sur la trajectoire d’extrusion du robot de fabrication additive 10.
La figure 3 représente le dispositif selon l’invention au cours de l’empilement de couches de cordons de matériau de construction autour de la pièce 30 maintenue en position par le robot de positionnement 20.
La figure 4 représente le dispositif selon l’invention au cours de la finalisation de la structure architecturale 6. Dans cette position, le robot de positionnement 20 a relâché la pièce 30 qui est encastrée dans la structure architecturale 6. Le robot de fabrication additive finalise la structure architecturale 6 en extrudant des cordons de matériau de construction sur la partie supérieure de la structure.
Bien entendu, il est possible d’intégrer plusieurs pièces rapportées sur la structure architecturale, soit par rutilisation simultanée de plusieurs robots de positionnement de pièces rapportées, soit par l’encastrement successif des pièces par le même robot de positionnement.
Un dispositif selon l’invention mettant en œuvre un procédé selon l’invention permet d’encastrer tous types de pièces simultanément à la fabrication de la structure architecturale, ce qui permet un gain de temps, de coût, et de précision, ce qui va permettre à la fabrication additive de structures architecturales d’entrer dans une nouvelle ère et de fortement concurrencer les techniques traditionnelles de construction.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de fabrication additive d’une structure architecturale (6) formée d’un empilement de couches (7) de cordons (8) de matériau de construction et comprenant au moins une pièce (30) rapportée encastrée dans ladite structure, caractérisé en ce qu’il comprend :un robot de fabrication additive (10) comprenant une tête d’extrusion (11) de cordons de matériau de construction reliée à un circuit d’alimentation de ladite tête (11) en matériau de construction et adaptée pour pouvoir être déplacée sur commande d’une unité de commande suivant une trajectoire prédéterminée pour former ladite structure architecturale (6) par empilement de couches (7) desdits cordons (8) extradés par ladite tête d’extrusion (11), un robot de positionnement (20) d’une pièce rapportée (30) comprenant un organe de préhension (32) adapté pour pouvoir saisir ladite pièce rapportée (30) à encastrer dans ladite structure et un bras mobile (34) portant ledit organe de préhension (32) et piloté par une unité de pilotage coordonnée à ladite unité de commande de manière à pouvoir déplacer ladite pièce rapportée (30) d’une position de stockage au voisinage de la structure architecturale en cours de fabrication à une position de placement et de maintien de ladite pièce (30) sur ladite trajectoire prédéterminée de déplacement dudit robot de fabrication additive (10) de sorte que ledit robot de fabrication additive (10) puisse empiler des couches de cordons de matériau autour de ladite pièce rapportée (30) pour assurer son encastrement dans ladite structure architecturale (6).
- 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de préhension (32) est adapté pour pouvoir saisir ladite pièce rapportée (30) en laissant libre le pourtour périphérique de ladite pièce (30) de sorte que le robot de fabrication additive (10) puisse empiler les couches de cordons de matériau de construction autour de la pièce (10) sans être devoir déplacer ledit organe de préhension (32) dudit robot de positionnement (20).
- 3. Dispositif selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit organe de préhension (32) est porté par ledit bras mobile (34) par l’intermédiaire de moyens d’assemblage amovible de sorte qu’il puisse être changé en fonction du type de pièce rapportée (30) à encastrer dans ladite structure architecturale (6).
- 4. Dispositif selon l’une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que ladite pièce rapportée (30) est choisie dans le groupe comprenant une poutre, un linteau, une fenêtre, une porte, une applique murale, un élément de structure, et un élément de second œuvre.
- 5. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite unité de commande dudit robot de fabrication additive et ladite unité de pilotage dudit robot de positionnement sont formées par une seule et même unité.
