FR3093940A1 - Device for manufacturing by selective fusion on a powder bed - Google Patents
Device for manufacturing by selective fusion on a powder bed Download PDFInfo
- Publication number
- FR3093940A1 FR3093940A1 FR1902957A FR1902957A FR3093940A1 FR 3093940 A1 FR3093940 A1 FR 3093940A1 FR 1902957 A FR1902957 A FR 1902957A FR 1902957 A FR1902957 A FR 1902957A FR 3093940 A1 FR3093940 A1 FR 3093940A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- powder bed
- zone
- powder
- support
- dimensional part
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 138
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000004927 fusion Effects 0.000 title description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 40
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
- B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/30—Platforms or substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/205—Means for applying layers
- B29C64/223—Foils or films, e.g. for transferring layers of building material from one working station to another
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
- B29C64/321—Feeding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/40—Radiation means
- B22F12/49—Scanners
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Abstract
La présente invention concerne un dispositif (1) pour la fabrication d’une pièce tridimensionnelle (2) par fusion sélective sur lit de poudre, le dispositif (1) comprenant : un système d’acheminement (5) configuré pour porter et acheminer un lit de poudre, depuis une première zone (Z1) non-exposée à un rayonnement énergétique, jusqu’à une deuxième zone (Z2) destinée à être exposée à un rayonnement énergétique, une source d’énergie (4) configurée pour émettre un rayonnement énergétique en direction de la deuxième zone (Z2) afin de fusionner sélectivement le lit de poudre se trouvant dans la deuxième zone (Z2) pour former une couche de la pièce tridimensionnelle (2). Figure pour l’abrégé : Fig. 2The present invention relates to a device (1) for manufacturing a three-dimensional part (2) by selective powder bed melting, the device (1) comprising: a delivery system (5) configured to carry and deliver a bed powder, from a first zone (Z1) not exposed to energetic radiation, to a second zone (Z2) intended to be exposed to energetic radiation, an energy source (4) configured to emit energetic radiation towards the second zone (Z2) in order to selectively merge the bed of powder in the second zone (Z2) to form a layer of the three-dimensional part (2). Figure for the abstract: Fig. 2
Description
La présente invention concerne la fusion sélective sur lit de poudre.The present invention relates to selective melting on a powder bed.
L’invention concerne plus spécifiquement un dispositif pour la fabrication d’une pièce tridimensionnelle par fusion sélective sur lit de poudre.The invention relates more specifically to a device for manufacturing a three-dimensional part by selective melting on a powder bed.
La fusion sélective sur lit de poudre est une technique de fabrication additive permettant de réaliser une pièce tridimensionnelle par fusion de couches successives.Selective melting on a powder bed is an additive manufacturing technique that makes it possible to produce a three-dimensional part by melting successive layers.
En référence à la figure 1, un dispositif 100 connu pour la fabrication d’une pièce tridimensionnelle 200 par fusion sélective sur lit de poudre comprend :
un réservoir d’approvisionnement 300 mobile en translation verticale ascendante,
un plateau de fabrication 400 mobile en translation verticale descendante,
une tête galvanométrique 500 configurée pour émettre un faisceau laser 510 en direction du plateau de fabrication 400, et
un racleur 600.Referring to Figure 1, a known device 100 for manufacturing a three-dimensional part 200 by selective melting on a powder bed comprises:
a supply tank 300 movable in upward vertical translation,
a manufacturing platform 400 movable in downward vertical translation,
a galvanometric head 500 configured to emit a laser beam 510 in the direction of the manufacturing platform 400, and
a 600 scraper.
En outre, l’ensemble formé du réservoir d’approvisionnement 300, du plateau de fabrication 400 et du racleur 600 est logé au sein d’une chambre 700 hermétiquement close.In addition, the assembly formed by the supply tank 300, the manufacturing plate 400 and the scraper 600 is housed within a hermetically sealed chamber 700.
Le fonctionnement d’un tel dispositif 100 est séquentiel. Dans un premier temps, le réservoir d’approvisionnement 300 est mis en mouvement ascendant afin de mettre à nu de la poudre. Puis, le racleur 600 est actionné afin de déplacer cette poudre du réservoir d’approvisionnement 300 jusqu’au plateau de fabrication 400 de sorte à former un lit de poudre au niveau d’une extrémité supérieure du plateau de fabrication 400 ou, le cas échéant, de la pièce tridimensionnelle 200. Ensuite, la tête galvanométrique 500 émet un faisceau laser 510 qui fait fondre le lit de poudre selon un motif préétabli, afin de former une couche de la pièce tridimensionnelle 200 sur le plateau de fabrication 400. Enfin, le plateau de fabrication 400 est mis en mouvement descendant pour se préparer à recevoir un nouveau lit de poudre.The operation of such a device 100 is sequential. First, the supply tank 300 is moved upwards in order to expose the powder. Then, the scraper 600 is actuated in order to move this powder from the supply tank 300 to the manufacturing plate 400 so as to form a bed of powder at the level of an upper end of the manufacturing plate 400 or, if necessary , of the three-dimensional part 200. Then, the galvanometric head 500 emits a laser beam 510 which melts the powder bed according to a pre-established pattern, in order to form a layer of the three-dimensional part 200 on the manufacturing platform 400. Finally, the build plate 400 is set in downward motion to prepare to receive a new powder bed.
L’atmosphère au sein de la chambre 700 est contrôlée afin de protéger la zone de fusion et d’éliminer les résidus volatils de fusion.The atmosphere within Chamber 700 is controlled to protect the fusion zone and eliminate volatile fusion residues.
Un tel dispositif a par exemple été décrit dans le document FR 3 044 944 au nom de la Demanderesse.Such a device has for example been described in document FR 3 044 944 in the name of the Applicant.
Un tel dispositif présente toutefois de nombreux inconvénients.However, such a device has many drawbacks.
Tout d’abord, la vitesse d’étalement du lit de poudre est telle que le temps de fabrication d’une pièce tridimensionnelle 200 est élevé.First of all, the spreading speed of the powder bed is such that the manufacturing time of a 200 three-dimensional part is high.
De plus, le reliquat de poudre qui n’est pas fusionné par le faisceau laser 510 vient à être stocké sur le plateau de fabrication 400, comme visible sur la figure 1. Par conséquent, il est nécessaire de prévoir une étape supplémentaire de nettoyage de la pièce tridimensionnelle 200 et du plateau de fabrication 400 afin d’éliminer ce reliquat, ce qui peut s’avérer long et coûteux.In addition, the residual powder which is not fused by the laser beam 510 comes to be stored on the manufacturing plate 400, as visible in FIG. 1. Consequently, it is necessary to provide an additional step of cleaning the the three-dimensional part 200 and the manufacturing plate 400 in order to eliminate this remainder, which can prove to be long and costly.
En particulier, le mouvement du racleur 600 participe à générer des résidus volatiles, ce qui est préjudiciable pour maîtriser la qualité des couches qui forment la pièce tridimensionnelle au niveau de la zone de fusion.In particular, the movement of the scraper 600 participates in generating volatile residues, which is detrimental to controlling the quality of the layers which form the three-dimensional part at the level of the melting zone.
Enfin, le fonctionnement séquentiel est par essence discontinu, ce qui engendre des pertes de temps dans la production des pièces.Finally, sequential operation is by nature discontinuous, which leads to loss of time in the production of parts.
Il existe donc un besoin de pallier au moins l’un des inconvénients de l’art antérieur.There is therefore a need to overcome at least one of the drawbacks of the prior art.
Un but de l’invention est d’améliorer la fabrication d’une pièce tridimensionnelle par fusion sélective sur lit de poudre.An object of the invention is to improve the manufacture of a three-dimensional part by selective melting on a powder bed.
Un autre but de l’invention est de permettre une fabrication continue d’une pièce tridimensionnelle par fusion sélective sur lit de poudre.Another object of the invention is to allow continuous manufacture of a three-dimensional part by selective melting on a powder bed.
Un autre but de l’invention est de supprimer le nettoyage de la pièce tridimensionnelle une fois formée, afin de la débarrasser de résidus de poudre non fusionnée.Another object of the invention is to eliminate the cleaning of the three-dimensional part once formed, in order to rid it of residues of unfused powder.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un dispositif pour la fabrication d’une pièce tridimensionnelle par fusion sélective sur lit de poudre, le dispositif comprenant :
un système d’acheminement configuré pour porter et acheminer un lit de poudre, depuis une première zone non-exposée à un rayonnement énergétique, jusqu’à une deuxième zone destinée à être exposée à un rayonnement énergétique,
une source d’énergie configurée pour émettre un rayonnement énergétique en direction de la deuxième zone afin de fusionner sélectivement le lit de poudre se trouvant dans la deuxième zone pour former une couche de la pièce tridimensionnelle.For this purpose, according to a first aspect of the invention, a device is proposed for the manufacture of a three-dimensional part by selective melting on a powder bed, the device comprising:
a conveying system configured to carry and convey a bed of powder, from a first zone not exposed to energetic radiation, to a second zone intended to be exposed to energetic radiation,
an energy source configured to emit energetic radiation toward the second area to selectively fuse the powder bed in the second area to form a layer of the three-dimensional part.
Grâce à un tel dispositif, il n’est plus nécessaire de prévoir un racleur pour former un lit de poudre avant chaque fusion sélective, ce qui permet un avantageux gain de temps. En outre, grâce au système d’acheminement, il est possible d’opérer la fusion sélective de manière continue, au fur et à mesure du passage du lit de poudre dans la deuxième zone. Enfin, en formant préalablement le lit de poudre, il est possible de lui conférer directement le motif préétabli, ce qui économise de la poudre, et supprime l’étape de nettoyage final de la pièce tridimensionnelle.Thanks to such a device, it is no longer necessary to provide a scraper to form a bed of powder before each selective fusion, which saves time. In addition, thanks to the conveying system, it is possible to carry out selective melting continuously, as the powder bed passes through the second zone. Finally, by forming the powder bed beforehand, it is possible to directly give it the pre-established pattern, which saves powder, and eliminates the stage of final cleaning of the three-dimensional part.
Avantageusement, mais facultativement, le dispositif selon l’invention peut comprendre l’une des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
le système d’acheminement est configuré pour acheminer le lit de poudre selon une première direction de déplacement, le dispositif comprenant en outre un premier support configuré pour recevoir la pièce tridimensionnelle, le premier support et le système d’acheminement étant mobiles l’un par rapport à l’autre selon une deuxième direction de déplacement, différente de la première direction de déplacement, afin de déplacer la pièce tridimensionnelle par rapport au système d’acheminement au fur et à mesure de la formation de couches successives,
la deuxième direction de déplacement est sensiblement orthogonale à la première direction de déplacement,
le système d’acheminement comprend un deuxième support mobile par rapport à la source d’énergie, le deuxième support étant configuré pour recevoir le lit de poudre et pour acheminer le lit de poudre depuis la première zone jusqu’à la deuxième zone,
le deuxième support comprend une bande propre à être entrainée en défilement à travers la deuxième zone,
le système d’acheminement comprend un premier rouleau configuré pour dérouler la bande et un deuxième rouleau configuré pour enrouler la bande afin de faire défiler la bande dans la deuxième zone,
la bande comprend des renforts latéraux,
il comprend en outre un système de chargement configuré pour déposer le lit de poudre sur le deuxième support,
il comprend en outre une soufflerie configurée pour générer un flux gazeux dans la deuxième zone, et
le lit de poudre comprend un additif propre à se sublimer lorsqu’il est soumis au rayonnement énergétique, de manière à créer un gaz protégeant le lit de poudre pendant la fusion.Advantageously, but optionally, the device according to the invention may comprise one of the following characteristics, taken alone or in combination:
the conveying system is configured to convey the bed of powder according to a first direction of displacement, the device further comprising a first support configured to receive the three-dimensional part, the first support and the conveying system being movable one by one relative to the other in a second direction of displacement, different from the first direction of displacement, in order to displace the three-dimensional part relative to the routing system as successive layers are formed,
the second direction of movement is substantially orthogonal to the first direction of movement,
the conveying system comprises a second support movable relative to the energy source, the second support being configured to receive the bed of powder and to convey the bed of powder from the first zone to the second zone,
the second support comprises a strip capable of being driven in scrolling through the second zone,
the routing system comprises a first roller configured to unwind the tape and a second roller configured to wind the tape in order to advance the tape in the second zone,
the band includes side reinforcements,
it further comprises a loading system configured to deposit the powder bed on the second support,
it further comprises a blower configured to generate a gas flow in the second zone, and
the powder bed comprises an additive suitable for sublimating when it is subjected to energetic radiation, so as to create a gas protecting the powder bed during fusion.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un procédé de fabrication d’une pièce tridimensionnelle par fusion sélective sur lit de poudre, le procédé comprenant des étapes de :
acheminement d’un lit de poudre préalablement formé, depuis une première zone non-exposée à un rayonnement énergétique, jusqu’à une deuxième zone destinée à être exposée à un rayonnement énergétique,
exposition de la deuxième zone à un rayonnement énergétique afin de fusionner sélectivement le lit de poudre se trouvant dans la deuxième zone pour former une couche de la pièce tridimensionnelle.According to a second aspect of the invention, there is proposed a method for manufacturing a three-dimensional part by selective melting on a powder bed, the method comprising steps of:
conveying a bed of powder formed beforehand, from a first zone not exposed to energetic radiation, to a second zone intended to be exposed to energetic radiation,
exposing the second area to energetic radiation to selectively fuse the powder bed in the second area to form a layer of the three-dimensional part.
Avantageusement, mais facultativement, le procédé selon l’invention peut comprendre l’une des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
dans ce procédé :
le lit de poudre est acheminé selon une première direction de déplacement, et
la fusion du lit de poudre conduit à la formation d’une couche de la pièce tridimensionnelle,
le procédé comprenant en outre une étape de déplacement de la pièce tridimensionnelle et du lit de poudre l’un par rapport à l’autre selon une deuxième direction de déplacement, différente de la première direction de déplacement, en vue de former une nouvelle couche de la pièce tridimensionnelle,
dans ce procédé, préalablement à l’étape d’exposition de la deuxième zone, le lit de poudre est mis en contact avec la pièce tridimensionnelle, et
il comprend une étape préalable de formation du lit de poudre.Advantageously, but optionally, the method according to the invention may comprise one of the following characteristics, taken alone or in combination:
in this process:
the powder bed is conveyed in a first direction of movement, and
the melting of the powder bed leads to the formation of a layer of the three-dimensional part,
the method further comprising a step of moving the three-dimensional part and the bed of powder relative to each other in a second direction of movement, different from the first direction of movement, with a view to forming a new layer of the three-dimensional piece,
in this method, prior to the step of exposing the second zone, the powder bed is brought into contact with the three-dimensional part, and
it includes a prior step of forming the powder bed.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un ensemble comprenant :
une bande de support, et
un lit de poudre recouvrant au moins une face de la bande de support,
le lit de poudre étant propre à être fusionné lorsqu’il est soumis à un rayonnement énergétique pour fabriquer une couche d’une pièce tridimensionnelle.According to a third aspect of the invention, there is proposed an assembly comprising:
a backing strip, and
a powder bed covering at least one face of the support strip,
the powder bed being able to be fused when it is subjected to energetic radiation to produce a layer of a three-dimensional part.
Avantageusement, mais facultativement, l’ensemble comprend un additif propre à se sublimer lorsqu’il est soumis au rayonnement énergétique, de manière à créer un gaz protégeant le lit de poudre pendant la fusion.Advantageously, but optionally, the assembly comprises an additive suitable for sublimating when it is subjected to energy radiation, so as to create a gas protecting the powder bed during fusion.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which must be read in conjunction with the appended drawings in which:
En référence aux figures 2 à 4, un dispositif 1 pour la fabrication d’une pièce tridimensionnelle 2 par fusion sélective sur lit de poudre 3 va à présent être décrit.With reference to FIGS. 2 to 4, a device 1 for manufacturing a three-dimensional part 2 by selective melting on a bed of powder 3 will now be described.
Dans tout ce qui va suivre, une « pièce tridimensionnelle » désigne un élément quelconque présentant les trois dimensions de l’espace. En d’autres termes, une pièce tridimensionnelle est un objet se développant dans un espace à trois dimensions sans,a priori, s’étendre selon une direction privilégiée. Une telle pièce tridimensionnelle peut, par exemple, être une aube de soufflante de turbomachine. Ceci n’est cependant pas limitatif, car une telle pièce tridimensionnelle pourrait également être une table, ou même une jante de véhicule automobile.In all that follows, a “three-dimensional piece” designates any element having the three dimensions of space. In other words, a three-dimensional part is an object developing in a three-dimensional space without, a priori , extending along a privileged direction. Such a three-dimensional part can, for example, be a turbine engine fan blade. However, this is not limiting, since such a three-dimensional part could also be a table, or even a motor vehicle rim.
Dans tout ce qui va suivre, la « fusion sélective » désigne une technique de fabrication additive dans laquelle de la matière en phase solide est soumise à un rayonnement énergétique jusqu’à atteindre une phase liquide. Une fois le rayonnement énergétique coupé, la phase liquide se solidifie de sorte à former une couche solide d’une pièce tridimensionnelle. En tout état de cause, la fusion sélective se distingue de la fabrication additive par stéréolithographie, dans laquelle de la résine sensible au rayonnement ultra-violet est solidifiée par le passage d’un laser couche après couche, selon le principe de la photopolymérisation.In what follows, “selective melting” refers to an additive manufacturing technique in which material in the solid phase is subjected to energetic radiation until it reaches a liquid phase. Once the energetic radiation is cut off, the liquid phase solidifies so as to form a solid layer of a three-dimensional piece. In any case, selective melting differs from additive manufacturing by stereolithography, in which resin sensitive to ultraviolet radiation is solidified by the passage of a laser layer after layer, according to the principle of photopolymerization.
Dans tout ce qui va suivre, la « poudre » désigne un état fractionné de matière. En d’autres termes, de la poudre comprend de la matière sous forme solide se présentant en petits morceaux, par exemple des billes sphériques, typiquement de diamètre inférieur au dixième de millimètres, par exemple 10 μm. Ainsi, un « lit de poudre » désigne une couche de poudre recouvrant une surface. En d’autres termes, un lit de poudre est une couche d’une matière meuble sous forme pulvérulente, dont l’épaisseur caractéristique, dans une directement orthogonale à la surface qu’elle recouvre, est de l’ordre de la dimension caractéristique d’un élément unitaire de poudre, typiquement le diamètre d’une bille sphérique de poudre. En tout état de cause, la matière sous forme pulvérulente (i.e. la poudre) peut être du métal, typiquement du titane. Ceci n’est cependant pas limitatif, puisqu’il est également possible de fabriquer une pièce tridimensionnelle par fusion sélective sur un lit de poudre de plastique ou de céramique.In what follows, “powder” designates a fractionated state of matter. In other words, powder comprises material in solid form in small pieces, for example spherical beads, typically with a diameter of less than a tenth of a millimeter, for example 10 μm. Thus, a "powder bed" refers to a layer of powder covering a surface. In other words, a powder bed is a layer of loose material in powder form, the characteristic thickness of which, in a directly orthogonal to the surface it covers, is of the order of the characteristic dimension d a unit element of powder, typically the diameter of a spherical ball of powder. In any case, the material in pulverulent form (i.e. the powder) can be metal, typically titanium. However, this is not limiting, since it is also possible to manufacture a three-dimensional part by selective melting on a bed of plastic or ceramic powder.
Source d’énergie 4Power source 4
En référence aux figures 2 à 4, le dispositif 1 pour la fabrication d’une pièce tridimensionnelle 2 par fusion sélective sur lit de poudre 3 comprend une source d’énergie 4 configurée pour émettre un rayonnement énergétique dans une direction donnée.Referring to Figures 2 to 4, the device 1 for manufacturing a three-dimensional part 2 by selective melting on a powder bed 3 comprises an energy source 4 configured to emit energy radiation in a given direction.
La source d’énergie 4 peut être un laser, par exemple pour une fusion sélective par laser (ou SLM, pour « Selective Laser Melting » dans la terminologie anglo-saxonne). Ceci n’est cependant pas limitatif, car la source d’énergie 4 peut également être configurée pour émettre un faisceau d’électrons, par exemple pour une fusion par faisceau d’électrons (ou EBM, pour « Electron Beam Melting » dans la terminologie anglo-saxonne).The energy source 4 can be a laser, for example for selective laser melting (or SLM, for "Selective Laser Melting" in English terminology). However, this is not limiting, since the energy source 4 can also be configured to emit an electron beam, for example for electron beam melting (or EBM, for “Electron Beam Melting” in the terminology Anglo-Saxon).
Système d’acheminement 5Routing System 5
En référence aux figures 2 à 4, le dispositif 1 pour la fabrication d’une pièce tridimensionnelle 2 par fusion sélective sur lit de poudre 3 comprend un système d’acheminement 5 configuré pour porter et acheminer un lit de poudre 3 ayant été préalablement formé, depuis une première zone Z1 non-exposée à un rayonnement énergétique, jusqu’à une deuxième zone Z2 destinée à être exposée à un rayonnement énergétique, typiquement celui émis par la source d’énergie 4. Ainsi, la source d’énergie 4 est configurée pour émettre un rayonnement énergétique en direction de la deuxième zone Z2 afin de fusionner sélectivement le lit de poudre 3 se trouvant dans la deuxième zone Z2 pour former une couche de la pièce tridimensionnelle 2.Referring to Figures 2 to 4, the device 1 for manufacturing a three-dimensional part 2 by selective melting on a bed of powder 3 comprises a conveying system 5 configured to carry and convey a bed of powder 3 having been previously formed, from a first zone Z1 not exposed to energetic radiation, to a second zone Z2 intended to be exposed to energetic radiation, typically that emitted by the energy source 4. Thus, the energy source 4 is configured to emit energetic radiation in the direction of the second zone Z2 in order to selectively fuse the powder bed 3 located in the second zone Z2 to form a layer of the three-dimensional part 2.
Par « zone », on désigne une portion d’un espace donné. En d’autres termes, la première zone Z1 et la deuxième zone Z2 sont deux sous-espaces distincts, chacun étant délimité au sein d’un espace plus grand que ces deux sous-espaces. A cet égard, chacune de la première zone Z1 et de la deuxième zone Z2 peut présenter tout type de forme et/ou de dimension.“Zone” means a portion of a given space. In other words, the first zone Z1 and the second zone Z2 are two distinct subspaces, each being delimited within a space larger than these two subspaces. In this respect, each of the first zone Z1 and of the second zone Z2 can have any type of shape and/or dimension.
De même, par « préalablement formé », on désigne le fait que le lit de poudre 3 est formé avant que le système d’acheminement 5 puisse l’acheminer de la première zone Z1 à la deuxième zone Z2. Autrement dit, le système d’acheminement 5 n’est pas configuré pour former le lit de poudre 3, par exemple par étalement sur un support au moyen d’un racleur. Au contraire, le système d’acheminement 5 est configuré pour recevoir un lit de poudre 4, et le faire transiter depuis la première zone Z1 jusqu’à la deuxième zone Z2.Likewise, the term "previously formed" denotes the fact that the powder bed 3 is formed before the conveying system 5 can convey it from the first zone Z1 to the second zone Z2. In other words, the conveying system 5 is not configured to form the powder bed 3, for example by spreading on a support by means of a scraper. On the contrary, the conveying system 5 is configured to receive a bed of powder 4, and to make it pass from the first zone Z1 to the second zone Z2.
En référence aux figures 2 à 4, le système d’acheminement 5 est avantageusement configuré pour acheminer le lit de poudre 3 selon une première direction de déplacement X-X. En outre, le dispositif 1 comprend avantageusement un premier support 6 configuré pour recevoir la pièce tridimensionnelle 2 au fur et à mesure de sa fabrication. Comme visible sur les figures 2 à 4, le premier support 6 peut être un plateau 6, mobile en translation verticale. En tout état de cause, comme visible sur les figures 2 à 4, le premier support 6 et le système d’acheminement 5 sont alors avantageusement mobiles l’un par rapport à l’autre selon une deuxième direction de déplacement Y-Y, différente de la première direction de déplacement X-X, afin de déplacer la pièce tridimensionnelle 2 par rapport au système d’acheminement 5 au fur et à mesure de la formation de couches successives. Dans un mode de réalisation non limitatif illustré sur les figures 2 à 4, la première direction de déplacement X-X est sensiblement orthogonale à la deuxième direction de déplacement Y-Y.Referring to Figures 2 to 4, the conveying system 5 is advantageously configured to convey the powder bed 3 in a first direction of movement X-X. Furthermore, the device 1 advantageously comprises a first support 6 configured to receive the three-dimensional part 2 as it is manufactured. As visible in Figures 2 to 4, the first support 6 can be a plate 6, movable in vertical translation. In any case, as visible in Figures 2 to 4, the first support 6 and the routing system 5 are then advantageously movable relative to each other in a second direction of movement Y-Y, different from the first direction of movement X-X, in order to move the three-dimensional part 2 relative to the routing system 5 as successive layers are formed. In a non-limiting embodiment illustrated in Figures 2 to 4, the first direction of movement X-X is substantially orthogonal to the second direction of movement Y-Y.
Toujours en référence aux figures 2 à 4, le système d’acheminement 5 peut également comprendre un deuxième support 50, mobile par rapport à la source d’énergie 4. Dans cet exemple de réalisation du dispositif 1, le deuxième support 50 est alors configuré pour recevoir le lit de poudre 3 préalablement formé, et pour acheminer le lit de poudre 3 depuis la première zone Z1 jusqu’à la deuxième zone Z2.Still with reference to FIGS. 2 to 4, the routing system 5 can also comprise a second support 50, movable relative to the energy source 4. In this embodiment of the device 1, the second support 50 is then configured to receive the powder bed 3 previously formed, and to convey the powder bed 3 from the first zone Z1 to the second zone Z2.
Alternativement, ou en complément, le deuxième support 50 peut comprendre tout type de matériau propre à supporter le lit de poudre 3, typiquement du papier, du tissu, un polymère, de la fibre synthétique, ou même un gel. Ces matériaux peuvent d’ailleurs être utilisés seuls ou en combinaison pour former le deuxième support 50. Typiquement, un deuxième support 50 formé d’un matériau composite de fibres et de papier fournit avantageusement un support résistant au déchirement. Ceci n’est cependant pas limitatif, car le deuxième support 50 peut également comprendre du mylar, par exemple lorsque la dimension caractéristique des grains de poudre est réduite.Alternatively, or in addition, the second support 50 can comprise any type of material capable of supporting the powder bed 3, typically paper, fabric, a polymer, synthetic fiber, or even a gel. These materials can also be used alone or in combination to form the second support 50. Typically, a second support 50 formed from a composite material of fibers and paper advantageously provides a tear-resistant support. However, this is not limiting, since the second support 50 can also comprise mylar, for example when the characteristic dimension of the powder grains is reduced.
Le lit de poudre 3 peut être disposé sur le deuxième support 50, sur l’une ou l’autre des faces 501, 502 du deuxième support 50. Avantageusement, comme visible sur les figures 2 à 4, le lit de poudre 3 est disposé sur une face 501 du deuxième support 50 qui est destinée à être exposée au rayonnement énergétique de la source d’énergie 4 lors de son passage dans la deuxième zone Z2. Dans ce cas, le deuxième support 50 subit une fusion en même temps que la poudre pour former une couche de la pièce tridimensionnelle 2, si bien qu’une lumière 503 se forme dans le deuxième support 50 après son passage dans la deuxième zone Z2. Alternativement, le lit de poudre 3 est disposé sur une face 502 du deuxième support 50 opposée, dans la direction du rayonnement énergétique, à la face 501 qui est destinée à être exposée au rayonnement énergétique de la source d’énergie 4 lors de son passage dans la deuxième zone Z2. Dans ce cas, le deuxième support 50 est avantageusement inerte au rayonnement énergétique (e.g. transparent), de sorte à ne pas altérer les propriétés du rayonnement énergétique lors de la traversée du deuxième support 50 pour fusionner le lit de poudre 3.The powder bed 3 can be placed on the second support 50, on one or the other of the faces 501, 502 of the second support 50. Advantageously, as can be seen in FIGS. 2 to 4, the powder bed 3 is placed on a face 501 of the second support 50 which is intended to be exposed to the energetic radiation of the energy source 4 during its passage through the second zone Z2. In this case, the second support 50 undergoes melting at the same time as the powder to form a layer of the three-dimensional part 2, so that a slot 503 is formed in the second support 50 after it has passed through the second zone Z2. Alternatively, the powder bed 3 is arranged on a face 502 of the second support 50 opposite, in the direction of the energy radiation, to the face 501 which is intended to be exposed to the energy radiation of the energy source 4 during its passage. in the second zone Z2. In this case, the second support 50 is advantageously inert to energy radiation (e.g. transparent), so as not to alter the properties of the energy radiation when passing through the second support 50 to fuse the powder bed 3.
Le lit de poudre 3 peut être disposé sur le deuxième support 50 selon un motif préétabli. Typiquement, comme visible sur la figure 3, le deuxième support 50 peut comprendre successivement le long de la première direction de déplacement X-X, des lits de poudre 3 de forme particulière correspondant à la forme de la couche de la pièce tridimensionnelle 2 destinée à être fabriquée. De telles préformes permettent notamment de ne fusionner que la quantité de poudre strictement nécessaire à la formation des couches successives, ce qui permet une avantageuse économie. Ceci n’est cependant pas limitatif, puisque le lit de poudre 3 peut être uniformément réparti sur le deuxième support 50. Dans ce cas, de la poudre demeure sur le deuxième support 50 après son passage dans la deuxième zone. Il est alors possible de faire à nouveau passer le deuxième support 50 au sein de la deuxième zone Z2 afin de fusionner la poudre restante.The powder bed 3 can be placed on the second support 50 according to a pre-established pattern. Typically, as seen in Figure 3, the second support 50 may successively comprise along the first direction of movement X-X, powder beds 3 of particular shape corresponding to the shape of the layer of the three-dimensional part 2 intended to be manufactured . Such preforms make it possible in particular to fuse only the quantity of powder strictly necessary for the formation of the successive layers, which allows advantageous savings. However, this is not limiting, since the powder bed 3 can be uniformly distributed over the second support 50. In this case, the powder remains on the second support 50 after it has passed through the second zone. It is then possible to again pass the second support 50 within the second zone Z2 in order to fuse the remaining powder.
Le lit de poudre 3 peut être fixé par collage sur le deuxième support 50. Ceci n’est cependant pas limitatif, car le lit de poudre 3 peut également être venu de matière avec le deuxième support 50. Dans ce cas, le deuxième support 50 comprend lui-même de la poudre, par exemple sous forme agglutinée.The powder bed 3 can be fixed by gluing on the second support 50. This is however not limiting, because the powder bed 3 can also be integral with the second support 50. In this case, the second support 50 itself comprises powder, for example in agglutinated form.
Le lit de poudre 3 peut également être disposé sur le deuxième support 50 suivant un gradient de granulométrie, c’est-à-dire que le lit de poudre 3 peut comprendre des grains de dimensions caractéristiques différentes suivant leur position sur le deuxième support 50. Il est alors possible de fusionner des couches successives d’épaisseur différente, l’épaisseur s’entendant ici selon une direction orthogonale à la première direction de déplacement X-X. Les couches fines de faible épaisseur sont fabriquées pour les zones de la pièce tridimensionnelle 2 qui nécessitent le plus de précision, tandis que les couches épaisses de forte d’épaisseur sont fabriquées pour les zones de la pièce tridimensionnelle 2 qui sont plus grossières. Cette modularité de fabrication permet ainsi un avantageux gain de temps de fabrication.The powder bed 3 can also be placed on the second support 50 according to a particle size gradient, that is to say the powder bed 3 can comprise grains of different characteristic dimensions depending on their position on the second support 50. It is then possible to merge successive layers of different thickness, the thickness being understood here along a direction orthogonal to the first direction of displacement X-X. Low-thickness thin layers are fabricated for the areas of 3-D Part 2 that require the most precision, while heavy-thickness thick layers are fabricated for areas of 3-D Part 2 that are coarser. This manufacturing modularity thus allows an advantageous saving in manufacturing time.
Avantageusement, le lit de poudre 3 comprend un additif propre à se sublimer lorsqu’il est soumis au rayonnement énergétique, de manière à créer un gaz protégeant le lit de poudre 3 pendant la fusion.Advantageously, the powder bed 3 comprises an additive suitable for sublimating when it is subjected to energy radiation, so as to create a gas protecting the powder bed 3 during melting.
Dans une variante de réalisation avantageuse illustrée sur les figures 2 à 4, le deuxième support 50 comprend une bande 50 propre à être entraînée en défilement à travers la deuxième zone Z2. Avantageusement, la bande 50 comprend des renforts latéraux 504, 505 pour prévenir son déchirement lors du défilement, notamment lorsque la fusion sélective entraîne, petit à petit, la formation de lumières 503 au sein de la bande 50.In an advantageous embodiment variant illustrated in FIGS. 2 to 4, the second support 50 comprises a strip 50 capable of being driven in scrolling through the second zone Z2. Advantageously, the strip 50 includes lateral reinforcements 504, 505 to prevent it from tearing during scrolling, in particular when the selective melting leads, little by little, to the formation of slots 503 within the strip 50.
Par « bande », on désigne une pièce de matière de forme allongée et étroite. En d’autres termes, une bande désigne une pièce tridimensionnelle dont une dimension (i.e. la longueur) est très supérieure aux deux autres (i.e. la largeur et l’épaisseur), une des dimensions restantes (i.e. l’épaisseur) étant, quant elle, réduite par rapport à l’autre dimension restante (i.e. la largeur). En l’espèce, la bande 50 du système d’acheminement 5 s’étend selon sa longueur dans la première direction de déplacement X-X, sa largeur et son épaisseur étant sensiblement orthogonales à la première direction de déplacement X-X.By "strip" is meant a piece of material of elongated and narrow shape. In other words, a strip designates a three-dimensional part of which one dimension (i.e. the length) is much greater than the other two (i.e. the width and the thickness), one of the remaining dimensions (i.e. the thickness) being, as for it , reduced in relation to the other remaining dimension (i.e. the width). In this case, the strip 50 of the routing system 5 extends along its length in the first direction of movement X-X, its width and its thickness being substantially orthogonal to the first direction of movement X-X.
Il est possible de fabriquer indépendamment l’ensemble comprenant une bande de support 50 et un lit de poudre 3 recouvrant au moins une face 501, 502 de la bande de support 50, le lit de poudre 3 étant propre à être fusionné lorsqu’il est soumis à un rayonnement énergétique pour fabriquer une couche d’une pièce tridimensionnelle 2. Plus précisément, un utilisateur du dispositif 1 peut se procurer un tel ensemble suivant ses besoins particuliers pour la fabrication d’une pièce tridimensionnelle 2. Le fabricant d’un tel ensemble est en effet en mesure d’adapter la fabrication suivant : le matériau de la bande de support 50, les dimensions de la bande de support 50, la présence de préforme ou non pour le lit de poudre 3, la présence ou non d’un gradient de granulométrie, le caractère inerte ou non de la bande de support 50 par rapport au rayonnement énergétique, le moyen de fixation du lit de poudre 3 sur la bande de support 50, et/ou la face 501, 502 de la bande de support 50 sur laquelle est fixée le lit de poudre 3. La fabrication d’un tel ensemble peut d’ailleurs être mise en œuvre selon des techniques d’impression utilisées dans d’autres domaines, tels que le domaine de l’impression de journaux.It is possible to independently manufacture the assembly comprising a support strip 50 and a powder bed 3 covering at least one face 501, 502 of the support strip 50, the powder bed 3 being able to be fused when it is subjected to energy radiation to manufacture a layer of a three-dimensional part 2. More precisely, a user of the device 1 can obtain such an assembly according to his particular needs for the manufacture of a three-dimensional part 2. The manufacturer of such a together is in fact able to adapt the following manufacturing: the material of the support strip 50, the dimensions of the support strip 50, the presence or not of a preform for the powder bed 3, the presence or not of a particle size gradient, the inert nature or not of the support strip 50 with respect to the energy radiation, the means for fixing the bed of powder 3 on the support strip 50, and/or the face 501, 502 of the strip of support 50 on which the bed of powder 3 is fixed. The manufacture of such an assembly can moreover be implemented according to printing techniques used in other fields, such as the field of newspaper printing .
De retour aux figures 2 à 4, le système d’acheminement 5 comprend avantageusement un premier rouleau 51 configuré pour dérouler la bande 50 et un deuxième rouleau 52 configuré pour enrouler la bande 50 afin de faire défiler la bande 50 dans la deuxième zone Z2. Le premier rouleau 51 et le deuxième rouleau 52 peuvent d’ailleurs êtres mobiles selon la deuxième direction de déplacement Y-Y, tandis que le premier support 6 est fixe. Alternativement, le premier rouleau 51 et le deuxième rouleau 52 peuvent être fixes, et le premier support 6 est mobile selon la deuxième direction de déplacement Y-Y.Returning to Figures 2 to 4, the routing system 5 advantageously comprises a first roller 51 configured to unwind the strip 50 and a second roller 52 configured to wind the strip 50 in order to scroll the strip 50 in the second zone Z2. The first roller 51 and the second roller 52 can moreover be movable in the second direction of movement Y-Y, while the first support 6 is fixed. Alternatively, the first roller 51 and the second roller 52 can be fixed, and the first support 6 is movable in the second direction of movement Y-Y.
Un mode de fonctionnement d’un dispositif 1 pour la fabrication d’une pièce tridimensionnelle 2 par fusion sélective sur lit de poudre 3 illustré sur les figures 2 à 4 va à présent être décrit.A mode of operation of a device 1 for manufacturing a three-dimensional part 2 by selective melting on a powder bed 3 illustrated in FIGS. 2 to 4 will now be described.
Le premier rouleau 51 et le deuxième rouleau 52 sont mis en rotation dans le même sens de sorte à faire défiler la bande support 50. Un premier lit de poudre 3 est alors acheminé depuis la première zone Z1 jusqu’à la deuxième zone Z2. La mise en rotation du premier rouleau 51 et du deuxième rouleau 52 est alors arrêtée. Le plateau formant premier support 6 et les rouleaux 51, 52 sont alors mis en mouvement l’un par rapport à l’autre selon la deuxième direction de déplacement Y-Y, de sorte à mettre en contact le plateau de fabrication 6 ou, le cas échéant, la dernière couche fabriquée de la pièce tridimensionnelle 2, avec la bande support 50, qui est ainsi mise sous tension. Cette mise en tension garantit que la formation de la couche supplémentaire à partir du premier lit de poudre 3 est mise en œuvre de manière uniforme. La source d’énergie 4 est alors actionnée, et le premier lit de poudre 3 ainsi que, le cas échéant, la portion de bande support 50 supportant ce premier lit de poudre 3, est fusionnée sélectivement pour former la couche de la pièce tridimensionnelle 2. Ensuite, le plateau formant premier support 6 et les rouleaux 51, 52 sont mis en mouvement l’un par rapport à l’autre selon la deuxième direction de déplacement Y-Y, de sorte à rendre à la bande support 50 sa liberté de défilement. Le premier rouleau 51 et le deuxième rouleau 52 sont ensuite de nouveau mis en rotation dans le même sens de sorte à faire défiler la bande support 50. Un deuxième lit de poudre 3 est alors acheminé depuis la première zone Z1 jusqu’à la deuxième zone Z2, tandis que la portion de bande support 50 supportant le premier lit de poudre 3 ou, le cas échéant, la lumière 503 correspondant à l’empreinte du premier lit de poudre 2, est acheminée hors de la deuxième zone Z2. Une autre couche supplémentaire est ensuite formée selon le même processus. Les étapes se répètent alors successivement jusqu’au défilement complet de la bande support 50. A ce stade, comme visible sur les figures 2 et 4, la pièce tridimensionnelle 2 est fabriquée en tout ou partie, et repose sur le plateau 6.The first roller 51 and the second roller 52 are rotated in the same direction so as to cause the support strip 50 to pass. A first bed of powder 3 is then conveyed from the first zone Z1 to the second zone Z2. The rotation of the first roller 51 and of the second roller 52 is then stopped. The plate forming the first support 6 and the rollers 51, 52 are then set in motion relative to each other in the second direction of movement Y-Y, so as to bring the production plate 6 into contact or, if necessary , the last fabricated layer of the three-dimensional part 2, with the support strip 50, which is thus put under tension. This tensioning ensures that the formation of the additional layer from the first powder bed 3 is implemented uniformly. The energy source 4 is then actuated, and the first powder bed 3 as well as, where applicable, the support strip portion 50 supporting this first powder bed 3, is selectively fused to form the layer of the three-dimensional part 2 Then, the plate forming the first support 6 and the rollers 51, 52 are set in motion relative to each other in the second direction of movement Y-Y, so as to give the support strip 50 its freedom of movement. The first roller 51 and the second roller 52 are then again set in rotation in the same direction so as to cause the support strip 50 to pass. A second powder bed 3 is then conveyed from the first zone Z1 to the second zone Z2, while the support strip portion 50 supporting the first powder bed 3 or, where appropriate, the aperture 503 corresponding to the imprint of the first powder bed 2, is routed out of the second zone Z2. Another additional layer is then formed using the same process. The steps are then repeated successively until the complete scrolling of the support strip 50. At this stage, as visible in Figures 2 and 4, the three-dimensional part 2 is manufactured in whole or in part, and rests on the plate 6.
Avantageusement, le premier rouleau 51 et le deuxième rouleau 52 sont alors mis en rotation dans un sens opposé, de sorte à faire défiler la bande support 50 dans le sens opposé, et toujours selon la première direction de déplacement X-X. Les mêmes étapes peuvent alors être répétées dans ce sens pour fusionner sélectivement la poudre restante sur la bande support 50.Advantageously, the first roller 51 and the second roller 52 are then rotated in an opposite direction, so as to cause the support strip 50 to travel in the opposite direction, and still in the first direction of movement X-X. The same steps can then be repeated in this direction to selectively fuse the remaining powder on the support strip 50.
De manière également avantageuse, il est possible de ne pas arrêter la mise en rotation des rouleaux 51, 52 et de maintenir la bande support 50 sous tension du premier plateau 6 tout au long de la fusion sélective. Autrement dit, il est possible de procéder à la fusion sélective de manière continue. En effet, lorsque la largeur du motif de lit de poudre 3 à fusionner est suffisamment faible devant sa longueur, la fabrication de couches successives peut être mise en œuvre sans que le plateau 6 et la bande support 50 ne soient séparés. Dans ce cas, ce peut être le plateau 6 qui est mobile selon une troisième direction distincte de la première direction de déplacement X-X et de la deuxième direction de déplacement Y-Y, afin de conférer une forme à la pièce tridimensionnelle 2. Typiquement, dans le cas de la fabrication d’une aube de soufflante de turbomachine, le plateau peut pivoter autour de l’axe défini par la deuxième direction de déplacement Y-Y, au fur et à mesure de la fusion, afin de conférer un profil donné à la pointe de l’aube.Also advantageously, it is possible not to stop the rotation of the rollers 51, 52 and to maintain the support strip 50 under tension of the first plate 6 throughout the selective melting. In other words, it is possible to carry out selective merging continuously. Indeed, when the width of the powder bed pattern 3 to be merged is sufficiently small compared to its length, the manufacture of successive layers can be implemented without the plate 6 and the support strip 50 being separated. In this case, it may be the plate 6 which is movable in a third direction distinct from the first direction of movement X-X and from the second direction of movement Y-Y, in order to give a shape to the three-dimensional part 2. Typically, in the case of the manufacture of a turbomachine fan blade, the plate can pivot around the axis defined by the second direction of movement Y-Y, as the melting progresses, in order to confer a given profile on the tip of the blade 'dawn.
En tout état de cause, lors du fonctionnement du dispositif 1, seule la poudre fusionnée est détachée du deuxième support 50, si bien qu’il n’est plus nécessaire de nettoyer le premier support 6 et/ou la pièce tridimensionnelle 2 à l’issue de la fabrication afin de les débarrasser de poudre résiduelle.In any event, during the operation of the device 1, only the fused powder is detached from the second support 50, so that it is no longer necessary to clean the first support 6 and/or the three-dimensional part 2 by from manufacturing to rid them of residual powder.
Système de chargement 7Loading system 7
En référence à la figure 4, le dispositif comprend avantageusement un système de chargement 7 configuré pour disposer le lit de poudre 3 sur le deuxième support 50.Referring to Figure 4, the device advantageously comprises a loading system 7 configured to place the powder bed 3 on the second support 50.
Le système de chargement 7 est avantageusement disposé en amont de la première zone Z1. L’amont est ici défini par rapport au sens d’acheminement du lit de poudre 3 de la première zone Z1 vers la deuxième zone Z2. Le système de chargement 7 peut alors être configuré pour former un lit de poudre 3 suivant un motif, une granulométrie, une épaisseur, une largeur et/ou une répartition préétablie.The loading system 7 is advantageously arranged upstream of the first zone Z1. The upstream is defined here with respect to the direction of transport of the powder bed 3 from the first zone Z1 to the second zone Z2. The loading system 7 can then be configured to form a bed of powder 3 according to a pattern, a grain size, a thickness, a width and/or a pre-established distribution.
Avantageusement, comme visible sur la figure 4, le système de chargement 7 comprend un bac 70 configuré pour autoriser le déversement de poudre sur le deuxième support 50, par exemple au moyen d’une trappe (non représentée) pilotée dans le fond du bac 70.Advantageously, as seen in Figure 4, the loading system 7 comprises a tank 70 configured to allow the spill of powder on the second support 50, for example by means of a hatch (not shown) piloted in the bottom of the tank 70 .
Soufflerie 8Wind tunnel 8
En référence aux figures 2 à 4, dans un mode de réalisation, le dispositif 1 comprend une soufflerie 8 configurée pour générer un flux gazeux 80 dans la deuxième zone Z2.Referring to Figures 2 to 4, in one embodiment, the device 1 comprises a blower 8 configured to generate a gas flow 80 in the second zone Z2.
Le flux gazeux 80 permet d’évacuer les résidus volatils de fusion au fur et à mesure de la formation des couches successives. Pour ce faire, le flux gazeux 80 peut être dirigé selon la première direction de déplacement X-X, comme visible sur les figures 2 et 4, ou selon une direction orthogonale à la première direction de déplacement X-X. Ceci n’est cependant pas limitatif, puisque le flux gazeux 80 peut être orienté dans n’importe quel sens, tant qu’il passe par la deuxième zone Z2.The gas flow 80 makes it possible to evacuate the volatile melting residues as the successive layers are formed. To do this, the gas flow 80 can be directed along the first X-X displacement direction, as seen in Figures 2 and 4, or along a direction orthogonal to the first X-X displacement direction. This is however not limiting, since the gas flow 80 can be oriented in any direction, as long as it passes through the second zone Z2.
En outre, le flux gazeux 80 peut être généré par la soufflerie 8 de manière continue ou pulsée, suivant la configuration de la deuxième zone Z2, de la nature du lit de poudre 3, et/ou de la forme de la pièce tridimensionnelle 2.In addition, the gas flow 80 can be generated by the blower 8 in a continuous or pulsed manner, depending on the configuration of the second zone Z2, the nature of the powder bed 3, and/or the shape of the three-dimensional part 2.
Avantageusement, la deuxième zone Z2 est située dans une enceinte 9 hermétiquement close. Ceci permet d’améliorer le contrôle de l’atmosphère de la deuxième zone Z2 lors de la mise en œuvre de la fabrication de la pièce tridimensionnelle.Advantageously, the second zone Z2 is located in a hermetically sealed enclosure 9. This makes it possible to improve the control of the atmosphere of the second zone Z2 during the implementation of the manufacture of the three-dimensional part.
Procédé de fabrication EManufacturing process E
En référence à la figure 5, un procédé E de fabrication d’une pièce tridimensionnelle par fusion sélective sur lit de poudre va à présent être décrit.With reference to FIG. 5, a method E for manufacturing a three-dimensional part by selective melting on a powder bed will now be described.
Un tel procédé E peut, de manière non limitative, être mis en œuvre par un dispositif 1 selon l’un quelconque des modes de réalisation précédemment décrits.Such a method E can, in a non-limiting manner, be implemented by a device 1 according to any one of the embodiments previously described.
Le procédé E comprend une étape E1 d’acheminement d’un lit de poudre préalablement formé, depuis une première zone non-exposée à un rayonnement énergétique, jusqu’à une deuxième zone destinée à être exposée à un rayonnement énergétique. Avantageusement, le procédé E comprend une étape préalable E0 de formation du lit de poudre.The method E comprises a step E1 of conveying a previously formed powder bed, from a first zone not exposed to energetic radiation, to a second zone intended to be exposed to energetic radiation. Advantageously, the process E comprises a preliminary step E0 of forming the powder bed.
Le procédé E comprend en outre une étape E3 d’exposition de la deuxième zone à un rayonnement énergétique afin de fusionner sélectivement le lit de poudre se trouvant dans la deuxième zone pour former une couche de la pièce tridimensionnelle. Dans la mesure où la fusion sélection est mise en œuvre sur un lit de poudre préalablement formé, il n’est plus nécessaire de prévoir une étape d’étalement du lit de poudre depuis un réservoir d’approvisionnement. De cette manière, le procédé E peut être accéléré.Method E further comprises a step E3 of exposing the second zone to energetic radiation in order to selectively fuse the powder bed located in the second zone to form a layer of the three-dimensional part. Insofar as the fusion selection is implemented on a previously formed powder bed, it is no longer necessary to provide a step for spreading the powder bed from a supply reservoir. In this way, process E can be accelerated.
Avantageusement, le lit de poudre est acheminé selon une première direction de déplacement, et sa fusion conduit à la formation d’une couche de la pièce tridimensionnelle. Le procédé E comprend alors une étape E4 de déplacement de la pièce tridimensionnelle et du lit de poudre l’un par rapport à l’autre selon une deuxième direction de déplacement, différente de la première direction de déplacement, en vue de former une nouvelle couche de la pièce tridimensionnelle. De cette manière, il est possible de faire défiler successivement des lits de poudre selon la première direction de déplacement, et de laisser croître, couche par couche, la pièce tridimensionnelle selon la deuxième direction de déplacement, au fur et à mesure de sa fabrication.Advantageously, the powder bed is routed along a first direction of movement, and its fusion leads to the formation of a layer of the three-dimensional part. The method E then comprises a step E4 of moving the three-dimensional part and the powder bed relative to each other in a second direction of movement, different from the first direction of movement, with a view to forming a new layer of the three-dimensional piece. In this way, it is possible to pass powder beds successively along the first direction of displacement, and to allow the three-dimensional part to grow, layer by layer, along the second direction of displacement, as it is manufactured.
Lors d’une mise en œuvre avantageuse, préalablement à l’étape E3 d’exposition de la deuxième zone au rayonnement énergétique, le lit de poudre est mis en contact E2 avec la pièce tridimensionnelle. De cette façon, on s’assure que la pièce tridimensionnelle ne comprend pas d’espaces vides qui pourraient fragiliser sa structure.During an advantageous implementation, prior to step E3 of exposing the second zone to energetic radiation, the powder bed is brought into contact E2 with the three-dimensional part. In this way, we ensure that the three-dimensional piece does not include empty spaces that could weaken its structure.
Claims (13)
un système d’acheminement (5) configuré pour porter et acheminer un lit de poudre (3) depuis une première zone (Z1) non-exposée à un rayonnement énergétique, jusqu’à une deuxième zone (Z2) destinée à être exposée à un rayonnement énergétique,
une source d’énergie (4) configurée pour émettre un rayonnement énergétique en direction de la deuxième zone (Z2) afin de fusionner sélectivement le lit de poudre (3) se trouvant dans la deuxième zone (Z2) pour former une couche de la pièce tridimensionnelle (2).Device (1) for manufacturing a three-dimensional part (2) by selective melting on a powder bed (3), the device (1) comprising:
a conveying system (5) configured to carry and convey a bed of powder (3) from a first zone (Z1) not exposed to energetic radiation, to a second zone (Z2) intended to be exposed to a energy radiation,
an energy source (4) configured to emit energetic radiation toward the second area (Z2) to selectively fuse the powder bed (3) in the second area (Z2) to form a layer of the part three-dimensional (2).
un lit de poudre (3), et
un dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 9,
dans lequel le lit de poudre (3) comprend un additif propre à se sublimer lorsqu’il est soumis au rayonnement énergétique, de manière à créer un gaz protégeant le lit de poudre (3) pendant la fusion.Set including:
a powder bed (3), and
a device (1) according to one of claims 1 to 9,
wherein the powder bed (3) comprises an additive capable of sublimating when subjected to energetic radiation, so as to create a gas protecting the powder bed (3) during melting.
formation préalable (E0) d’un lit de poudre,
acheminement (E1) du lit de poudre préalablement formé, depuis une première zone non-exposée à un rayonnement énergétique, jusqu’à une deuxième zone destinée à être exposée à un rayonnement énergétique,
exposition (E3) de la deuxième zone à un rayonnement énergétique afin de fusionner sélectivement le lit de poudre se trouvant dans la deuxième zone pour former une couche de la pièce tridimensionnelle.Process (E) for manufacturing a three-dimensional part by selective melting on a powder bed, the process (E) comprising steps of:
prior formation (E0) of a powder bed,
routing (E1) of the previously formed powder bed, from a first zone not exposed to energetic radiation, to a second zone intended to be exposed to energetic radiation,
exposing (E3) the second area to energetic radiation to selectively fuse the powder bed in the second area to form a layer of the three-dimensional part.
le lit de poudre est acheminé selon une première direction de déplacement, et
la fusion du lit de poudre conduit à la formation d’une couche de la pièce tridimensionnelle,
le procédé comprenant en outre une étape de déplacement (E4) de la pièce tridimensionnelle et du lit de poudre l’un par rapport à l’autre selon une deuxième direction de déplacement, différente de la première direction de déplacement, en vue de former une nouvelle couche de la pièce tridimensionnelle.Process (E) according to claim 11, in which:
the powder bed is conveyed in a first direction of movement, and
the melting of the powder bed leads to the formation of a layer of the three-dimensional part,
the method further comprising a step of moving (E4) the three-dimensional part and the powder bed relative to each other in a second direction of movement, different from the first direction of movement, with a view to forming a new layer of the three-dimensional piece.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1902957A FR3093940B1 (en) | 2019-03-21 | 2019-03-21 | Device for manufacturing by selective fusion on a powder bed |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1902957 | 2019-03-21 | ||
FR1902957A FR3093940B1 (en) | 2019-03-21 | 2019-03-21 | Device for manufacturing by selective fusion on a powder bed |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3093940A1 true FR3093940A1 (en) | 2020-09-25 |
FR3093940B1 FR3093940B1 (en) | 2023-11-24 |
Family
ID=67956898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1902957A Active FR3093940B1 (en) | 2019-03-21 | 2019-03-21 | Device for manufacturing by selective fusion on a powder bed |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR3093940B1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050161146A1 (en) * | 2001-12-11 | 2005-07-28 | Daniel Graf | Method and device for the production of a multi-layered three-dimensional component |
US20050263934A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-01 | 3D Systems, Inc. | Single side feed parked powder wave heating with wave flattener |
US20130136868A1 (en) * | 2011-01-13 | 2013-05-30 | Gerald J. Bruck | Selective laser melting / sintering using powdered flux |
FR3044944A1 (en) | 2015-12-14 | 2017-06-16 | Snecma | DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING A THREE-DIMENSIONAL PIECE BY SELECTIVE FUSION ON A POWDER BED |
US20180141126A1 (en) * | 2015-07-20 | 2018-05-24 | Velo3D, Inc. | Transfer of particulate material |
US20180345585A1 (en) * | 2012-05-25 | 2018-12-06 | Voxeljet Ag | Device for producing three-dimensional models with special building platforms and drive systems |
-
2019
- 2019-03-21 FR FR1902957A patent/FR3093940B1/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050161146A1 (en) * | 2001-12-11 | 2005-07-28 | Daniel Graf | Method and device for the production of a multi-layered three-dimensional component |
US20050263934A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-01 | 3D Systems, Inc. | Single side feed parked powder wave heating with wave flattener |
US20130136868A1 (en) * | 2011-01-13 | 2013-05-30 | Gerald J. Bruck | Selective laser melting / sintering using powdered flux |
US20180345585A1 (en) * | 2012-05-25 | 2018-12-06 | Voxeljet Ag | Device for producing three-dimensional models with special building platforms and drive systems |
US20180141126A1 (en) * | 2015-07-20 | 2018-05-24 | Velo3D, Inc. | Transfer of particulate material |
FR3044944A1 (en) | 2015-12-14 | 2017-06-16 | Snecma | DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING A THREE-DIMENSIONAL PIECE BY SELECTIVE FUSION ON A POWDER BED |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3093940B1 (en) | 2023-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2021180A1 (en) | Device for creating a printing plate and development process | |
CA2853381C (en) | Apparatus for manufacturing parts by selective melting of powder | |
EP3427924A1 (en) | Method and machine for manufacturing green ceramic and/or metal items using the additive processes technique | |
EP0846551B1 (en) | Tape laying head for manufacturing composite plates | |
EP3307662B1 (en) | Creel for fibre bobbin | |
WO2020089538A1 (en) | Additive manufacturing machine with movable, controlled powder dispensing | |
EP3512684B1 (en) | Method and device for extruding and labelling a cylindrical product | |
FR3004364A1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR DEPOSITING A MICROSTRUCTURE COATING ON A SUBSTRATE FROM A PREPOLYMERIZED RESIN STRIP | |
WO2017108867A1 (en) | Additive manufacturing process comprising a powder distribution step performed by an injector | |
EP1577219B1 (en) | Handle applicator | |
FR3093940A1 (en) | Device for manufacturing by selective fusion on a powder bed | |
EP1383638B1 (en) | Method and device for depositing adhesive on an alveolar surface | |
EP0248706A2 (en) | Method for making layered glass | |
FR2998838A1 (en) | Method for manufacturing reinforcement for back of seat of automobile, involves heating set of strips by heating unit, where each of set of strips is embedded in plastic material with certain fibers extending over entire length from strips | |
CH686334A5 (en) | cigarette machine. | |
EP1027471A1 (en) | Device for producing a coating bar for use in the paper industry | |
FR2829961A1 (en) | Ultrasound welding procedure and apparatus for two or more films uses uniform level of ultrasound radiation in lengthwise and transverse directions | |
FR3066720B1 (en) | CUTTING MODULE FOR A PLACEMENT HEAD OF AN IMPREGNATED FIBER RIBBON, PLACEMENT HEAD AND DEVICE FOR PLACING SUCH A FIBER RIBBON | |
EP3894202B1 (en) | Device and method for posing a tire ply on a drum with synchronized cutting | |
FR2964357A1 (en) | Device for ensuring active control of air flow around e.g. vehicle participating in automobile racing competition, has actuator receiving signal of high voltage power supply whose implementation is controlled by control member | |
EP1315663B1 (en) | Installation and method for conditioning a sheet of moulding material | |
EP2655226B1 (en) | Winder device for a reel of web material | |
EP1074497B1 (en) | Method of and device for splicing the ends of material webs, especially textile webs | |
WO2020120918A1 (en) | Device and method for laying a reinforcing ply on a tyre-building drum with cutting on-the-fly | |
FR2829234A1 (en) | Transverse measuring procedure and apparatus for moving strip e.g. of paper has pivoting effect on measuring head reduced by change in air circulation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20200925 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |