FR3083159A1

FR3083159A1 - Procede ameliore de fabrication de piece par fabrication additive

Info

Publication number: FR3083159A1
Application number: FR1856085A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Vincent Francois Dreano; Tiphaine De Tinguy; Michel Daniel Regis Sers
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-01-03
Anticipated expiration: 2038-07-02
Also published as: WO2020008137A1; US11511349B2; US20210187615A1; FR3083159B1; EP3818463A1; CN112334903A

Abstract

Procédé de fabrication de pièce par fabrication additive, la pièce à fabriquer (1) comportant au moins une portion à maintenir formant un angle inférieur à 60° par rapport à une direction de construction de la pièce à fabriquer, la portion à maintenir présentant une première surface latérale (la) et une deuxième surface latérale (lb) opposées l'une à l'autre, le procédé comprenant les étapes suivantes : fourniture d'un modèle numérique de la pièce à fabriquer (1), ajout au modèle numérique d'au moins un élément de maintien (10, 20) positionné d'un côté de la portion à maintenir, de manière à être en contact avec ladite première surface latérale (la) ou avec ladite deuxième surface latérale (lb).

Description

DOMAINE DE L'INVENTION [0001] Le présent exposé concerne un procédé de fabrication de pièce par fabrication additive permettant de maintenir certaines surfaces de la pièce susceptibles de se déformer en cours de fabrication, et notamment les surfaces influant sur l'aérodynamisme de la pièce finale.

[0002] Un tel procédé de fabrication additive est particulièrement adapté pour fabriquer des pièces complexes munies de surfaces sensibles, à destination notamment du domaine aéronautique.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0003] Il est désormais connu, dans le domaine aéronautique notamment, d'utiliser des méthodes de fabrication additive pour la réalisation de certains pièces dont la géométrie est fine ou complexe.

[0004] Un exemple classique de fabrication additive est la fabrication par fusion ou frittage de particules de poudre au moyen d'un faisceau de haute énergie. Parmi ces faisceaux de haute énergie, on peut mentionner notamment le faisceau laser et le faisceau d'électrons.

[0005] Par fusion sélective par laser, en anglais Selective Laser Melting (SLM), également connu sous le nom de procédé « Laser Beam Melting » (LBM), on entend un procédé dont les caractéristiques principales sont rappelées ci-après, en référence à la FIG 1 illustrant un dispositif classique de fabrication de pièce par fusion sélective ou frittage sélectif de lits de poudre au moyen d'un faisceau laser.

[0006] On dépose, par exemple à l'aide d'un outil d'étalement 200 (par exemple un rouleau), une première couche 100a de poudre d'un matériau sur un plateau de construction 210 (il peut s'agir d'un plateau seul ou surmonté d'un support massif, d'une partie d'une autre pièce ou d'une grille support utilisée pour faciliter la construction de certaines pièces).

[0007] Cette poudre est transvasée depuis un bac d'alimentation 220 lors d'un mouvement aller du rouleau 200 puis elle est raclée, et éventuellement légèrement compactée, lors d'un (ou de plusieurs) mouvement(s) de retour du rouleau 200. La poudre est composée de particules 110. L'excédent de poudre est récupéré dans un bac de recyclage 230 situé de façon adjacente au bac de construction 240 dans lequel se déplace verticalement le plateau de construction 210.

[0008] On utilise également un générateur 300 de faisceau laser 310, et un système de pilotage 320 apte à diriger ce faisceau 310 sur n'importe quelle région du plateau de construction 210 de façon à balayer n'importe quelle région d'une couche de poudre préalablement déposée. La mise en forme du faisceau laser 310 et la variation de son diamètre sur le plan focal se font respectivement au moyen d'un dilatateur de faisceau ou système de focalisation 330 et d'un « Beam Expander » 340, l'ensemble constituant le système optique.

[0009] Ensuite, on porte une région de cette première couche 100a de poudre, par balayage avec un faisceau laser 310, à une température supérieure à la température de fusion de cette poudre.

[0010] Ce type de procédé de fabrication additive peut utiliser n'importe quel faisceau de haute énergie à la place du faisceau laser 310, et notamment un faisceau d'électrons, tant que ce faisceau est suffisamment énergétique pour fondre les particules de poudre et une partie du matériau sur lequel les particules reposent.

[0011] Ce balayage du faisceau est effectué par exemple par une tête galvanométrique faisant partie d'un système de pilotage 320. Par exemple ce système de pilotage comprend au moins un miroir 350 orientable sur lequel le faisceau laser 310 se réfléchit avant d'atteindre une couche de poudre dont chaque point de la surface se trouve située toujours à la même hauteur par rapport à la lentille de focalisation, contenue dans le système de focalisation 340, la position angulaire de ce miroir étant pilotée par une tête galvanométrique pour que le faisceau laser balaye au moins une région de la première couche de poudre, et suive ainsi un profil de pièce préétabli. Pour ce faire, la tête galvanométrique est commandée selon les informations contenues dans la base de données de l'outil informatique utilisé pour la conception et la fabrication assistées par ordinateur de la pièce à fabriquer.

[0012] Ainsi, les particules de poudre 110 de cette région de la première couche 100a sont fondues et forment un premier élément 120a d’un seul tenant, solidaire avec le plateau de construction 210. A ce stade, on peut également balayer avec le faisceau laser plusieurs régions indépendantes de cette première couche pour former, après fusion et solidification de la matière, plusieurs premiers éléments 120a disjoints les uns des autres.

[0013] On abaisse le plateau de construction 210 d'une hauteur correspondant à l'épaisseur de la première couche de poudre 100a (20 à 100 μΠΊ et en général de 30 à 50 μπι).

[0014] On dépose ensuite une deuxième couche 100b de poudre sur la première couche 100a et sur ce premier élément d'un seul tenant ou consolidé 120a, puis on chauffe par exposition au faisceau laser 310 une région de la deuxième couche 10b qui est située partiellement ou complètement au-dessus de ce premier élément d'un seul tenant ou consolidé 120a dans le cas illustré à la FIG 1, de telle sorte que les particules de poudre de cette région de la deuxième couche 100b sont fondues avec au moins une partie de l'élément 120a et forment un deuxième élément d'un seul tenant ou consolidé 120b, l'ensemble de ces deux éléments 120a et 120b formant, dans le cas illustré à la FIG 1, un bloc d’un seul tenant.

[0015] Une telle technique de fabrication additive assure donc un excellent contrôle de la géométrie de la pièce à fabriquer et permet de réaliser des pièces possédant une grande complexité.

[0016] Toutefois, lors de la réalisation de pièces à géométrie complexe, certaines parties de la pièce se retrouvent momentanément en fort porte-à-faux, ou même sans aucun autre maintien que le volume de poudre non solidifiée situé au-dessous, et présentent donc un risque d'effondrement dans le bac de fabrication. Cela est notamment le cas des parties de la pièce sensiblement parallèles au plateau de fabrication. Dans un tel cas, il est alors nécessaire de fabriquer des supports en même temps que la pièce afin de maintenir ces parties pendant la phase de fabrication.

[0017] Or, lorsque la fabrication est terminée, et lors de l'enlèvement de ces supports, des résidus subsistent à l'interface entre les supports et la pièce. Par conséquent, la pièce obtenue comporte des zones dont l'état de surface n'est pas homogène. Cet état de surface non homogène, lorsqu'il concerne des zones sensibles de la pièce (par exemple les zones en contact avec un flux d'air), peut perturber l'écoulement du fluide et ainsi altérer les propriétés aérodynamiques et donc le rendement de la machine concernée.

[0018] Pour éviter ce problème, une solution consiste à orienter la pièce de manière à limiter l'utilisation de supports, en disposant par exemple la plus grande surface de manière sensiblement verticale.

[0019] Cependant, lors de la réalisation de pièces à géométrie élancée, c'est-à-dire des pièces longues et fines dans laquelle une dimension est très supérieure à une autre dimension, par exemple une pale, certaines surfaces ont tendance à se déformer au cours de la fabrication, par flambage sous l'effet des contraintes résultant du refroidissement et de la solidification de la zone fondue. Cette déformation peut donner lieu à des écarts de forme de l'ordre de 4 mm sur les profils aérodynamiques, pouvant altérer les propriétés aérodynamiques de ces derniers. Pour limiter ces déformations, et limiter la nécessité des supports, il est également possible de disposer la pièce, par exemple la pale, en positionnant la plus grande dimension verticalement, c'est-à-dire en positionnant le bord d'attaque et le bord de fuite verticalement. Cependant, cette disposition augmente fortement le temps de fabrication.

[0020] Il existe donc un réel besoin pour un procédé de fabrication de pièce par fabrication additive, permettant de maintenir certaines surfaces particulièrement sensibles de la pièce et notamment les surfaces influant sur l'aérodynamisme de la pièce finale, tout en limitant la présence de résidus sur ces surfaces lors de la fabrication de la pièce.

PRESENTATION DE L'INVENTION [0021] Le présent exposé concerne un procédé de fabrication de pièce par fabrication additive, la pièce à fabriquer comportant au moins une portion à maintenir formant un angle inférieur à 45° par rapport à une direction de construction de la pièce à fabriquer, la portion à maintenir présentant une première surface latérale et une deuxième surface latérale opposées l'une à l'autre, le procédé comprenant les étapes suivantes :

fourniture d'un modèle numérique de la pièce à fabriquer, ajout au modèle numérique d'au moins un élément de maintien positionné d'un côté de la portion à maintenir, de manière à être en contact avec ladite première surface latérale ou ladite deuxième surface latérale.

[0022] Dans certains modes de réalisation, le modèle numérique comporte au moins deux éléments de maintien, un premier élément de maintien étant positionné d'un premier côté de la portion à maintenir, de manière à être en contact avec ladite première surface latérale et un deuxième élément de maintien étant positionné d'un deuxième côté de la portion à maintenir de manière à être en contact avec ladite deuxième surface latérale.