- 6. Procédé de fabrication d’une structure architecturale (6) formée d’un empilement de couches (7) de cordons (8) de matériau de construction et comprenant au moins une pièce rapportée (30) encastrée dans ladite structure (6), caractérisé en ce qu’il comprend :une étape de déplacement d’une tête d’extrusion (11) d’un robot de fabrication additive (10) reliée à un circuit d’alimentation de ladite tête en matériau de construction suivant une trajectoire prédéterminée, une étape d’extrusion de cordons (8) de matériau de construction au cours du déplacement de ladite tête d’extrusion (11) suivant ladite trajectoire prédéterminée pour former ladite structure architecturale (6) par empilement de couches (7) de matériau de construction, une étape de saisie d’une pièce rapportée (30) à encastrer par un robot de positionnement (20) comprenant un organe de préhension (32) adapté pour pouvoir saisir ladite pièce rapportée (30), une étape de déplacement d’un bras mobile (34) dudit robot de positionnement (20) portant ledit organe de préhension (32) d’une position de stockage de ladite pièce rapportée (30) au voisinage de la structure architecturale (6) en cours de fabrication à une position de placement et de maintien de ladite pièce rapportée (30) sur ladite trajectoire prédéterminée de déplacement dudit robot de fabrication additive (10), une étape d’empilement de couches (7) de matériau de construction autour de ladite pièce rapportée (30) pour assurer l’encastrement de ladite pièce (30) dans ladite structure architecturale (6) au cours de la fabrication de la structure architecturale (6).
- 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de relâchement de la pièce rapportée (30) par ledit organe de préhension (32) une fois que la partie supérieure de la pièce rapportée (30) est recouverte d’au moins une couche de matériau de construction.
- 8. Procédé selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l’ensemble des étapes sont pilotées par une unité de commande adaptée pour commander ledit robot de fabrication additive (10) et ledit robot de positionnement (20) de la pièce rapportée (30).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1760408A FR3073170B1 (fr) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | Dispositif et procede de fabrication additive d’une structure architecturale comprenant au moins une piece encastree |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1760408A FR3073170B1 (fr) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | Dispositif et procede de fabrication additive d’une structure architecturale comprenant au moins une piece encastree |
| FR1760408 | 2017-11-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3073170A1 true FR3073170A1 (fr) | 2019-05-10 |
| FR3073170B1 FR3073170B1 (fr) | 2020-11-06 |
Family
ID=61027910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1760408A Active FR3073170B1 (fr) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | Dispositif et procede de fabrication additive d’une structure architecturale comprenant au moins une piece encastree |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3073170B1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021141541A1 (fr) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 | 3D Metalforge Pte Ltd | Système pour la fabrication additive d'un article dans lequel est incorporé un composant d'insert et procédé associé |
| EP4008511A1 (fr) * | 2020-11-18 | 2022-06-08 | General Electric Company | Composant préfabriqué pour une structure de tour de turbine éolienne fabriquée de manière additive |
| EP4011581A1 (fr) * | 2020-12-14 | 2022-06-15 | Saint-Gobain Weber France | Procédé d'impression 3d destiné à la fabrication d'un objet en béton ou en mortier doté d'une traversée |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007063561A1 (de) * | 2007-12-30 | 2009-07-09 | Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH) | Verfahren und Anordnung zur Erstellung von Bauwerken |
| WO2016156626A1 (fr) * | 2015-03-30 | 2016-10-06 | Huritrabe, S. L. | Robot de construction par couches et installation de construction comprenant une multitude de robots |
| WO2016166116A1 (fr) * | 2015-04-12 | 2016-10-20 | Imprimere Ag | Imprimante à béton et procédé servant à ériger des bâtiments au moyen d'une imprimante à béton |
| CN106592980A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-04-26 | 中建商品混凝土有限公司 | 一种可配筋的建筑增材制造装置 |
| US20170203468A1 (en) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | Caterpillar Inc. | Structural formation system |
-
2017
- 2017-11-06 FR FR1760408A patent/FR3073170B1/fr active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007063561A1 (de) * | 2007-12-30 | 2009-07-09 | Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH) | Verfahren und Anordnung zur Erstellung von Bauwerken |
| WO2016156626A1 (fr) * | 2015-03-30 | 2016-10-06 | Huritrabe, S. L. | Robot de construction par couches et installation de construction comprenant une multitude de robots |
| WO2016166116A1 (fr) * | 2015-04-12 | 2016-10-20 | Imprimere Ag | Imprimante à béton et procédé servant à ériger des bâtiments au moyen d'une imprimante à béton |
| US20170203468A1 (en) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | Caterpillar Inc. | Structural formation system |
| CN106592980A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-04-26 | 中建商品混凝土有限公司 | 一种可配筋的建筑增材制造装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021141541A1 (fr) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 | 3D Metalforge Pte Ltd | Système pour la fabrication additive d'un article dans lequel est incorporé un composant d'insert et procédé associé |
| EP4008511A1 (fr) * | 2020-11-18 | 2022-06-08 | General Electric Company | Composant préfabriqué pour une structure de tour de turbine éolienne fabriquée de manière additive |
| US11613904B2 (en) | 2020-11-18 | 2023-03-28 | General Electric Company | Pre-fabricated component for an additively manufactured wind turbine tower structure |
| EP4011581A1 (fr) * | 2020-12-14 | 2022-06-15 | Saint-Gobain Weber France | Procédé d'impression 3d destiné à la fabrication d'un objet en béton ou en mortier doté d'une traversée |
| WO2022128472A1 (fr) * | 2020-12-14 | 2022-06-23 | Saint Gobain Weber France | Procédé d'impression 3d pour la fabrication d'un article constitué de béton ou de mortier et comportant une ouverture traversante |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3073170B1 (fr) | 2020-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR3073170A1 (fr) | Dispositif et procede de fabrication additive d’une structure architecturale comprenant au moins une piece encastree | |
| EP3233430B1 (fr) | Dispositif et procédé de fabrication de structures tridimensionnelles réalisées en couches successives | |
| EP3638473B1 (fr) | Système d'extrusion de cordons de matériau de construction pour robot de fabrication additive de structures architecturales comprenant un dispositif d'insertion de fibres de renforcement | |
| CN103596700B (zh) | 膜状涂布喷嘴、涂布装置及涂布方法 | |
| CA3031547C (fr) | Procede de reparation d'un ouvrage de genie civil | |
| WO2013079131A1 (fr) | Procédé pour la production de composants optiques structurés | |
| WO2005111722A3 (fr) | Appareil et procede d'approvisionnement en fluide pour la lithographie par immersion | |
| EP3215748B1 (fr) | Dispositif de maintien destine a etre present a la surface d'une piece en materiau composite | |
| WO2006119002A3 (fr) | Procede de fabrication d'elements structurels composites incurves | |
| FR3070896B1 (fr) | Systeme d'extrusion de cordons de materiau cimentaire pour robots de fabrication additive de structures architecturales colorees | |
| FR3069800A1 (fr) | Procede et systeme de fabrication d'un decor lumineux | |
| EP2676164B1 (fr) | Procede de fabrication ameliore d'un reflecteur, de preference pour le domaine de l'energie solaire | |
| WO2005043266A3 (fr) | Systemes et procedes de positionnement rapide a reluctance variable | |
| FR2967934A1 (fr) | Outil pour le positionnement d'un revetement | |
| EP3481601B1 (fr) | Ensemble pour usinage d'une surface, comprenant un effecteur, destine a être monte sur un bras de robot, et au moins un element d'appui de l'effecteur sur la surface et/ou sur l'outillage avec liaison rotule entre eux | |
| EP1918066A1 (fr) | Dispositif support de pièce | |
| Belgardt et al. | Self‐assembly of ordered colloidal nanoparticle films in few‐micron wide laser‐desorbed lines of octadecylsiloxane monolayers on silicon oxide surfaces | |
| FR2825302A1 (fr) | Procede de fabrication de profiles metalliques | |
| EP2169135B1 (fr) | Procédé de fabrication d'un mur isolé à coffrage intégré comprenant deux peaux béton et des connecteurs, incluant une étape de vibration ultrasonique, ainsi que l'installation correspondante et les connecteurs correspondants | |
| EP3444049B1 (fr) | Procédé et machine de fabrication de pièces en matériau céramique ou métallique par la technique des procédés additifs | |
| FR2908858A1 (fr) | Profile complexe constitue d'un profile metallique enrobe d'un feuillard metallique. | |
| EP3616865B1 (fr) | Dispositif et procédé d'impression tridimensionnelle dans du gel | |
| FR2949702A1 (fr) | Equipement et procede de fabrication de voussoirs de tunnel en beton autoplacant. | |
| EP3259226A1 (fr) | Adaptateur et procédé de remplissage d'un circuit fluidique | |
| FR3035807A1 (fr) | Masque d’encollage pour coller entre elles les strates d’un modele perdu |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20190510 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |