FR3093939A1 - Dispositif de maintien magnétique - Google Patents
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Abstract
Dispositif de maintien magnétique. La présente invention concerne un dispositif de maintien (100) pour machine de fabrication additive (1) d’un objet (12), comprenant au moins : un lit d’impression (20) présentant une face supérieure (201) destinée à supporter l’objet fabriqué (12) par la machine (1) et une couche (10) située sur le lit d’impression (20) et destinée à être située entre la face supérieure (201) du lit d’impression (20) et l’objet fabriqué (12) par la machine (1), le dispositif de maintien (100) comprenant au moins un actionneur étant configuré pour mettre en mouvement la couche (10) par rapport au lit d’impression (20),caractérisé en ce que :l’un parmi le lit d’impression (20) et la couche (10) est magnétique, l’autre présente une susceptibilité magnétique, de préférence est magnétique de sorte à générer une force d’adhésion magnétique entre la couche (10) et la face supérieure (201) du lit d’impression (20) tout en autorisant l’au moins un actionneur à mettre en mouvement la couche (10) par rapport au lit d’impression (20). Figure pour l’abrégé : Fig. 2
Description
La présente invention concerne le domaine de la fabrication additive. Elle concerne plus précisément les dispositifs de maintien supportant les pièces au cours de leur fabrication. L’invention concerne plus précisément les dispositifs de maintien permettant de mettre en mouvement la pièce.
De manière connue, les machines de fabrication additive, également désignées machines d’impression 3D, comprennent généralement une tête d’impression configurée pour délivrer la matière destinée à former une pièce ainsi qu’un dispositif de maintien de la pièce, également désignée plateforme.
De nouvelles problématiques apparaissent à l’industrie de la fabrication additive, notamment des problématiques visant à augmenter la productivité. Pour cela, il existe de nos jours, des plateformes d’impression permettant le déplacement d’un premier objet fabriqué par rapport à sa position lors de sa fabrication, laissant libre une nouvelle zone permettant la fabrication d’un deuxième objet. Ces plateformes d’impression permettant une mise en mouvement de la pièce au cours de sa fabrication et/ou en fin de fabrication sont habituellement qualifiées de plateformes d’impression dynamiques.
Ces plateformes d’impression dynamiques reposent le plus généralement sur l’une des technologies suivantes:
- un système de convoyeur avec une mise en tension de la surface destinée à la fabrication additive d’un objet,
- un système de convoyeur avec une mise en dépression de cette surface,
- des plateformes rigides, lesquelles se déplacent, et sont stockées par un système de rack ou se déplacent par le biais d’un bras robotique.
Cependant, la mise en tension de la surface destinée à la fabrication additive d’un objet peut amener une déformation de cette surface le long de ses arêtes, ce qui génère des déformations. Par conséquent la surface n’est pas parfaitement plane. Or, la planéité de la surface destinée à la fabrication additive assure la fiabilité de la fabrication de l’objet. De plus, la mise en tension de cette surface n’est pas simple à mettre en place lors de la fabrication du système et la tension risque de décroitre dans le temps, conduisant possiblement à une perte de précision du dimensionnel des pièces réalisées. Cette mise en tension a pour autre désavantage un coût élevé. De plus, il est courant d’être amené à déplacer les équipements destinés à la fabrication additive, et lors du transport, le dispositif de mise en tension de la surface peut être soumis à des vibrations menant alors à son dérèglement.
Par ailleurs, la mise en dépression de la surface destinée à la fabrication additive d’un objet a un besoin d’énergie constant et est bruyante. L’utilisation de bras robotique ou de système de rack est très onéreuse et complexe à mettre en place.
Ainsi, les solutions connues présentent de nombreux inconvénients. Il existe donc un besoin consistant à proposer une solution pour réduire, voire supprimer, au moins certains des inconvénients mentionnés ci-dessus. Un autre objectif de l’invention consiste à proposer une solution pour obtenir un maintien régulier et une planéité améliorée de la surface destinée à une plateforme dynamique pour machine de fabrication additive d’un objet afin de rendre de tels systèmes de fabrication additive plus fiable , plus simple à mettre en place et moins onéreux.
La présente invention vise à satisfaire ce besoin.
A cet effet, l’invention prévoit un dispositif de maintien pour machine de fabrication additive d’un objet, comprenant au moins :
- un lit d’impression présentant une face supérieure destinée à supporter l’objet fabriqué par la machine et
- une couche située sur le lit d’impression et destinée à être située entre la face supérieure du lit d’impression et l’objet fabriqué par la machine,
l’un parmi le lit d’impression et la couche est magnétique, l’autre présente une susceptibilité magnétique, de préférence est magnétique de sorte à générer une force d’adhésion magnétique entre la couche et la face supérieure du lit d’impression tout en autorisant l’au moins un actionneur à mettre en mouvement la couche par rapport au lit d’impression.
L’invention propose ainsi un dispositif de maintien d’une surface destinée à la fabrication additive d’un objet, qui présente pour avantage d’être particulièrement fiable et simple d’utilisation.
En effet, la présente invention permet d’éviter un plissement de la couche et d’éviter des déformations élastiques de la couche par sa mise en tension. En effet les déformations élastiques de la couche peuvent induire, par relaxation, des défauts de planéité de la couche.
Ainsi, le dispositif présente une planéité parfaite de la surface destinée à la fabrication additive d’un objet sur une plate-forme dynamique.
Par ailleurs, la présente invention permet un maintien régulier de la surface destinée à la fabrication additive d’un objet.
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.
Par « surface d’impression », on entend la surface destinée à la fabrication additive d’un objet, c’est-à-dire la surface sur laquelle se construit la première strate de l’objet.
Par « élément magnétique », on entend un élément disposant d’une susceptibilité magnétique ou étant magnétique.
Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, les termes « sur », « surmonte », « recouvre » ou « sous-jacent » ou leurs équivalents ne signifient pas « au contact de ». Ainsi par exemple, « un premier élément surmonté par un deuxième « élément » ne signifie pas obligatoirement que les deux éléments sont directement au contact l’une de l’autre mais cela signifie que le premier élément recouvre au moins partiellement le deuxième élément en étant soit directement à son contact soit en étant séparé de lui par au moins un autre élément y compris de l’air.
Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :
- Selon un exemple, la couche forme une bande autour du lit d’impression, le dispositif de maintien formant un convoyeur à bande configuré pour que l’au moins actionneur fasse translater la couche sur le lit d’impression.
- Selon un exemple, le dispositif de maintien est configuré de sorte que le lit d’impression supporte entièrement le poids de l’objet fabriqué par la machine.
- Selon un exemple de réalisation, la couche est directement au contact de l’objet fabriqué.
- Selon un exemple, l’au moins actionneur comprend par exemple au moins un moteur ou un moto réducteur.
- Selon un exemple, le convoyeur à bande présente au moins un rouleau d’entrainement, pris parmi l’au moins un rouleau, étant entrainé en rotation par l’actionneur du lit d’impression, le rouleau d’entrainement étant configuré pour exercer sur la couche une force afin de mettre en mouvement la couche par rapport au lit d’impression.
Cela permet d’entrainer la couche vers le rouleau d’entrainement. Ainsi l’objet fabriqué atteint le rouleau d’entrainement. - Selon un exemple, cette force permet à elle seule de mettre en mouvement la couche par rapport au lit d’impression.
- Selon un exemple, cette force est une force de traction.
- Selon un exemple, le rouleau d’entrainement présente une susceptibilité magnétique, de préférence est magnétique, de sorte à générer une force d’adhésion magnétique entre la couche et le rouleau d’entrainement.