[0023] Dans le présent exposé, par « direction de construction », on comprend direction dans laquelle la pièce est construite, c'est-à-dire dans laquelle les couches de poudre, ou couches de fabrication, sont empilées les unes sur les autres. Par exemple, lorsque la pièce est fabriquée sur un plateau de construction, la direction de construction correspond à une direction orthogonale audit plateau de construction. On entend alors par plan de construction un plan orthogonal à la direction de construction et sensiblement parallèle au plateau de construction. De plus, par « en contact », on comprend que l'élément de maintien est directement en contact avec la surface latérale, ou avec un jeu inférieur à 0,1 mm.

[0024] De préférence, une direction principale de la pièce à fabriquer forme un angle inférieur 30° par rapport à la direction de construction. Dans un cas où la pièce à fabriquer serait une plaque, par exemple, la plaque possédant deux surfaces latérales opposées l'une à l'autre serait disposée de manière à former un angle inférieur à 30° par rapport à la direction de construction, c'est-à-dire par rapport à la direction orthogonale au plateau de construction. En d'autres termes, la plaque serait disposée de manière sensiblement verticale, ou subverticale, par rapport au plateau de construction.

[0025] L'ajout au modèle numérique d'au moins deux éléments de maintien permet de construire ces éléments de maintien par fabrication additive, en même temps que la pièce à fabriquer. Les deux éléments de maintien sont disposés de part et d'autre de la portion à maintenir et en contact avec celle-ci, de manière à prendre cette dernière en sandwich. En d'autres termes, alors qu'une portion inférieure de la pièce à fabriquer est supportée soit par un élément de support, soit directement par le plateau de construction, les éléments de maintien permettent de maintenir les surfaces latérales de la portion à maintenir de la pièce à fabriquer.

[0026] La présence de ces éléments de maintien permet d'éviter une déformation de la pièce en cours de fabrication, par flambage sous l'effet des contraintes du refroidissement et de la solidification de la zone fondue. Il est ainsi possible de positionner précisément les éléments de maintien contre la pièce, en fonction des modes de déformation de celle-ci. Dans le cas d'une pièce aéronautique, ces éléments de maintien permettent ainsi de limiter la modification des propriétés aérodynamiques de cette pièce.

[0027] Dans certains modes de réalisation, le contact entre le premier élément de maintien et la première surface latérale, et le contact entre le deuxième élément de maintien et la deuxième surface latérale, sont des contacts linéaires.

[0028] Par « contact linéaire », on comprend un contact suivant une ligne droite ou courbe dans un plan donné, la ligne étant continue ou discontinue. En d'autres termes, le contact linéaire peut se présenter sous la forme d'une succession de contacts ponctuels, dans la mesure où ces contacts ponctuels sont alignés sur une même ligne. La présence de ces contacts linéaires entre les éléments de maintien et les surfaces latérales permet de limiter la surface de contact entre les éléments de maintien et les surface latérales. Ainsi, lorsque la fabrication de la pièce est terminée, il est possible de détacher facilement les éléments de maintien de ces surfaces latérales, en limitant la présence de résidus sur celles-ci, causés par ces éléments. La pièce finale obtenue présente ainsi un état de surface homogène. Il est donc possible de se passer d'une étape de polissage manuel de ces surfaces après obtention de la pièce finale.

[0029] Dans certains modes de réalisation, les premier et deuxième éléments de maintien sont en vis-à-vis l'un par rapport à l'autre.

[0030] Par « en vis-à-vis l'un par rapport à l'autre », on comprend que les premier et deuxième éléments de maintien sont disposés de chaque côté de la portion à maintenir, mais sont compris l'un et l'autre dans un même plan, ledit plan étant sensiblement perpendiculaire à la portion à maintenir et parallèle à la direction de construction. Cette disposition permet d'améliorer le maintien de la portion à maintenir au cours de la fabrication, limitant davantage la déformation de celle-ci, en contraignant sa forme sur une section donnée.

[0031] Dans certains modes de réalisation, une extrémité de contact d'au moins un élément de maintien, en contact avec la surface latérale correspondante de la portion à maintenir, présente une forme amincie.

[0032] Par « forme amincie », on comprend que dans un plan transverse de l'élément de maintien, le plan transverse étant perpendiculaire à la direction de construction, l'extrémité de contact est plus mince, c'est-à-dire moins épaisse, que le reste de l'élément de maintien. Par exemple, l'extrémité de contact peut être arrondie. Par « arrondie », on comprend que l'extrémité de contact est arrondie dans le plan transverse de l'élément de maintien Cette forme amincie, par exemple arrondie, permet de limiter davantage la surface de contact entre l'élément de maintien et la surface latérale correspondante de la portion à maintenir. Cela permet de limiter davantage la présente de résidu après enlèvement de l'élément de maintien. De plus, cette forme arrondie permet de faciliter l'opération d'enlèvement manuelle de l'élément de maintien.

[0033] Dans certains modes de réalisation, au moins un élément de maintien comporte une pluralité de dents alignées les unes par rapport aux autres, ledit élément de maintien étant positionné de manière à ce que les dents soient en contact avec la surface latérale correspondante de la portion à maintenir.

[0034] Selon cette configuration, le contact entre l'élément de maintien et la surface latérale correspondante de la portion à maintenir est un contact linéaire discontinu. Dans un plan parallèle à la direction de construction et perpendiculaire aux surfaces latérales, la pluralité de dents de l'élément de maintien peut par exemple prendre la forme de dents de scie. Par ailleurs, lorsque les extrémités de contact des dents de l'élément de maintien, en contact avec la surface latérale correspondante de la portion à maintenir, sont arrondies, ledit contact se présente sous la forme d'une succession de points de contact alignés les uns par rapport aux autres le long d'une ligne. Cette configuration permet de limiter davantage la surface de contact entre l'élément de maintien et la surface latérale correspondante de la portion à maintenir, et ainsi de limiter encore la présente de résidu après enlèvement de l'élément de maintien.

[0035] Dans certains modes de réalisation, les dents d'au moins un élément de maintien sont alignées les unes par rapport aux autres suivant une direction s'inscrivant dans un plan comprenant la direction de construction de la pièce à fabriquer.

[0036] En d'autres termes, les dents peuvent être alignées selon une ligne droite, mais peuvent être également alignées selon une ligne courbe, cette dernière s'inscrivant dans un plan comprenant la direction de construction, c'est-à-dire perpendiculaire au plateau de construction. Cette configuration permet de limiter plus efficacement la déformation de la pièce à fabriquer.

[0037] Dans certains modes de réalisation, au moins un élément de maintien présente, suivant la direction de construction de la pièce à fabriquer, une section décroissante.

[0038] La section de l'élément de maintien considérée est une section transversale, c'est-à-dire une section perpendiculaire à la direction de construction. Selon cette configuration, la section de l'élément de maintien diminue à mesure que l'on s'éloigne du plateau de construction le long de la direction de construction. En d'autres termes, une portion de l'élément de maintien plus proche du plateau de construction est plus massive qu'une portion de l'élément de maintien plus éloignée du plateau de construction. Compte tenu du fait que la pièce à fabriquer tend à se déformer sous l'effet des contraintes de refroidissement accumulées tout au long de la fabrication et de couches successives, la nécessité de maintenir cette dernière est plus importante vers le bas de la pièce, c'est-à-dire proche du plateau de construction, nécessitant ainsi un élément de maintien suffisamment rigide pour limiter les déformations dans cette zone. A l'inverse, la rigidité de l'élément de maintien peut être plus faible dans des zones plus éloignées du plateau de construction. Le fait d'adapter la section de l'élément de maintien en fonction des contraintes de déformations exercées par la portion à maintenir selon la hauteur de cette dernière permet de limiter la quantité de matière utilisée pour fabriquer l'élément de maintien. Cette configuration permet ainsi de limiter les coûts de fabrication de la pièce et de ses éléments de maintien, ainsi que le temps de fabrication.

[0039] Dans certains modes de réalisation, la ligne de contact entre au moins élément de maintien et la surface latérale correspondante s'étend sur toute la hauteur de la portion à maintenir.

[0040] La hauteur de la portion à maintenir est considérée selon la direction de construction, c'est-à-dire la direction perpendiculaire au plateau de construction. Cette configuration permet d'améliorer le maintien de la portion à maintenir, et de limiter plus efficacement la déformation de celle-ci.

[0041] Dans certains modes de réalisation, le modèle numérique comporte une pluralité de premiers éléments de maintien en contact avec la première surface latérale de la portion à maintenir, et une pluralité de deuxièmes éléments de maintien en contact avec la deuxième surface latérale de la portion à maintenir.

[0042] Ces éléments de maintien peuvent être répartis uniformément sur chaque surface latérale de la portion, mais peuvent également être réparties de manière non uniforme, en fonction des besoins. Par exemple, le nombre d'éléments en contact avec l'une ou l'autre des surfaces latérales peut être plus important dans les zones de ces surfaces où la pièce présente un risque plus important de se déformer, et inversement. Cette configuration permet d'optimiser le maintien de la portion à maintenir, en fonction des modes de déformation de celle-ci.

[0043] Dans certains modes de réalisation, chaque premier élément de maintien de la pluralité de premiers éléments de maintien en contact avec la première surface latérale de la portion à maintenir, est positionné en vis-à-vis d'un des deuxièmes éléments de maintien de la pluralité de deuxièmes éléments de maintien en contact avec la deuxième surface latérale de la portion à maintenir.

[0044] Par « en vis-à-vis », on comprend que les éléments de maintien sont disposés deux à deux de chaque de la portion à maintenir, en étant compris l'un et l'autre dans un même plan, ledit plan étant sensiblement perpendiculaire à la portion à maintenir et parallèle à la direction de construction. Cette disposition permet d'améliorer le maintien de la portion à maintenir au cours de la fabrication en fixant la forme de celle-ci sur des sections données.

[0045] Dans certains modes de réalisation, chaque premier élément de maintien de la pluralité de premiers éléments de maintien en contact avec la première surface latérale de la portion à maintenir, est positionné en quinconce par rapport aux deuxièmes éléments de maintien de la pluralité de deuxièmes éléments de maintien en contact avec la deuxième surface latérale de la portion à maintenir.

[0046] Par « en quinconce », on comprend que les premiers éléments de maintien ne sont pas en vis-à-vis d'un des deuxièmes éléments de maintien. En d'autres termes, les premiers et les deuxièmes éléments de maintien sont décalés les uns par rapport aux autres dans une direction longitudinale, parallèle au plan de construction. Cette disposition permet d'optimiser la position des éléments de maintien en fonction du flambage de la pièce.

[0047] Dans certains modes de réalisation, au moins une dent d'au moins un élément de maintien comporte une face présentant un angle compris entre 30° et 70°, de préférence compris entre 40° et 60°₇par rapport à la direction de construction.

[0048] Dans certains modes de réalisation, au moins 50% des dents d'au moins un élément de maintien, de préférence, au moins 80% des dents, de préférence encore toutes les dents, comportent une face présentant un angle compris entre 30° et 70°, de préférence compris entre 40° et 60°.

[0049] Les angles d'inclinaison de ces surfaces permettent d'éviter la mise en place de supports sur celles-ci. En effet, il est connu qu'à partir d'un angle de construction de 30° environ par rapport au plateau de construction, la couche de la pièce en cours de fabrication bénéficie d'une accroche suffisante sur la partie solidifiée de la couche de fabrication inférieure pour pouvoir se maintenir en position au cours de la fabrication de la pièce, sans avoir besoin de moyens de maintien supplémentaires. Il n'est donc pas nécessaire de mettre en place des supports sur ladite surface. Ainsi, en orientant le modèle de manière à ce que ces surfaces présentent ces angles d'inclinaison, les dents de l'élément de maintien ne risquent pas de s'effondrer sous leur propre poids au cours de la fabrication, la mise en place de supports n'étant ainsi pas nécessaire.

[0050] Dans certains modes de réalisation, au moins un élément de maintien comprend une partie de coquille enveloppant entièrement la première surface latérale de la portion à maintenir et/ou la deuxième surface latérale de la portion à maintenir, de manière à ce qu'un jeu existe entre la partie de coquille et la ou les surface(s) latérale(s), la partie de coquille présentant des appuis en contact avec la ou les surface(s) latérale(s), le contact étant linéaire.

[0051] La coquille présente une surface interne dont la forme épouse celle de la surface latérale correspondant de la portion à maintenir, ces deux surfaces étant en vis-à-vis l'une de l'autre et étant séparées par un jeu compris entre 0,1 et 0,5 mm. Il est connu d'utiliser une coquille de ce type, présentant une surface lisse, pour limiter les déformations globales de la pièce. Néanmoins, la coquille selon le présent exposé présente en plus sur sa surface interne des appuis comportant par exemple une pluralité de dents en contact avec la surface latérale correspondante, de la même manière que les éléments de maintien. La présence de cette coquille comportant ces appuis permet de limiter davantage les déformations de la pièce en cours de fabrication, y compris dans les zones de la portion à maintenir non maintenues par les appuis. Dans le cas de pièces présentant de fortes zones de flambage, cette coquille permet ainsi d'éviter de disposer des éléments de maintien sur toute la longueur de la pièce.

[0052] Dans certains modes de réalisation, la partie de coquille comporte une pluralité d'orifices.

[0053] Les orifices permettent de pouvoir récupérer plus facilement la poudre et de recycler la poudre non utilisée en fin de fabrication.

[0054] Dans certains modes de réalisation, la portion à maintenir de la pièce à fabriquer présente une face élancée.

[0055] Par « élancée », on comprend une pièce dont au moins une dimension est au moins 10 fois, de préférence au moins 50 fois supérieure à une autre dimension. Par exemple, une plaque plane peut présenter une longueur et une largeur très supérieures à son épaisseur.

[0056] Dans certains modes de réalisation, la pièce à fabriquer est une pièce aéronautique, en particulier de turbomachine, et les surfaces latérales de la portion à maintenir sont des surfaces destinées à être en contact avec un flux d'un fluide de travail.

[0057] Les surfaces destinées à être en contact avec un flux d'un fluide de travail peuvent être des surfaces délimitant une veine d'écoulement du fluide de travail dans une turbomachine par exemple. La présence des éléments de maintien permet donc de limiter la déformation de ces surfaces au cours de la fabrication, et ainsi de limiter les risques de dégrader les performances de la turbomachine.

[0058] Dans certains modes de réalisation, la pièce à fabriquer est une pale de turbomachine, la première surface latérale étant l'intrados de la pale, la deuxième surface latérale étant l'extrados de la pale.

[0059] Selon cette configuration, la surface à maintenir, comportant l'intrados et l'extrados, est orientée de manière à ce que l'angle qu'elle forme par rapport à la direction de construction, en fonction de la courbure de l'intrados et de l'extrados, reste inférieur à 45°. Par ailleurs, en considérant que la direction principale de la pale est la corde de cette dernière, la corde forme un angle inférieur à 30° par rapport à la direction de construction. Au cours de la fabrication, le bord d'attaque de la pale peut prendre appui soit sur un support, soit directement sur le plateau de construction, la construction de la pale commençant donc par son bord d'attaque, et allant couche après couche jusqu'à son bord de fuite, suivant le sens de construction. Dans ce cas, les éléments de maintien, et plus spécifiquement les contacts linéaires entre ces derniers et la pale, suivent la courbure de l'intrados et de l'extrados. L'utilisation de ces éléments de maintien pour maintenir l'intrados et l'extrados de la pale au cours de la fabrication de celle-ci permet de limiter une déformation, engendrant la modification la courbure de celle-ci, et donc une modification de ses propriétés aérodynamiques. De plus, ces éléments de maintien permettent, après leur retrait, de limiter la présence de résidus sur l'intrados et l'extrados de la pale. Il est donc possible de se passer d'une étape de polissage manuel de ces surfaces après obtention de la pale finale.

[0060] Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre :

une étape de réalisation de la pièce à fabriquer couche par couche à l'aide d'une technique de fabrication additive sur la base du modèle numérique, et une étape d'enlèvement des éléments de maintien.

[0061] Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre, après l'enlèvement des éléments de maintien, une étape de polissage automatisé de la surface à épargner de la pièce ainsi obtenue.

[0062] Bien que les éléments de maintien décrits dans les modes de réalisation précédents permettent de limiter la présence de résidus après le retrait de ces derniers, l'étape de polissage automatisé de la surface à épargner de la pièce obtenue permet d'améliorer encore l'homogénéité de ladite surface.

[0063] Le présent exposé concerne également une ébauche comportant :

une pièce présentant au moins une portion à maintenir formant un angle inférieur à 45° par rapport à une direction de construction de la pièce, la portion à maintenir présentant une première surface latérale et une deuxième surface latérale opposées l'une à l'autre, et au moins deux éléments de maintien, un premier élément de maintien étant positionné d'un premier côté de la portion à maintenir, de manière à être en contact avec ladite première surface latérale et un deuxième élément de maintien étant positionné d'un côté de la portion à maintenir de manière à être en contact avec ladite deuxième surface latérale.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [0064] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles :

- la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un dispositif de fabrication additive par fusion sélective de lits de poudre ;

- la figure 2a représente une vue en perspective d'un modèle numérique d'une pièce à fabriquer, et la figure 2b représente une section transversale selon A-A de la pièce de la figure 2a ;

- la figure 3a représente la section transversale de la figure 2b, comportant des éléments de maintiens selon le présent exposé, et la figure 3b représente une vue en coupe de la figure 3a selon la ligne B-B ;

- la figure 4 représente une vue en perspective d'un élément de maintien selon le présent exposé ;

- la figure 5 représente une section transversale d'une portion supérieure de la pièce à fabriquer.

- la figure 6 représente une vue en coupe de la pièce à fabriquer et d'une coquille.

DESCRIPTION DETAILLEE D’EXEMPLES DE REALISATION [0065] Dans la suite de la description, la hauteur de la pièce à fabriquer est considérer selon la direction verticale Z, correspondant à la direction de construction. Par conséquent, les termes « supérieur », « inférieur » et leurs dévirés sont considérés selon cette direction Z. Par ailleurs, une direction longitudinale de la pièce à fabriquer est considérée selon une direction horizontale X, perpendiculaire à la direction verticale Z. De plus, l'épaisseur de la pièce à fabriquer est considérée selon une direction Y, perpendiculaire à la direction x et à la direction Z.

[0066] Par ailleurs, par soucis de simplicité, on comprendra dans la suite de la description que toute référence à la pale ou aux éléments de maintien se réfère en fait au modèle numérique de la pièce à fabriquer, le modèle numérique comportant ladite pale et lesdits éléments de maintien.

[0067] La figure 2a représente une vue en perspective d'un modèle 1 d'une pièce à fabriquer sur un plateau de construction P, par un procédé de fabrication de pièce par fabrication additive. La direction de construction, correspondant à l'axe vertical Z, est perpendiculaire au plan de construction, correspondant à la surface supérieure du plateau de construction P. Dans ce mode de réalisation, la pièce à fabriquer 1 est une pale de turbomachine. La pale 1 comporte un intrados la et un extrados 1b. L'intrados la et l'extrados lb sont des surfaces latérales de la portion à maintenir au cours de la fabrication de la pale 1 par fabrication additive.

[0068] En effet, au cours de la fabrication de la pale 1 par fabrication additive, l'intrados la et l'extrados lb de la pale 1 s'étendent sensiblement selon la direction verticale Z, une extrémité inférieure de la pale 1, par exemple le bord de fuite, étant supportée par au moins un support 2, ou reposant directement sur le plateau de construction P. Plus précisément, le modèle de la pale 1 est orienté de manière à ce que la corde de la pale forme une angle de préférence inférieur à 30° par rapport à la direction de construction, c'est-à-dire la direction verticale Z.

[0069] La figure 3a représente une portion inférieure de la section transversale de la figure 2b, dans laquelle des éléments de maintien 10 et 20 sont disposés de part et d'autre de la pale 1. L'élément de maintien 10 est un maintien extrados permettant de maintenir l'extrados 1b de la pale 1 au cours de la fabrication, et l'élément de maintien 20 est un maintien intrados permettant de maintenir l'intrados la de la pale 1 au cours de la fabrication. Dans ce mode de réalisation, chaque élément de maintien 10, 20 est supporté par le plateau de construction P, et est en contact avec la pale 1 le long d'une ligne de contact s'étendant sur toute la hauteur de cette dernière, c'est-à-dire du bord d'attaque au bord de fuite de celle-ci. De manière alternative, les éléments de maintien 10, 20 peuvent n'être en contact avec la pale 1 que sur une portion de la hauteur de celle-ci. En outre, les éléments de maintien 10 et 20 sont disposés de manière à ce qu'ils soient alignés l'un avec l'autre le long de la direction d'épaisseur Y (cf. figure 3b). En d'autres termes, la ligne de contact entre l'élément de maintien intrados 20 et l'intrados la, et la ligne de contact entre l'élément de maintien extrados 10 et l'extrados 1b, sont toutes les deux comprises dans le plan Y-Z.

[0070] La figure 4 représente une vue en perspective d'un élément de maintien extrados 10 selon le présent exposé. L'élément de maintien 10 s'étend principalement selon la direction de construction, en suivant la forme, ou plus précisément la courbure, de l'extrados 1b de la pale 1. L'élément de maintien 10 comporte une portion structurale 10a, et une portion de contact 10b. Une extrémité de la portion de contact 10b est prévue pour être en contact avec l'extrados 1b de la pale 1. La portion de contact 10b présente une forme convergente depuis la portion structurale 10a jusqu'à l'extrémité en contact avec l'extrados lb. La portion structurale 10a est la portion de l'élément de maintien permettant de limiter les déformations de celle-ci. En d'autres termes, la portion structurale 10a permet de conférer à l'élément de maintien 10 une rigidité suffisante pour résister aux déformations de la pale 1.

[0071] La partie droite de la figure 4 présente des sections transversales de l'élément de maintien 10 perpendiculaires à la direction de construction, sur une portion inférieure et une portion supérieure de ce dernier. La portion structurale 10a et la portion de contact 10b présentent une largeur, c'est-à-dire une dimension selon la direction longitudinale X, sensiblement constante, et faible par rapport à leur dimension selon la direction verticale Z. En revanche, l'épaisseur, c'est-à-dire la dimension selon la direction Y, de la portion structurale 10a, diminue le long de la direction de construction, depuis l'extrémité inférieure jusqu'à l'extrémité supérieure de l'élément de maintien 10. En d'autres termes, la section totale de l'élément de maintien 10 est décroissante le long de la direction de construction. En effet, la nécessité de maintenir cette dernière est plus importante dans les portions inférieures, c'est-à-dire proche du plateau de construction, nécessitant que l'élément de maintien 10 soit plus rigide pour limiter les déformations dans cette zone. A l'inverse, la rigidité de l'élément de maintien 10 peut être plus faible dans les portions supérieures de la pale 1.

[0072] En outre, l'extrémité de la portion de contact 10b, en contact avec l'extrados 1b, comporte une pluralité de dents 12. Chaque élément de maintien peut comporter entre trois à dix dents 12 par cm le long de la ligne selon laquelle sont alignées les dents 12. Les dents 12 sont alignées les unes par rapport aux autres dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X, de manière à ce qu'un contact linéaire discontinu, sous la forme d'une succession de contacts ponctuels, soit établi entre l'extrados 1b et l'élément de maintien 10, sur toute la hauteur de l'extrados. Suivant une section transversale perpendiculaire à l'axe longitudinal X, correspondant à la vue des figures 3a et 5, les dents 12 présentent la forme de dents de scie. Plus précisément, chaque dent 12 comporte une face portante 12a, la face portante 12a présentant, dans cette section, un angle β compris entre 30° et 70°, de préférence compris entre 40° et 60°, de préférence encore égal à 45°, par rapport à l'horizontale, c'est-à-dire par rapport au plan de construction. Cet angle permet d'éviter la mise en place de supports sur celles-ci.

[0073] Par ailleurs, suivant une section transversale perpendiculaire à l'axe Z, correspondant à la vue de la figure 3b, chaque dent 12 comporte une extrémité arrondie 14. Ainsi, le contact linéaire entre l'extrados 1b et l'élément de maintien 10 se présente sous la forme d'une succession de points de contact alignés les uns par rapport aux autres sur toute la hauteur de la pale 1. Cette forme arrondie permet de limiter la surface de contact entre l'élément de maintien 10 et l'extrados lb, et ainsi de limiter la présente de résidu après enlèvement de l'élément de maintien 10.

[0074] Bien qu'ils ne soient pas décrits en détail, les éléments de maintien intrados 20 présentent les mêmes caractéristiques structurelles que l'élément de maintien extrados 10, hormis le fait que la courbure de l'élément de maintien intrados 20 suit la courbure de l'intrados la. L'extrémité des portions de contact en contact avec l'intrados la, comporte notamment une pluralité de dents 22.

[0075] Par ailleurs, les figures 3a et 3b représentent des sections de la pale 1 dans lesquelles un seul élément de maintien extrados 10 et un seul élément de maintien intrados 20 sont visibles. Néanmoins, le modèle numérique peut comporter deux, ou plus, éléments de maintien extrados 10 le long de la direction longitudinale X, et deux, ou plus, éléments de maintien intrados 20 le long de la direction longitudinale X. Le nombre d'éléments de maintien de chaque côté de la pale, ainsi que leurs positions, sont déterminés en fonction des besoins, c'est-à-dire en fonction des portions de la pale les plus susceptibles de se déformer au cours de la fabrication.

[0076] La figure 6 représente une vue en coupe de la pièce à fabriquer selon un autre mode de réalisation dans lequel, à la place des éléments de maintien 10, 20, une coquille 30 est disposée de part et d'autre de la pièce à fabriquer. La coquille 30 comporte des appuis 32 présentant les même caractéristiques que les éléments de maintien 10, 20, notamment une pluralité de dents alignées et en contact avec les surfaces latérales la, lb de la portion à maintenir. La coquille comporte également des portions intermédiaires 34 entre deux appuis 32 adjacents. Les portions intermédiaires 34 présentent une surface dont la forme épouse celle de la surface latérale la, lb correspondante de la portion à maintenir, ces deux surfaces étant en vis-à-vis l'une de l'autre. Les portions intermédiaires 34 ne sont pas en contact avec les surfaces latérales de la portion à maintenir, mais présentent un jeu J compris entre 0,1 et 0,5 mm avec celles-ci. Les portions intermédiaires 34 comportent également des orifices 36. Les orifices 36 permettent de pouvoir récupérer plus facilement la poudre et de recycler la poudre non utilisée en fin de fabrication.

[0077] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie 5 par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

[0078] Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de préparation d'un modèle numérique en vue de la fabrication de pièce par fabrication additive, la pièce à fabriquer (1) comportant au moins une portion à maintenir formant un angle Inférieur à 45® par rapport à une direction de construction de la pièce à fabriquer, la portion à maintenir présentant une première surface latérale (la) et une deuxième surface latérale (1b) opposées l'une à l'autre, le procédé comprenant les étapes suivantes :

fourniture d'un modèle numérique de la pièce à fabriquer (1), ajout au modèle numérique d'au moins un élément de maintien (10, 20) positionné d'un côté de la portion à maintenir, de manière à être en contact avec ladite première surface latérale (la) ou avec ladite deuxième surface latérale (1b).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le modèle numérique comporte au moins deux éléments de maintien (10, 20), un premier élément de maintien (20) étant positionné d'un premier côté de la portion à maintenir, de manière à être en contact avec ladite première surface latérale (la) et un deuxième élément de maintien (10) étant positionné d'un deuxième côté de la portion à maintenir de manière à être en contact avec ladite deuxième surface latérale (1b).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le contact entre le premier élément de maintien (20) et la première surface latérale (la), et le contact entre le deuxième élément de maintien (10) et la deuxième surface latérale (1b), sont des contacts linéaires.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les premier et deuxième éléments de maintien (10, 20) sont en vis-à-vis l'un par rapport à l'autre.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une extrémité de contact d'au moins un élément de maintien (10, 20), en contact avec la surface latérale (la, 1b) correspondante de la portion à maintenir, présente une forme amincie.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel au moins un élément de maintien (10, 20) comporte une pluralité de dents (12) alignées les unes par rapport aux autres, ledit élément de maintien (10, 20) étant positionné de manière à ce que les dents (12) soient en contact avec la surface latérale (la, 1b) correspondante de la portion à maintenir.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel au moins une dent (12) d'au moins un élément de maintien (10, 20) comporte une face présentant un angle compris entre 30° et 70®, de préférence compris entre 40° et 60®, par rapport à la direction de construction.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel au moins un élément de maintien (10, 20) présente, suivant la direction de construction de la pièce à fabriquer (1), une section décroissante.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, dans lequel le modèle numérique comporte une pluralité de premiers éléments de maintien (20) en contact avec la première surface latérale (la) de la portion à maintenir, et une pluralité de deuxièmes éléments de maintien (10) en contact avec la deuxième surface latérale (1b) de la portion à maintenir.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel chaque premier élément de maintien (20) de la pluralité de premiers éléments de maintien (20) en contact avec la première surface latérale (la) de la portion à maintenir, est positionné en vis-à-vis d'un des deuxièmes éléments de maintien de la pluralité de deuxièmes éléments de maintien (10) en contact avec la deuxième surface latérale (1b) de la portion à maintenir.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la pièce à fabriquer (1) est une pièce aéronautique, en particulier de turbomachine, et dans lequel les surfaces latérales de la portion à maintenir sont des surfaces destinées à être en contact avec un flux d'un fluide de travail
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la pièce à fabriquer (1) est une pale de turbomachine, la première surface latérale (la) étant l'intrados de la pale, la deuxième surface latérale (1b) étant l'extrados de la pale.
13. Procédé de fabrication d'une pièce par fabrication additive comportant la préparation d'un modèle numérique obtenu à l'aide d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, et la fabrication de la pièce par fabrication additive.
14. Ebauche comportant :

une pièce (1) présentant au moins une portion à maintenir formant un angle inférieur à 45° par rapport à une direction de construction de la pièce (1), la portion à maintenir présentant une première surface latérale (la) et une deuxième surface latérale (1b) opposées l'une à l'autre, et au moins deux éléments de maintien (10, 20), un premier élément de maintien (20) étant positionné d'un premier côté de la portion à maintenir, de manière à être en contact avec ladite première surface latérale (la) et un deuxième élément de maintien (20) étant positionné d'un côté de la portion à maintenir de manière à être en contact avec ladite deuxième surface latérale (1b).