- Selon un exemple, le dispositif de maintien est configuré de sorte que sous l’effet de la force d’adhésion magnétique entre la couche et le rouleau d’entrainement, la rotation du rouleau d’entraînement entraîne, de préférence à elle seule, la mise en mouvement de la couche par rapport au lit d’impression.
- Selon un exemple, la force d’adhésion magnétique entre la couche et la face supérieure du lit d’impression est inférieure à la force d’adhésion magnétique entre la couche et le rouleau d’entrainement.
Cela permet le guidage magnétique de la couche par le rouleau d’entrainement. - Selon un exemple, le rouleau d’entraînement présente une surface extérieure revêtue au moins partiellement d’au moins un élément magnétique de sorte à générer ladite force d’adhésion magnétique entre la couche et le rouleau d’entrainement.
Cela permet de maintenir le guidage de la couche afin d’éviter que la couche ne dévie au fur et à mesure de son entrainement, cette déviation résulte d’un défaut, même très faible de parallélisme entre les deux axes des rouleaux.
Cela permet aussi d’éviter le guidage de la couche par l’utilisation d’une butée formée d’un épaulement contre lequel vient frotter la couche. Ce type de solution entraîne au cours du temps une usure prématurée de la couche. Par ailleurs, la solution de guidage proposée par l’invention permet d’éviter un degré de précision trop élevé dans la fabrication des rouleaux, ce qui entraînerait un coût de fabrication et un coût de maintien onéreux. - Selon un exemple, le rouleau d’entrainement présente au moins une alternance des pôles magnétiques Nord/Sud, de préférence sur un de ses surfaces extérieures, ladite alternance étant inversée magnétiquement par rapport à une alternance des pôles magnétiques que présente la couche.
Cela permet l’attraction magnétique entre le lit d’impression et la couche. Ainsi la couche est maintenue sur le lit d’impression. - Selon un exemple, le rouleau d’entrainement est formé, en partie au moins d’un matériau magnétique ou comprend en son sein un matériau magnétique.
- Selon un exemple, le dispositif de maintien est configuré de sorte à ce que l’actionneur, le long du lit d’impression, entraine la couche en translation selon une première direction (Y), de préférence horizontale.
- Selon un exemple, le dispositif de maintien comprend au moins un rouleau monté en rotation par rapport au lit d’impression et entrainé en rotation autour d’au moins un axe parallèle à une deuxième direction, de préférence horizontale (X), qui est perpendiculaire à ladite première direction (Y).
- Selon un exemple, le lit d’impression s’étend principalement selon un plan horizontal (XY) et la première (Y) et la deuxième (X) directions, sont horizontales et sont parallèles à ce plan (XY).
- Selon un exemple, la couche est flexible mais non élastique. Sa forme peut ainsi être modifiée, par exemple pour s’enrouler autour d’un rouleau, mais elle ne se déforme pas élastiquement c’est-à-dire qu’elle ne subit pas d’élongation ou de rétractation, par exemple de sa longueur.
- Selon un exemple, le dispositif de maintien est configuré pour que la mise en mouvement de la couche par rapport au lit d’impression s’effectue selon une rotation autour d’un axe de rotation (Z) perpendiculaire à un plan dans lequel s’étend principalement la face supérieure du lit d’impression.
- Selon un exemple, l’axe de rotation (Z) est vertical.
- Selon un exemple, la couche forme un plateau tournant.
- Selon un exemple, le dispositif de maintien comprend un dispositif de guidage en déplacement de la couche par rapport au lit d’impression, le dispositif de guidage en déplacement comprenant :
- une première alternance des pôles magnétiques Nord/Sud, portée par la couche,
- une deuxième alternance des pôles magnétiques Nord/Sud, portée par le lit d’impression, la deuxième alternance étant inversée par rapport à la première alternance de sorte que chaque pôle de la première alternance soit situé en regard d’un pôle inverse de la deuxième alternance.
- Selon un exemple, la première alternance est portée par une face interne de la couche et la deuxième alternance est portée par une face supérieure du une impression de sorte à ce que la première alternance et la deuxième alternance soient en regard et de préférence en contact.
- Selon un exemple, les pôles des première et deuxième alternances forment des bandes rectilignes dont les largeurs sont inférieures à une largeur de la couche, les largeurs étant prises selon une direction perpendiculaire à une direction de translation de la couche sur le lit d’impression.
- Selon un exemple, les pôles des première et deuxième alternances forment chacun un anneau centré sur ledit axe de rotation (Z).
- Selon un exemple, la couche présente une face externe destinée à être tournée en regard de l’objet destiné à être supporté par le lit d’impression et un revêtement recouvrant une portion au moins de face externe et destinée à être au contact du dit objet, le revêtement présentant une adhérence supérieure à celle de la face externe.
Typiquement, le revêtement présente un coefficient de friction supérieur à celui de la face supérieure.
Ainsi, l’adhérence entre le revêtement et l’objet à fabriquer est supérieure à l’adhérence entre ladite face supérieure et l’objet à fabriquer.
De préférence, le revêtement présentant une adhérence adaptée à la matière première composant l’objet à fabriquer et adaptée à la couche, le revêtement étant destiné à être disposé au contact de l’objet à fabriquer, de telle manière à ce que l’objet adhère au revêtement.
Cela permet d’améliorer l’adhérence de l’objet fabriqué sur la couche tout en facilitant le décollement de l’objet fabriqué lorsque la fabrication additive est terminée. - Selon un exemple, le lit d’impression comprend des éléments chauffants configurés pour générer de la chaleur dans le lit d’impression, le lit d’impression étant configuré pour transférer par conduction ladite chaleur depuis ladite face supérieure jusqu’à la couche.
Cela permet de chauffer la couche. Ainsi, on améliore l’adhérence de la première strate de l’objet fabriqué sur la couche et on évite les fissures de l’objet fabriqué lors du refroidissement de chaque strate. - Selon un exemple, le lit d’impression présente une face inférieure, laquelle n’est pas au contact de la couche, la face inférieure étant recouverte par les éléments chauffants.
- Selon un exemple, la couche présente au moins un élément magnétique et le lit présente au moins un élément magnétique lesquels sont anisotropes de telle manière à ce qu’un axe d’entrainement magnétique de la couche est déterminé par l’anisotropie des éléments magnétiques, l’anisotropie correspondant à un axe d’aimantation des éléments magnétiques.
Cela permet d’optimiser le guidage de la couche selon l’axe d’entrainement magnétique. Ainsi le système est plus fiable en évitant toute déviation de la couche lors de son entrainement. - Selon un exemple, le dispositif de maintien est configuré pour guider la couche selon l’axe d’entrainement magnétique.
- Selon un exemple, la présente invention décrit une machine de fabrication additive d’un objet comprenant au moins une tête d’impression et un dispositif de maintien, la tête d’impression étant configurée de sorte à permettre un dépôt de matière sur ladite couche situé sur le lit d’impression.
- Selon un exemple, le lit d’impression est configuré pour coopérer avec la tête d’impression de telle sorte à fabriquer additivement un objet selon l’une des configurations suivantes :
- Le lit d’impression est fixe et la tête d’impression est mobile selon au moins trois degrés de mobilité (X, Y ou Z) ;
- Le lit d’impression est mobile selon au moins trois degrés de mobilité (X, Y ou Z), et la tête d’impression est fixe ;
- Le lit d’impression est mobile selon au moins deux degrés de mobilité, et la tête d’impression est mobile selon au moins un degré de mobilité ;
- Le lit d’impression est mobile selon un degré de mobilité, et la tête d’impression est mobile selon au moins deux degrés de mobilité.
- Selon un exemple, la présente invention décrit un procédé d’utilisation du dispositif du maintien comprenant les étapes suivantes :
- Positionnement de la couche sur le lit d’impression par attraction magnétique ;
- Fabrication additive de l’objet strate par strate;
- Mise en rotation de l’au moins un rouleau d’entrainement du convoyeur;
- Entrainement de la couche par la rotation de l’au moins rouleau d’entrainement, de préférence par entrainement magnétique jusqu’à ce que l’objet fabriqué atteigne l’au moins un rouleau d’entrainement, de préférence une surface courbe dudit rouleau d’entraînement.
Cela permet la fabrication de géométrie complexe de l’objet. Ainsi les déplacements de la tête d’impression peuvent être limités si nécessaire.
- Selon un exemple, le procédé d’utilisation du dispositif du maintien comprend les étapes suivantes :
- Positionnement de la couche sur le lit d’impression par attraction magnétique ;
- Fabrication de l’objet strate par strate;
- Mise en rotation de la couche autour de l’axe perpendiculaire au plan dans lequel s’étend principalement la face supérieure du lit d’impression, de telle manière à ce que l’objet fabriqué soit amené contre une surface de butée, de préférence contre une irrégularité dans la planéité du plateau tournant, de préférence contre une lame fine.
- Selon un exemple, la présente invention décrit l’utilisation d’un dispositif de maintien pour la fabrication additive d’un objet.
Cela permet la fabrication de géométrie complexe de l’objet. Ainsi les déplacements de la tête d’impression peuvent être limités si nécessaire.
La présente invention trouve pour domaine préférentiel d’application la fabrication additive, et plus particulièrement la fabrication additive sur des plates-formes dynamiques c’est-à-dire des plates-formes qui permettent de mettre l’objet fabriqué en mouvement lors de la fabrication ou en fin de fabrication de cet objet.
La fabrication additive est une technologique émergente au cours de la dernière décennie permettant d’augmenter la productivité des industries. Afin de permettre la production de masse d’objets, la surface destinée à la fabrication additive d’un premier objet est souvent une bande rigide amenée à être mise en tension afin de permettre son déplacement par rapport à un lit d’impression fixe et ainsi laisser une zone libre sur la bande pour la fabrication d’un deuxième objet. Cependant, des déformations de cette surface sont engendrées par sa mise en tension. En effet, des plis résultent de ces déformations et induisent ainsi un mauvais maintien et une mauvaise planéité de la surface destinée à la fabrication additive.
Comme cela sera décrit par la suite, la présente invention se propose d’apporter une solution fiable, simple, économique et durable pour permettre un maintien régulier et une planéité parfaite de la surface destinée à la fabrication additive d’un objet.
De manière simple, il est possible, au moyen de la présente invention, de disposer d’une surface destinée à la fabrication additive d’un objet, capable de se déplacer par rapport à un lit d’impression selon un axe de rotation sans sa mise en tension.
En effet, de manière très astucieuse, la présente invention permet un maintien régulier et une planéité parfaite de la surface d’impression par l’utilisation du magnétisme.
Nous allons à présent décrire la présente invention selon un mode de réalisation non limitatif de la présente invention au travers des figures 1 à 5B.
Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de maintien 100 pour machine de fabrication additive 1 d’un objet 12, selon un mode de réalisation de la présente invention. Un exemple d’intégration d’un dispositif de maintien 100 dans une machine de fabrication additive 1 est illustré en figures 5A et 5B et sera décrite en détail par la suite en référence à ces figures.
Le dispositif de maintien 100 comprend au moins un lit d’impression 20 présentant une face supérieure 201 destinée à supporter l’objet fabriqué 12 par la machine 1. De préférence, le lit d’impression 20 est destiné à supporter entièrement le poids de l’objet fabriqué 12. Le dispositif de maintien 100 comprend également une couche 10, située sur le lit d’impression 20 et destinée à être située entre la face supérieure 201 du lit d’impression 20 et l’objet fabriqué 12 par la machine 1. Au cours de la fabrication de l’objet 12, une tête d’impression 11 de la machine 1 dépose de la matière sur la couche 10, les différentes strates déposées constitueront l’objet fabriqué 12. Ainsi, l’objet fabriqué 12 est directement au contact de la couche 10 mais n’est pas directement au contact de la face supérieure 201 du lit d’impression 20.
Le dispositif de maintien 100 comprend au moins un actionneur 50 configuré pour mettre en mouvement la couche 10 par rapport au lit d’impression 20.
La couche 10 est configurée de telle manière à être mise en mouvement par rapport au lit d’impression 20 par le biais de l’actionneur. Comme cela ressort des figures, le mouvement relatif entre la couche 10 et le lit d’impression 20, plus particulièrement le mouvement relatif entre la couche 10 et la face supérieure 201 du lit impression 20 peut par exemple être un mouvement de translation. Ainsi, la couche 10 coulisses sur la face supérieure 201 du d’impression 20. Pour cela, on peut prévoir que par rapport un référentiel fixe tel que le repère orthogonal XYZ illustré en figure 2, la couche 10 effectue un mouvement de translation circulaire. Dans ce cas, la couche 10 est une bande qui tourne autour du lit d’impression 20. Comme cela sera décrit par la suite, d'autres mouvements relatifs entre la couche 10 et le lit d’impression 20 sont envisageables, tel qu'un mouvement de rotation autour d'un axe vertical.
L’un parmi la couche 10 et le lit d’impression 20 est magnétique, l’autre présente une susceptibilité magnétique, de préférence est magnétique de sorte à générer une force d’adhésion magnétique entre la couche 10 et la face supérieure 201 du lit d’impression 20. L’actionneur 50, la couche 10, et le lit d’impression 20 sont conformés de sorte à ce que la force d’adhésion magnétique entre la couche 10 et la face supérieure 201 du d’impression 20 autorise le mouvement de la couche 10 par rapport au lit d’impression 20 sous l’effet de l’actionneur 50. Alternativement, au moins l’un parmi la couche 10 et le lit d’impression 20 est électromagnétique.
Ainsi, le dispositif de maintien 100 est configuré pour créer un couplage magnétique entre la couche 10 et le lit d’impression 20. Ce couplage magnétique est configuré de sorte à générer une adhésion magnétique.
De préférence, cette adhésion magnétique est suffisante pour éviter des plissements de la couche 10 sous l’effet d’une rétractation ou d’une dilatation d’un objet 12 disposé sur ou au contact de la couche 10, en particulier d’un tel objet 12 en cours de fabrication additive.
De préférence, cette adhésion magnétique est suffisante pour s’opposer au poids de la couche 10 et retenir la couche 10 sur le lit 20.
Néanmoins cette adhésion magnétique autorise un déplacement relatif entre la couche 10 et le lit d’impression 20.
On notera que, selon un premier mode de réalisation, la couche 10 peut être au contact direct du lit d’impression 20. Néanmoins, selon un autre mode de réalisation, on peut prévoir une couche intermédiaire entre la couche 10 et le lit d’impression 20. Cette couche intermédiaire autorise le couplage magnétique entre la couche 10 et le lit d’impression 20. Par ailleurs, elle permet un déplacement relatif entre la couche 10 et le lit d’impression 20. Cette couche intermédiaire peut par exemple être rapportée sur la face supérieure 201 du lit d’impression 20. Alternativement, cette couche intermédiaire peut être disposée sur une face interne 102 de la couche 10, c’est-à-dire une face destinée à être en regard du lit d’impression 20.
De manière particulièrement avantageuse, le dispositif de maintien 100 comprend un dispositif de guidage de la couche 10 par rapport au lit d’impression 20. Ce dispositif de guidage a pour fonction de guider la couche 10 dans sa translation sur la face supérieure 201 du lit d’impression 20. Cela permet d’éviter une déviation de la couche 10 selon la direction transversale à l’axe de translation. Cette solution, basée sur un guidage magnétique est bien plus robuste, simple et bien moins coûteuse que des solutions basées sur une mécanique de précision pour le guidage ou sur l’utilisation de butées mécaniques destinées à frotter sur la couche 10.
Pour former ce dispositif de guidage, on prévoit de préférence une première alternance 301 de zones de polarité Nord-Sud sur la couche 10 et une deuxième alternance 302 de zones de polarité Nord-Sud sur le lit d’impression 20. Chaque zone d’une première alternance 301 est située en regard d’une zone de la deuxième alternance 302. Ces deux alternances sont inversées, c’est-à-dire que chaque zone de la première alternance 301 présente une polarité inverse de la zone de la deuxième alternance 302 en regard de laquelle elle est située. Chaque zone forme une bande qui s’étend selon la même direction que l’axe de coulissement de la couche 10 sur la face supérieure 201 du lit d’impression 20.
Ce système de guidage est illustré en référence aux figures 3 et 4.
Ainsi, il ressort de ces figures que la couche 10 comprend au moins un élément magnétique 30 de manière à ce que la couche 10 présente au moins une alternance 301 des pôles magnétiques Nord/Sud et à ce que le lit d’impression 20 comprend au moins un élément magnétique 30 présentant au moins une alternance 302 des pôles magnétiques Nord/Sud inversés magnétiquement par rapport à l’alternance des pôles magnétiques 301 de la couche 10. Cela permet que le maintien de la couche 10 sur le lit d’impression 20 soit réalisé par attraction magnétique. Ainsi, l’utilisateur peut positionner très facilement la couche 10 sur le lit d’impression 20. La planéité et le bon maintien de la surface d’impression sont alors obtenus de manière simple.
Avantageusement, au moins un parmi l’élément magnétique 30 de la couche 10 et l’élément magnétique 30 du lit d’impression 20 est de la ferrite aimanté ou comprend des terres rares, de préférence du néodyme ou du samarium. De manière préférée un parmi l’élément magnétique 30 de la couche 10 et l’élément magnétique 30 du lit d’impression 20 est un métal, de préférence un acier, de préférence du fer, de préférence de l’acier inoxydable aimanté, de préférence de la ferrite non aimanté. De cette façon, le magnétisme entre le lit d’impression 20 et la couche 10 est réalisé.
Avantageusement, l’élément magnétique 30 du lit d’impression 20 est un électroaimant. Alternativement, l’élément magnétique 30 de la couche 10 est un électroaimant.
De préférence, la susceptibilité magnétique du lit d’impression 20 est obtenue par une feuille magnétique recouvrant la face supérieure 201 du lit d’impression 20, laquelle est surmontée par l’objet fabriqué 12. De manière alternative, la susceptibilité magnétique de la couche 10 est obtenue par une feuille magnétique recouvrant la face interne 102 de la couche 10, laquelle est au contact de, ou en regard de la face supérieure 201 du lit d’impression 20.
De manière avantageuse, la susceptibilité magnétique de l’un parmi le lit d’impression 20 et la couche 10 est obtenue par une dispersion de ferrite non aimanté dans du plastique. La présence du plastique permet de rendre le lit d’impression 20 ou la couche 10 suffisamment élastique et flexible tandis que la présence de ferrite permet de donner au lit d’impression 20 ou à la couche 10 une susceptibilité magnétique. Ainsi, le coût de fabrication du dispositif de maintien 100 est réduit étant donné les coûts onéreux de matériaux tels que la ferrite.
De manière préférée, l’élément magnétique 30 de la couche 10 est de section plate, de préférence la section est de forme rectangulaire, cette section étant prise dans le plan ZX sur la figure 2. De manière particulièrement avantageuse, l’épaisseur de la couche 10 est déterminée au moins en partie par l’épaisseur de l’élément magnétique 30. L’épaisseur de l’élément magnétique 30 est comprise entre 0.2 et 3 mm, de préférence entre 0.2 et 3 mm.
De manière préférée, le lit d’impression 20 comprend des éléments chauffants 60. Ces éléments chauffants 60 génèrent de la chaleur dans le lit d’impression 20. La chaleur est transférée par conduction thermique depuis la face supérieur 201 du lit 20 jusqu’à la couche 10.
De manière très avantageuse, le lit 20 présente une face inférieure 202 laquelle n’est pas au contact de la couche 10 et est recouverte par les éléments chauffants 60. La chaleur est alors transférée par conduction thermique depuis ladite face inférieure 202 jusqu’à la couche 10 en passant par ladite face supérieure 201.
De manière avantageuse, ces éléments chauffants 60 sont au moins une résistance sérigraphiée. La couche 10 est alors chauffée par conduction thermique. Ainsi, la surface d’impression est à une température suffisamment élevée lors de la fabrication des premières strates de l’objet 12 afin de permettre une bonne adhérence de ces premières strates sur la surface d’impression. En effet, la chaleur permet à la première strate de créer des liaisons solides avec la surface d’impression. Elle permet aussi de créer des liaisons solides entre chaque strate de l’objet fabriqué 12.
De plus, lors du refroidissement de chaque strate de l’objet fabriqué 12, le matériau subit des contractions dues à des cycles d’échanges thermiques chaud/froid. Ainsi, en chauffant la couche 10 par conduction thermique, le refroidissement des strates constituant l’objet 12 est limité. Par conséquent les contractions du matériau sont évitées et les fissures au sein de l’objet 12 pouvant être causées lors de la fabrication sont évitées.
De préférence, les matériaux composant le lit d’impression 20 et la couche 10 sont résistants à la chaleur appliquée. Par résistants à la chaleur, on entend que leurs propriétés mécaniques et chimiques ne changent pas sous l’effet de la chaleur. Ainsi, l’invention ne présente pas de risques de déformations d’éléments du dispositif de maintien 100 tels que le lit d’impression 20 ou la couche 10 par la chaleur.
De manière avantageuse, les matériaux composant le lit d’impression 20 et la couche 10 peuvent résister jusqu’à des températures atteignant 150°C.
De manière préférée, la couche 10 présente une face externe 101, tournée au regard de l’objet 12 à supporter. De préférence elle présente un revêtement 103 destiné à être disposé au contact de l’objet 12 afin d’augmenter l’adhérence entre la couche 10 et l’objet 12. Ainsi, le coefficient de friction entre la pièce 12 et le revêtement 103 est supérieur au coefficient de friction entre la face externe 101 et la pièce 12. Le revêtement 103 recouvre une portion au moins de la face externe 101. De préférence, la pièce 12 est entièrement au contact du revêtement 103. De préférence la pièce 12 est en contact de la couche 10 uniquement par l’intermédiaire du revêtement 103.
Avantageusement, ce revêtement 103 est un ruban adhésif. De manière alternative, le revêtement 103 est formé par pulvérisation (spray). Avantageusement, ce revêtement 103 est un polymère, de préférence un élastomère, de préférence un film de polyimide. Le polyimide permet une bonne adhérence de la première strate de l’objet fabriqué 12 sur la couche 10 et résiste très bien aux températures appliquées lors de la fabrication additive d’un objet 12.
Le matériau composant le revêtement 103 est choisi de telle manière à pouvoir supporter la température chauffant la couche 10. De plus, la chauffe renforce l’adhérence du revêtement 103 sur la face externe 101 de la couche 10.
De plus ce revêtement 103 permet d’éviter le « warping ». Par « warping » terme venant de l’anglais, on entend le décollement de l’objet fabriqué 12 sur la surface d’impression lors de sa fabrication. Un autre avantage du revêtement 103 est qu’il se nettoie facilement après la fabrication additive de l’objet 12 tandis qu’il est connu que le nettoyage de l’élément magnétique 30 constituant la couche 10 n’est pas simple à effectuer.
Le revêtement 103 est compatible avec l’adhérence de la matière première connue dans le domaine de la fabrication additive étant des polymères thermoplastiques comme par exemple l’un parmi l’ABS (Acrylonitrile butadiène styrène), le PLA (Acide polylactique), le HIPS (Polystyrène choc), le PET + (Polytéréphtalate d'éthylène).
De manière plus que préférée et en référence aux figures 1 et 2, la couche 10 forme une bande autour du lit d’impression 20, le dispositif de maintien 100 forme un convoyeur à bande 40. Ainsi la mise en mouvement de la couche 10 par rapport au lit d’impression 20 est réalisée par le convoyeur à bande 40. De manière avantageuse, le lit d’impression 20 est configuré pour entrainer la couche 10 en translation le long d’une première direction horizontale (Y) du lit d’impression 20. Le convoyeur à bande 40 comprend au moins un rouleau 401. Le au moins un rouleau 401 est entrainé en rotation autour d’au moins un axe parallèle à une deuxième direction horizontale (X), laquelle est perpendiculaire à la première direction horizontale (Y).
De manière préférée, le lit d’impression 20 s’étend principalement selon un plan horizontal (XY) et dans lequel la première (Y) et la deuxième (X) direction horizontale sont parallèles à ce plan (XY). La bande formée par la couche 10 se présente sous la forme d’un ruban fermé de telle manière à ce qu’elle entoure l’au moins un rouleau 401.
De préférence, un parmi l’au moins un rouleau 401 est un rouleau d’entrainement 401b formant ou faisant parti de l’actionneur 50. Ce rouleau d’entrainement 401b exerce une force de traction sur la couche 10. De manière particulièrement avantageuse, le rouleau d’entrainement 401b est magnétique. Alternativement, le rouleau d’entrainement 401b est aimanté par une feuille magnétique. Encore alternativement, le rouleau d’entrainement 401b est électromagnétique. La force d’adhésion entre le rouleau d’entraînement 401 et la couche 10 et la force d’adhésion entre le lit d’impression 20 et la couche 10 sont réglés de manière à ce que le rouleau 401 d’entraînement déplace la couche 10 en translation par rapport au lit 20.
De manière avantageuse, le rouleau d’entrainement 401b est mis en rotation par au moins un actionneur 50. Par exemple, l’actionneur est ou comprend un moteur 50. Sur la figure 2, un arbre de sortie du moteur est équipé ou est solidaire d’un pignon 51 qui coopère un profil complémentaire solidaire en rotation du rouleau d’entraînement 401, afin de faire tourner ce dernier. Typiquement, le rouleau d’entraînement 401 porte une denture telle qu’une couronne qui engraine avec le pignon 51 de sortie du moteur. Tout autre mécanisme peut être envisagé. Par exemple l’arbre de sortie du moteur peut être colinéaire à l’axe de rotation du rouleau. Selon une autre alternative, on peut prévoir une courroie d’entraînement entre l’arbre de sortie du moteur et le ou les rouleaux d’entraînement.
La couche 10 est entrainée par le rouleau d’entrainement 401b par le biais d’une attraction magnétique.
Afin de rendre l’entrainement magnétique de la couche 10 possible et en référence aux figures 3 et 4, on peut prévoir que le rouleau d’entrainement 401b présente une surface extérieure 401a sur laquelle adhèrent magnétiquement la couche 10. Le rouleau d’entrainement 401b génère alors une force d’adhésion entre la couche 10 et le rouleau d’entrainement 401b. Ainsi la couche 10 peut être maintenue sur le rouleau d’entrainement 401b par attraction magnétique. De manière préférée, le rouleau d’entrainement 401b présente au moins une alternance des pôles magnétiques Nord/Sud 302 sur sa surface extérieure 401a, ladite alternance est inversée magnétiquement par rapport à une alternance des pôles magnétiques 301 que présente la couche 10.
Par exemple, on peut prévoir que sa surface extérieure 401a du rouleau d’entraînement 401 soit recouverte d’au moins un élément magnétique 30. Alternativement, on peut prévoir que la susceptibilité magnétique du rouleau 401 lui soit conférée par la matière qui le compose ou par un élément logé en son sein.
Par ailleurs, la force d’adhésion magnétique entre la couche 10 et la face supérieure 201 du lit d’impression 20 est inférieure à la force d’adhésion magnétique entre la couche 10 et le rouleau d’entrainement 401b. De manière préférée, cette condition est obtenue par la configuration choisie de l’élément magnétique 30 de la couche 10, l’élément magnétique 30 du lit d’impression 20 et l’élément magnétique 30 du rouleau d’entrainement 401b. Ainsi, le long du lit d’impression 20, la couche 10 est entrainée magnétiquement par le rouleau d’entrainement 401b en translation selon la première direction horizontale (Y). La couche 10 glisse par translation le long de la première direction horizontale (Y) sur le lit d’impression 20 en direction du rouleau d’entrainement 401b.
De plus, l’élément magnétique 30 de la couche 10 et l’élément magnétique 30 du lit d’impression 20 sont anisotropes de telle manière à ce qu’un axe d’entrainement magnétique 200 de la couche 10 est déterminé par l’anisotropie de l’élément magnétique 30, l’anisotropie correspondant à un axe d’aimantation de l’élément magnétique 30. Le dispositif de maintien 100 est configuré pour guider la couche 10 selon son axe d’entrainement 200. L’alternance de l’élément magnétique 30 de la couche 10 permet à la couche 10 de ne pas être déviée lors de son entrainement magnétique 200. En effet, un défaut très faible de parallélisme entre les axes de rotation des rouleaux 401 implique une déviation de la couche 10 lors de son entrainement 200. Cet entrainement magnétique 200 permet aussi d’éviter un guidage par la présence d’un épaulement qui viendrait se frotter à la couche 10 et donc en exerçant de la friction, l’user avec le temps. Ainsi, l’anisotropie des éléments magnétiques permet de faciliter une orientation préférentielle d’aimantation des éléments magnétiques 30 et ainsi facilite le glissement par entrainement magnétique 200 de la couche 10 sur le lit d’impression 20. L’axe d’entrainement magnétique 200 correspond à la première direction horizontale (Y).
De manière alternative, l’élément magnétique 30 de la couche 10 et l’élément magnétique 30 du lit d’impression 20 sont isotropes.
De manière optionnelle, les pôles des première et deuxième alternances 301, 302 forment sur la face supérieure 201 du lit d’impression 20 des bandes rectilignes dont les largeurs sont inférieures à une largeur de la couche 10, les largeurs étant prises selon une direction perpendiculaire à la direction de translation de la couche 10.
De manière alternative, le rouleau d’entrainement 401b est mis en rotation par l’intermédiaire d’un entraînement mécanique, typiquement composé de pignons, courroie, chaine. L’entrainement mécanique est lui-même mis en fonctionnement par au moins un moteur 50 de l’actionneur. L’entrainement magnétique 200 de la couche 10 par le rouleau d’extrémité 401b est un système plus facile à mettre en place et à réaliser qu’un entrainement mécanique. En effet, l’entrainement mécanique, typiquement à base de pignons, courroie et chaine requiert l’utilisation de plusieurs pièces, la défaillance de certaines de ces pièces est alors plus probable et réduit la fiabilité du système.
Ainsi la couche 10 est guidée selon la première direction horizontale (Y) et l’objet fabriqué 12 est entrainé à l’extrémité du rouleau d’entrainement 401b. Une nouvelle zone de la couche 10 est libre pour permettre la fabrication additive d’un deuxième objet.
Comme alternative un entraînement magnétique entre eux l’au moins un rouleau d’entraînement 401 et la couche 10, on peut prévoir un entraînement mécanique. À cet effet, on peut prévoir que la couche 10 présente des reliefs complémentaires de reliefs portés par le rouleau d’entraînement 401. On peut par exemple prévoir des dents portées par ce dernier qui coopère avec des reliefs ou dans complémentaires portés par la face interne 102 de la couche 10.
De manière très avantageuse, le rouleau d’extrémité 401b présente une surface courbe 401c. Lorsque la couche 10 est entrainée par le rouleau d’entrainement 401b, l’objet fabriqué 12 est par conséquent entrainé jusqu’à l’extrémité du rouleau d’entrainement 401b. La surface courbe 401c du rouleau d’extrémité 401b permet alors de fragiliser l’adhérence de l’objet fabriqué 12 sur la surface d’impression. Ainsi, il est facile de décoller l’objet fabriqué 12 de la surface d’impression. On évite ainsi l’utilisation d’instruments tels que des spatules servant à réaliser des appuis de levier, qui peut s’avérer fastidieux pour décoller l’objet fabriqué 12, on évite aussi tout risque de fissurer l’objet fabriqué 12 lors de son décollement et tout risque de se blesser lors du décollement. De plus, l’utilisation d’instruments tels que des spatules exerce des efforts sur la surface d’impression, lesquels risquent de dérégler le calibrage de la machine 1.
De manière très avantageuse, la couche 10 présente une flexibilité suffisamment élevée pour permettre l’utilisation de cette couche 10 comme bande se déplaçant autour de l’au moins un rouleau 401. Cette flexibilité nécessaire est notamment dimensionnée par au moins les paramètres suivants : épaisseur de la couche 10, diamètre de l’au moins un rouleau 401, choix du matériau. Pour autant, la couche 10 n’est pas élastique, c’est-à-dire qu’elle ne se déforme pas élastiquement sous l’effet de l’entrainement de l’actionneur 50. Cela évite la rétractation de la matière en cours de dépôt ou de solidification. Ainsi, la forme de la couche 10 peut ainsi être modifiée, par exemple pour s’enrouler autour d’un rouleau, mais elle ne se déforme pas élastiquement c’est-à-dire qu’elle ne subit pas d’élongation ou de rétractation, par exemple de sa longueur. Ainsi la flexibilité de la couche 10 permet d’autoriser le mouvement de la couche 10 autour de l’au moins un rouleau 401 tout en évitant des déformations élastiques de la surface destinée à la fabrication additive de l’objet 12, notamment le long des arêtes de cette surface.
Selon un deuxième mode de réalisation non illustré, le dispositif de maintien 100 est configuré pour que la mise en mouvement de la couche 10 par rapport au lit d’impression 20 s’effectue selon une rotation autour d’un axe de rotation (Z) perpendiculaire à un plan dans lequel s’étend principalement la face supérieure 201 du lit d’impression 20. L’axe de rotation (Z) est de préférence vertical. Dans ce deuxième mode de réalisation, la couche 10 forme un plateau tournant, lequel remplace le convoyeur 40 du premier mode de réalisation. Avantageusement, l’axe de rotation (Z) de la couche 10 est perpendiculaire au plan défini par le lit d’impression 20 recouvert en partie au moins de la couche 10. Ainsi, lorsque l’objet 12 a été entièrement fabriqué sur la couche 10 la surface d’impression est avantageusement mis en rotation autour de l’axe de rotation (Z), l’objet 12 est alors entrainé à une autre position et laisse à la machine 1 une nouvelle zone pour la fabrication additive d’un nouvel objet. La présente invention permet ainsi de pouvoir fabriquer plusieurs objets sur le même lit d’impression 20. Ainsi, un gain de temps considérable est permis car il n’est pas nécessaire de changer le lit d’impression 20 pour chaque objet fabriqué. La productivité des industries de la fabrication additive est alors augmentée. On peut également prévoir que la couche 10 soit mise en mouvement au cours de la fabrication de la pièce 12.
De manière optionnelle, les pôles des première et deuxième alternances (301,302) forment chacun un anneau centré sur ledit axe de rotation (Z).
De manière encore plus avantageuse, l’objet fabriqué 12 est amené contre une surface de butée afin de pouvoir être décollé de la couche 10. Ainsi, il est beaucoup plus simple et agréable pour l’utilisateur de décoller l’objet fabriqué 12 de la couche 10. En effet, traditionnellement les objets fabriqués sont souvent décollés à l’aide d’une spatule sur laquelle on effectue un appui en levier. Or, cette technique traditionnelle a pour désavantages d’être fastidieuse car elle requiert de la force physique et de souvent fissurer l’objet fabriqué 12 lors du décollement.
Un autre avantage de la présente invention est que la fabrication additive d’une série d’objets est réalisée de manière continue. En effet, la mise en rotation du plateau tournant et la présence de la surface de butée permettent à la fois de libérer une nouvelle zone sur le lit d’impression 20 et à la fois de décoller les objets fabriqués. Ainsi il est possible de ne jamais arrêter la fabrication d’une série d’objets car il reste toujours une zone libre laissée par l’objet décollé du lit d’impression 20.
Comme pour le mode de réalisation décrit en référence aux figures 1 à 5B et dans lequel le dispositif de maintien forme un convoyeur à bande, pour ce mode de réalisation alternatif dans lequel le dispositif de maintien forme un plateau tournant, on peut prévoir un dispositif de guidage de la couche 10 par rapport au lit d’impression 20.
Pour former ce dispositif de guidage, on prévoit de préférence une première alternance 301 de zones de polarité Nord-Sud sur la couche 10 et une deuxième alternance 302 de zones de polarité Nord-Sud sur le lit d’impression 20. Chaque zone d’une première alternance 301 et située en regard d’une zone de la deuxième alternance 302. Ces deux alternances 301, 302 sont inversées, c’est-à-dire que chaque zone de la première alternance 301 présente une polarité inverse de la zone de la deuxième alternance 302 en regard de laquelle elle est située. Chaque zone forme de préférence un anneau centré sur l’axe de rotation (Z) de la couche 10. Ainsi, on évite tout décalage radial entre la couche 10 et la face supérieure 201 du lit d’impression 20.
Les figures 5A et 5B représentent une machine de fabrication additive 1 d’un objet 12 comprenant au moins une tête d’impression 11 et un dispositif de maintien tel que décrit précédemment selon le premier mode de réalisation. Les figures 5A et 5B représentent l’invention selon le premier mode de réalisation, dans lequel le dispositif de maintien forme un convoyeur à bande. Cependant les paragraphes qui vont suivre dorénavant sont valables aussi pour le deuxième mode de réalisation, c’est-à-dire, lorsque le dispositif de maintien forme un plateau tournant.
Selon un exemple non limitatif, le lit d’impression 20 est configuré pour coopérer avec la tête d’impression 11 de telle sorte à fabriquer additivement un objet 12. L’objet 12 peut alors être construit selon les configurations suivantes :
- Le lit d’impression 20 est fixe, par conséquent la tête d’impression 11 est mobile selon trois degrés de mobilité (X, Y ou Z) ;
- Le lit d’impression 20 est mobile selon trois degrés de mobilité (X, Y ou Z), et la tête d’impression 11 est fixe ;
- Le lit d’impression 20 est mobile selon deux degrés de mobilité, et la tête d’impression 11 est mobile selon un degré de mobilité ;
- Le lit d’impression 20 est mobile selon un degré de mobilité, et la tête d’impression 11 est mobile selon au moins deux degrés de mobilité.
Ces configurations énoncées ci-dessus sont réalisables pour des machines de fabrication additive à trois axes de mobilité. De manière alternative, le dispositif de maintien peut s’appliquer à des machines de fabrication additive dites « six axes », dans laquelle le lit d’impression 20 est mobile selon trois degrés de mobilité et la tête d’impression 11 est aussi mobile selon trois degrés de mobilité.
Ainsi, il est possible de fabriquer des objets à géométries complexes. Le déplacement de la tête d’impression 11 peut être limité au besoin. En effet, selon la géométrie voulue de l’objet 12, il peut être plus facile ou/et plus rapide de déplacer le lit d’impression 20 au lieu de la tête 11.
De plus, de manière optionnelle, dans le cas où le lit d’impression 20 est fixe, selon le premier mode de réalisation la translation le long de la première direction horizontale (Y) ou selon le deuxième mode de réalisation la mise en rotation autour de l’axe de rotation (Z), de la couche 10 par rapport au lit d’impression 20, est utilisée de manière à ce que la mise en mouvement de la couche 10 par rapport au lit d’impression 20 remplace un degré de mobilité du lit d’impression 20. Ainsi, le déplacement du lit d’impression 20 selon trois degrés de mobilité n’est pas nécessaire à la fabrication de l’objet 12. La fabrication additive de l’objet 12 est alors simplifiée. De manière optionnelle, et selon le premier mode de réalisation, la première direction horizontale (Y) du lit d’impression 20 est inclinable de telle manière à fabriquer des strates selon un certain angle d’inclinaison autre que 0°. Cela permet de donner une longueur infinie le long de la première direction horizontale (Y) à l’objet fabriqué. Cela permet aussi de fabriquer des objets aux géométries plus complexes de manière plus simple et plus rapide.
A présent, un procédé d’utilisation type du dispositif du maintien tel que décrit va être présenté.
Le procédé comprend les étapes suivantes : l’utilisateur approche la couche 10 du lit d’impression 20 suffisamment proche pour que la couche 10 adhère au lit d’impression 20 par attraction magnétique. Ainsi la surface destinée à la fabrication de l’objet 12 est entièrement plane. Aucun défaut de paralléliste entre le lit d’impression 20 et la couche 10 est présent. L’absence de plis se fait aussi remarquer. De plus, la couche 10 est parfaitement maintenue sur le lit d’impression 20. Ainsi on évite l’utilisation de colle ou d’adhésif ou revêtement entre le lit d’impression 20 et la couche 10, lesquels peuvent se dégrader avec le temps ou par la chaleur ou encore par fatigue. Selon un mode plus qu’avantageux, l’utilisateur établit une géométrie de l’objet 12 à fabriquer par le biais d’un logiciel CAO (Conceptions et dessins assistés par ordinateur) permettant la fabrication de l’objet 12 par superposition de strates. De manière préférée, la matière première utilisée est insérée dans la tête d’impression 11. L’objet 12 est fabriqué additivement strate par strate.
Ensuite, voire au cours de la fabrication de l’objet 12, l’actionneur entraine en déplacement la couche 10. Selon le premier mode de réalisation, l’au moins un rouleau 401 du convoyeur 40 est mis en rotation. La couche 10 est entrainée par la rotation de l’au moins un rouleau 401, de préférence par entrainement magnétique 200 jusqu’à ce que l’objet fabriqué 12 atteigne la surface courbe 401c de l’au moins un rouleau 401.
De manière alternative, selon le deuxième mode de réalisation, la couche 10 est mise en rotation autour de l’axe perpendiculaire au plan dans lequel s’étend principalement la face supérieure 201 du lit d’impression 20. L’objet fabriqué 12 est par exemple amené contre une surface de butée, de préférence contre une irrégularité dans la planéité de la couche, de préférence contre une lame fine.
La présente invention décrit aussi l’utilisation du dispositif de maintien 100 pour la fabrication additive d’un objet 12.
Bien qu’il soit décrit dans la présente description un ou plusieurs modes de réalisation préférés de l’invention, il doit être bien compris que l’invention n’est pas limitée à ce ou ces modes, et que des variations peuvent être apportées à l’intérieur de la portée des revendications suivantes.
Liste des références
100. Dispositif de maintien
200. Axe d’entrainement magnétique
10. Couche
101. Face externe de la couche
102. Face interne de la couche
103. Revêtement
20. Lit d’impression
201. Face supérieure du lit d’impression
202. Face inférieure du lit d’impression
30. Elément magnétique
301. Alternance des pôles magnétiques Nord/Sud
302. Alternance des pôles magnétiques Nord/Sud correspondante
40. Convoyeur à bande
401. Rouleau(x)
401a. Surface extérieure
401b. Rouleau d’entrainement
401c. Surface courbe
50. Actionneur
51. Pignon
60. Eléments chauffants
1. Machine de fabrication additive
11. Tête d’impression
12. Objet fabriqué
100. Dispositif de maintien
200. Axe d’entrainement magnétique
10. Couche
101. Face externe de la couche
102. Face interne de la couche
103. Revêtement
20. Lit d’impression
201. Face supérieure du lit d’impression
202. Face inférieure du lit d’impression
30. Elément magnétique
301. Alternance des pôles magnétiques Nord/Sud
302. Alternance des pôles magnétiques Nord/Sud correspondante
40. Convoyeur à bande
401. Rouleau(x)
401a. Surface extérieure
401b. Rouleau d’entrainement
401c. Surface courbe
50. Actionneur
51. Pignon
60. Eléments chauffants
1. Machine de fabrication additive
11. Tête d’impression
12. Objet fabriqué
Claims (25)
- Dispositif de maintien (100) pour machine de fabrication additive (1) d’un objet (12), comprenant au moins :
- un lit d’impression (20) présentant une face supérieure (201) destinée à supporter l’objet fabriqué (12) par la machine (1) et
- une couche (10) située sur le lit d’impression (20) et destinée à être située entre la face supérieure (201) du lit d’impression (20) et l’objet fabriqué (12) par la machine (1),
caractérisé en ce que :
l’un parmi le lit d’impression (20) et la couche (10) est magnétique, l’autre présente une susceptibilité magnétique, de préférence est magnétique, de sorte à générer une force d’adhésion magnétique entre la couche (10) et la face supérieure (201) du lit d’impression (20) tout en autorisant l’au moins un actionneur (50) à mettre en mouvement la couche (10) par rapport au lit d’impression (20). - Dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche (10) forme une bande autour du lit d’impression (20), le dispositif de maintien (100) formant un convoyeur à bande (40) configuré pour que l’au moins actionneur (50) fasse translater la couche (10) sur le lit d’impression (20).
- Dispositif de maintien (100) selon la revendication précédente, dans lequel le convoyeur à bande (40) présente au moins un rouleau d’entrainement (401b), pris parmi l’au moins un rouleau (401), l’au moins un rouleau d’entrainement (401b) étant entrainé en rotation par l’actionneur (50) du lit d’impression (20), le rouleau d’entrainement (401b) étant configuré pour exercer sur la couche (10) une force afin de mettre en mouvement la couche (10) par rapport au lit d’impression (20).
- Dispositif de maintien (100) selon la revendication précédente, dans lequel le rouleau d’entrainement (401b) présente une susceptibilité magnétique, de préférence est magnétique, de sorte à générer une force d’adhésion magnétique entre la couche (10) et le rouleau d’entrainement (401b).
- Dispositif de maintien (100) selon la revendication précédente, configuré de sorte que sous l’effet de la force d’adhésion magnétique entre la couche (10) et le rouleau d’entrainement (401b), la rotation du rouleau d’entraînement (401b) entraîne, de préférence à elle seule, la mise en mouvement de la couche (10) par rapport au lit d’impression (20).
- Dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel la force d’adhésion magnétique entre la couche (10) et la face supérieure (201) du lit d’impression (20) est inférieure à la force d’adhésion magnétique entre la couche (10) et le rouleau d’entrainement (401b).
- Dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel le rouleau d’entraînement (401b) présente une surface extérieure (401a) revêtue au moins partiellement d’au moins un élément magnétique (30) de sorte à générer ladite force d’adhésion magnétique entre la couche (10) et le rouleau d’entrainement (401b).
- Dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des quatre revendications précédentes, dans lequel le rouleau d’entrainement (401b) présente au moins une alternance des pôles magnétiques Nord/Sud (302), de préférence sur un de ses surfaces extérieures (401a), ladite alternance étant inversée magnétiquement par rapport à une alternance des pôles magnétiques (301) que présente la couche (10).
- Dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des cinq revendications précédentes, dans lequel le rouleau d’entrainement (401b) est formé, en partie au moins d’un matériau magnétique ou comprend en son sein un matériau magnétique.
- Dispositif de maintien (100) selon la revendication 1, configuré pour que la mise en mouvement de la couche (10) par rapport au lit d’impression (20) s’effectue selon une rotation autour d’un axe de rotation (Z) perpendiculaire à un plan dans lequel s’étend principalement la face supérieure (201) du lit d’impression (20).
- Dispositif de maintien (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’axe de rotation (Z) est vertical.
- Dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel la couche (10) forme un plateau tournant.
- Dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un dispositif de guidage en déplacement de la couche (10) par rapport au lit d’impression (20), le dispositif de guidage en déplacement comprenant :
- une première alternance (301) des pôles magnétiques Nord/Sud (301), portée par la couche (10),
- une deuxième alternance (302) des pôles magnétiques Nord/Sud (302), portée par le lit d’impression (20), la deuxième alternance (302) étant inversée par rapport à la première alternance (301) de sorte que chaque pôle de la première alternance (301) soit situé en regard d’un pôle inverse de la deuxième alternance (302).
- Dispositif de maintien (100) selon la revendication précédente prise en combinaison avec l’une quelconque des revendications 2 à 9, dans lequel les pôles des première et deuxième alternances (301, 302) forment des bandes rectilignes dont les largeurs sont inférieures à une largeur de la couche (10), les largeurs étant prises selon une direction perpendiculaire à une direction de translation de la couche (10) sur le lit d’impression (20).
- Dispositif de maintien (100) selon la revendication 13 prise en combinaison avec l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel les pôles des première et deuxième alternances (301, 302) forment chacun un anneau centré sur ledit axe de rotation (Z).
- Dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, la couche (10) présente une face externe (101) destinée à être tournée en regard de l’objet (12) destiné à être supporté par le lit d’impression (20) et un revêtement (103) recouvrant une portion au moins de face externe (101) et destinée à être au contact dudit l’objet (12), le revêtement (103) présentant une adhérence supérieure à celle de la face externe (101).
- Dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, le lit d’impression (20) comprend des éléments chauffants (60) configurés pour générer de la chaleur dans le lit d’impression (20), le lit d’impression (20) étant configuré pour transférer par conduction ladite chaleur depuis ladite face supérieure (201) jusqu’à la couche (10).
- Dispositif de maintien (100) selon la revendication précédente dans lequel, le lit d’impression (20) présente une face inférieure (202), laquelle n’est pas au contact de la couche (10), la face inférieure (202) étant recouverte par les éléments chauffants (60).
- Dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche (10) présente au moins un élément magnétique (30) et le lit (20) présente au moins un élément magnétique (30) lesquels sont anisotropes de telle manière à ce qu’un axe d’entrainement magnétique (200) de la couche (10) est déterminé par l’anisotropie des éléments magnétiques (30), l’anisotropie correspondant à un axe d’aimantation des éléments magnétiques (30).
- Dispositif de maintien (100) selon la revendication précédente, configuré pour guider la couche (10) selon l’axe d’entrainement magnétique (200).
- Machine de fabrication additive (1) d’un objet (12) comprenant au moins une tête d’impression (11) et un dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, la tête d’impression (11) étant configurée de sorte à permettre un dépôt de matière sur ladite couche (10) situé sur le lit d’impression (20).
- Machine (1) selon la revendication précédente, dans laquelle le lit d’impression (20) est configuré pour coopérer avec la tête d’impression (11) de telle sorte à fabriquer additivement un objet (12) selon l’une des configurations suivantes :
- Le lit d’impression (20) est fixe et la tête d’impression (11) est mobile selon au moins trois degrés de mobilité (X, Y ou Z) ;
- Le lit d’impression (20) est mobile selon au moins trois degrés de mobilité (X, Y ou Z), et la tête d’impression (11) est fixe ;
- Le lit d’impression (20) est mobile selon au moins deux degrés de mobilité, et la tête d’impression (11) est mobile selon au moins un degré de mobilité ;
- Le lit d’impression (20) est mobile selon un degré de mobilité, et la tête d’impression (11) est mobile selon au moins deux degrés de mobilité.
- Procédé d’utilisation du dispositif du maintien (100) selon l’une quelconque des revendications 2 à 9, comprenant les étapes suivantes :
- Positionnement de la couche (10) sur le lit d’impression (20) par attraction magnétique ;
- Fabrication additive de l’objet (12) strate par strate;
- Mise en rotation de l’au moins un rouleau d’entrainement (401) du convoyeur (40);
- Entrainement de la couche (10) par la rotation de l’au moins rouleau d’entrainement (401), de préférence par entrainement magnétique jusqu’à ce que l’objet fabriqué (12) atteigne l’au moins un rouleau d’entrainement (401), de préférence une surface courbe (401c) dudit rouleau d’entraînement (401).
- Procédé d’utilisation du dispositif du maintien (100) selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, comprenant les étapes suivantes :
- Positionnement de la couche (10) sur le lit d’impression (20) par attraction magnétique ;
- Fabrication de l’objet (12) strate par strate;
- Mise en rotation de la couche (10) autour de l’axe perpendiculaire au plan dans lequel s’étend principalement la face supérieure (201) du lit d’impression (20), de telle manière à ce que l’objet fabriqué (12) soit amené contre une surface de butée, de préférence contre une irrégularité dans la planéité du plateau tournant, de préférence contre une lame fine.
- Utilisation du dispositif de maintien (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes pour la fabrication additive d’un objet (12).
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- 2020-03-17 EP EP20710542.0A patent/EP3941665A1/fr not_active Withdrawn
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