FR3095365A1 - Support et systeme pour fabrication additive et procede de fabrication additive mettant en œuvre un tel support - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un support (S) pour la réalisation d’un objet (O) par fabrication additive par fusion d’un matériau d’alimentation, caractérisé en ce qu’il est composé de matériau d'alimentation constituant l’objet à réaliser avant fusion et d’un liant configuré pour assurer la liaison d’au moins une portion du matériau d’alimentation avant fusion, le liant et le matériau d’alimentation non fusionné constituant un mélange ne présentant aucune liaison métallique avec le matériau d’alimentation fusionné. Elle concerne également un système et un procédé de fabrication additive mettant en œuvre un tel support (S). Figure pour l’abrégé : Figure 4d

Description

SUPPORT ET SYSTEME POUR FABRICATION ADDITIVE ET PROCEDE DE FABRICATION ADDITIVE METTANT EN ŒUVRE UN TEL SUPPORT
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne le domaine de la fabrication additive. Elle se rapporte à un support et un système de fabrication additive, ainsi qu’à un procédé de fabrication additive mettant en œuvre un tel support et un tel système de fabrication additive.
Arrière-plan technique
La technologie SLM (acronyme deSelective Laser Melting) de fabrication additive, consiste à fusionner de la poudre au moyen d’un faisceau de haute énergie tel qu’un faisceau laser. En pratique, un lit de poudre est déposé sur un plateau support et est balayé par le faisceau laser pour fabriquer une pièce couche par couche, une troisième couche de poudre fusionnée étant disposée au-dessus d’une deuxième couche qui est elle-même disposée au-dessus d’une première couche.
La machine 6 de la figure 1 permet de fabriquer une pièce 8 par exemple aéronautique par fusion sélective de couches de poudre par faisceau de haute énergie.
La machine 6 comprend un bac d'alimentation 10 contenant de la poudre d'un matériau électroconducteur, un rouleau 12 pour transvaser cette poudre depuis ce bac 10 et étaler une première couche 14 de cette poudre sur un plateau 16 de support de construction (il peut s'agir d'un support massif, d'une partie d'une autre pièce ou d'une grille support utilisée pour faciliter la construction de certaines pièces).
La machine 6 comprend également un bac de recyclage 18 pour récupérer une infime partie de la poudre usagée (en particulier non fondue ou non frittée) et la majeure partie de la poudre en excès, après étalement de la couche de poudre sur le plateau support 16. Ainsi, la majeure partie de la poudre du bac de recyclage 18 est composée de poudre neuve. Aussi, ce bac de recyclage 18 est communément appelé par la profession bac de trop plein ou cendrier.
La machine 6 comprend également un générateur 20 de faisceau laser 22, et un système de pilotage 24 apte à diriger ce faisceau 22 sur n'importe quelle région du plateau support 16 de façon à balayer n'importe quelle région d'une couche de poudre. La mise en forme du faisceau laser et la variation de son diamètre sur le plan focal se font respectivement au moyen d'un dilatateur de faisceau 26 et d'un système de focalisation 28, l'ensemble constituant un système optique.
Ce dispositif pour appliquer le procédé assimilable à un procédé de dépôt direct de métal ou DMD (acronyme de l’anglaisDirect Metal Deposition) sur une poudre peut utiliser n'importe quel faisceau de haute énergie en place du faisceau laser 22, tant que ce faisceau est suffisamment énergétique pour dans le premier cas fondre ou dans l'autre cas former des cols ou ponts entre les particules de poudre et une partie du matériau sur lequel les particules reposent.
Le rouleau 12 peut être remplacé par un autre système de dépose approprié, tel qu'un dévidoir (ou trémie) associé à une lame de raclage, à un couteau ou à une brosse, apte à transvaser et étaler la poudre en couche.
Le système de pilotage 24 comprend par exemple au moins un miroir 30 orientable sur lequel le faisceau laser 22 se réfléchit avant d'atteindre une couche de poudre dont chaque point de la surface se trouve située toujours à la même hauteur par rapport à la lentille de focalisation, contenue dans le système de focalisation 28, la position angulaire de ce miroir 30 étant pilotée par une tête galvanométrique pour que le faisceau laser balaye au moins une région de la première couche de poudre, et suive ainsi un profil de pièce pré-établi.
La machine 6 fonctionne de la façon suivante. On dépose à l'aide du rouleau 12 une première couche 14 de poudre d'un matériau sur le plateau support 16, cette poudre étant transvasée depuis un bac d'alimentation 10 lors d'un mouvement aller du rouleau 12 puis elle est raclée, et éventuellement légèrement compactée, lors d'un (ou de plusieurs) mouvement(s) de retour du rouleau 12. L'excédent de poudre est récupéré dans le bac de recyclage 18. On porte une région de cette première couche 14 de poudre, par balayage avec le faisceau laser 22, à une température supérieure à la température de fusion de cette poudre (température de liquidus). La tête galvanométrique est commandée selon les informations contenues dans la base de données de l'outil informatique utilisé pour la conception et la fabrication assistées par ordinateur de la pièce à fabriquer. Ainsi, les particules de poudre 32 de cette région de la première couche 14 sont fondues et forment un premier cordon 34 d'un seul tenant, solidaire avec le plateau support 16. A ce stade, on peut également balayer avec le faisceau laser plusieurs régions indépendantes de cette première couche pour former, après fusion et solidification de la matière, plusieurs premiers cordons 34 disjoints les uns des autres. On abaisse le plateau support 16 d'une hauteur correspondant à l’épaisseur déjà définie de la première couche (entre 20 et 100 µm et en général de 30 à 50 µm). L'épaisseur de la couche de poudre à fusionner ou à consolider reste une valeur variable d'une couche à l'autre car elle est fort dépendante de la porosité du lit de poudre et de sa planéité alors que le déplacement pré-programmé du plateau support 16 est une valeur invariable au jeu près. On dépose ensuite une deuxième couche 36 de poudre sur la première couche 14 et sur ce premier cordon 34, puis on chauffe par exposition au faisceau laser 22 une région de la deuxième couche 36 qui est située partiellement ou complètement au-dessus de ce premier cordon 34, de telle sorte que les particules de poudre de cette région de la deuxième couche 36 sont fondues, avec au moins une partie du premier cordon 34, et forment un deuxième cordon 38 d'un seul tenant ou consolidé, l'ensemble de ces deux cordons 34 et 38 formant ainsi un bloc. A cet effet, le deuxième cordon 38 est avantageusement déjà entièrement lié dès qu'une partie de ce deuxième cordon 38 se lie au premier cordon34. On comprend que selon le profil de la pièce à construire, et notamment dans le cas de surface en contre-dépouille, il se peut que la région précitée de la première couche 14 ne se trouve pas, même partiellement, en dessous de la région précitée de la deuxième couche 36, de sorte que dans ce cas le premier codon 34 et le deuxième cordon 38 ne forment alors pas un bloc d'un seul tenant. On poursuit ensuite ce processus de construction de la pièce couche par couche en ajoutant des couches supplémentaires de poudre sur l'ensemble déjà formé. Le balayage avec le faisceau 22 permet de construire chaque couche en lui donnant une forme en accord avec la géométrie de la pièce à réaliser. Les couches inférieures de la pièce se refroidissent plus ou moins vite au fur et à mesure que les couches supérieures de la pièce se construisent.
Cependant, il arrive parfois que la géométrie de la pièce à produire, notamment lorsque la pièce à produire comporte des cavités ou perforations, nécessite la fabrication de supports afin de rendre possible sa production par un tel procédé de fabrication additive. En effet, de tels supports sont nécessaires au maintien des couches de poudre devant être fusionnée lors de la fabrication de la pièce à produire, évitant ainsi des effondrements locaux de cette poudre.
Dans la technique actuelle, de tels supports sont réalisés en même temps que la pièce et dans le même matériau que la pièce à produire avec éventuellement une stratégie de lasage différente de celle de la pièce à produire. Par conséquent, la formation de tels supports augmente le temps de fabrication total de la pièce, ainsi que la consommation de matière première et donc le coût de fabrication.
Ces supports, en plus de permettre un support temporaire autorisant la production de pièces ayant des formes diverses, présentent également l’avantage de dissiper localement la chaleur généré par le procédé de fabrication, ce qui permet de modérer le gradient thermique de la pièce. En effet, une chaleur trop importante peut être une source de déformations voire de fissurations de la pièce en cours de fabrication.
Ces supports sont provisoires et doivent être retirés après la fabrication de la pièce à produire, sous réserve que leur accessibilité le permette. Ceci implique donc une étape supplémentaire de post-traitement après la fabrication de la pièce à produire, pour retirer tous les supports.
Dans la technique actuelle, il existe deux solutions à savoir un retrait par usinage ou un retrait manuel.
La méthode de retrait par usinage est réalisée au moyen de différents outils et techniques tels que perçage, découpe fil, tournage, etc. Cette méthode permet de retirer les supports de façon efficace, répétable et sûre pour l’opérateur et pour la pièce, elle permet également d’obtenir un état de surface soigné (1,6 µm environ).
Cependant, un inconvénient de cette méthode est qu’il est nécessaire d’avoir un bridage de la pièce pour la maintenir le temps d’effectuer le retrait des supports. Or la pièce peut présenter une géométrie rendant difficile un tel bridage, notamment si la pièce comporte des parties de faible épaisseur ou de formes très complexes. Dans ce cas, un mauvais bridage peut causer une déformation ou une dégradation de la pièce pendant l’usinage.
De plus, un autre inconvénient de cette méthode est qu’elle ne convient pas à tous types de pièces, notamment elle ne peut être mise en œuvre pour le retrait de supports localisés dans des zones difficilement accessibles par les outillages, telles que des canalisations courbées ou coudes, des zones internes ou étroites, ne permettant pas le passage des outils.
Encore un autre inconvénient de cette méthode est qu’elle nécessite la mobilisation de moyens et de compétences associées.
La méthode de retrait manuel est possible à condition que la conception de la pièce à produire prévoit des zones spécifiques au niveau de l’interface entre la pièce et le support de sorte que l’accroche soit faiblement étendue étendue et peu forte (conception « en dents » par exemple), ou que le réseau de supportage soit fractionné.
Cependant, ce fractionnement du support implique donc qu’il est retiré morceau par morceau, et sans avoir recours à des moyens d’usinage conventionnels, ce qui peut être long et laborieux pour l’opérateur.
Quelle que soit la méthode utilisée, le retrait des supports constitue une opération post-traitement obligatoire qui peut potentiellement générer de défauts sur les pièces produites, et impliquant des coûts et délais supplémentaires.
L’invention propose une solution simple et peu couteuse permettant de s’affranchir des inconvénients susmentionnés.
A cet effet, l’invention concerne un support pour la réalisation d’un objet par fabrication additive par fusion d’un matériau d’alimentation, caractérisé en ce qu’il est composé de matériau d'alimentation constituant l’objet à réaliser avant fusion et d’un liant configuré pour assurer la liaison d’au moins une portion du matériau d’alimentation avant fusion, le liant et le matériau d’alimentation non fusionné constituant un mélange ne présentant aucune liaison métallique avec le matériau d’alimentation fusionné.
Ce support présente de nombreux avantages, il permet notamment :
  • de proposer des supports efficaces pouvant être retirés aisément ;
  • de permettre d’élargir le spectre des géométries réalisables par fabrication additive.
Avantageusement, le matériau d’alimentation est de la poudre métallique.
Selon un exemple de réalisation, le liant est un polymère.
La présente invention concerne également un système de fabrication additive, comprenant un plateau pour supporter un objet en cours de fabrication, un distributeur de matériau d'alimentation pour délivrer une pluralité de couches successives de matériau d'alimentation sur le plateau support, une source d'énergie positionnée au-dessus du plateau support pour fondre au moins une partie d'une couche extérieure de matériau d'alimentation, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un distributeur de liant pour délivrer un liant sur la couche la plus externe de matière d'alimentation pour la fabrication d’un support selon l’invention.
Le système de fabrication additive selon l’invention présente l’avantage intéressant de ne nécessiter que peu d’ajustement par rapport aux systèmes de fabrication additive SLM classiquement utilisés, permettant ainsi de pouvoir être adapté facilement aux méthodes de fabrication additive existantes.
La présente invention concerne encore un procédé de réalisation d’un objet par fabrication additive utilisant un système tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de :
  1. dépôt d’une couche de matériau d'alimentation sur le plateau support ;
  2. projection sur une zone localisée d’une quantité de liant sur le matériau d’alimentation ;
  3. solidification du liant assurant la liaison avec le matériau d’alimentation et créant ainsi un support temporaire ;
  4. dépôt d’au moins une couche supplémentaire de matériau d'alimentation sur la couche la plus externe ; et
  5. fusion de la couche de matériau d'alimentation ;
les étapes a) à c) étant renouvelées en fonction de la dimension du support temporaire désiré.
Le procédé selon l’invention présente l’avantage intéressant d’être simple et efficace.
Avantageusement, la solidification du liant est réalisée instantanément, par contact avec le matériau d’alimentation, le matériau d’alimentation ayant une température inférieure à la température de fusion du liant.
Ainsi, aucune étape ni dispositif supplémentaire n’est nécessaire pour assurer la solidification du liant.
Selon un autre mode de réalisation, la solidification du liant est réalisée par fusion du liant par la source d'énergie destinée à assurer la fusion du matériau d’alimentation.
Ainsi, la même source d’énergie est utilisée pour assurer la fusion du matériau d’alimentation et du liant, procurant un système simple.
Avantageusement, le procédé selon l’invention comporte une étape f) de retrait des supports temporaires.
Selon un premier mode de mise en œuvre, l’étape f) de retrait des supports temporaires est réalisée mécaniquement.
De préférence, l’étape f) de retrait des supports temporaires est réalisée chimiquement, par exemple par immersion de l’objet réalisé par fabrication additive dans un solvant permettant la dissolution partielle desdits supports temporaire.
Comme mentionné précédemment, cette étape de retrait, quelle que soit la méthode utilisée, est simple, rapide et peu couteuse.
Brève description des figures
La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
la figure 1, déjà discutée, est une vue très schématique d’une machine de fabrication additive sur lit de poudre ;
les figures 2a à 2f illustrent de manière schématique les premières étapes du procédé de production d’une pièce par fabrication additive comportant un support selon l’invention ;
les figures 3a à 3c illustrent de manière schématique la suite du procédé de production d’une pièce par fabrication additive comportant un support selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
la figure 3d illustre une pièce comprenant un support selon un premier exemple de réalisation de l’invention ;
les figures 4a à 4c illustrent de manière schématique la suite du procédé de production d’une pièce par fabrication additive comportant un support selon un second mode de réalisation de l’invention ;
la figure 4d illustre une pièce comprenant un support selon un second exemple de réalisation de l’invention ;
la figure 5a est une vue à caractère schématique d’une pièce complexe comprenant un support selon un exemple de réalisation de l’invention, en cours d’étape de retrait dudit support.
la figure 5b est une vue à caractère schématique d’une pièce complexe montrée après l’étape de retrait du support.
La figure 6 est une vue à caractère schématique de la pièce illustrée aux figures 3d et 4d montrée après l’étape de retrait du support.
Description détaillée de l'invention
Dans le présent exposé, le terme externe est utilisé en référence au positionnement des couches successives lors de la fabrication additive, l’expression « la couche la plus externe » devant être comprise comme désignant la dernière couche en surface de l’objet en cours de fabrication, autrement dit la couche la plus éloignée du plateau support.
La présente invention propose de produire une pièce par un procédé de fabrication additive, par exemple par frittage laser sur lit de poudre, cette pièce comportant des supports constitués de poudre non fusionnée et d’un liant, de tels supports pouvant ensuite être facilement retirés.
Un système de fabrication additive selon l’invention comprend, un plateau 100 pour supporter un objet O en cours de fabrication (il peut s'agir d'un support massif, d'une partie d'une autre pièce ou d'une grille support utilisée pour faciliter la construction de certaines pièces).
Un distributeur 200 de matériau d'alimentation tel qu’un bac d’alimentation et contenant de la poudre P d’un matériau d’alimentation est configuré pour délivrer une pluralité de couches successives de matériau d'alimentation sur le plateau support 100.
Un système de dépose 300 tel qu’un rouleau ou un dévidoir (ou trémie) associé à une lame de raclage, à un couteau ou à une brosse, permet de transvaser la poudre P de matériau d’alimentation depuis le distributeur d’alimentation 200 et d’étaler sur le plateau support 100 une première couche C1de cette poudre P sur le plateau de support 100.
De manière analogue aux machines de fabrication additive connues de l’art antérieur, le système de fabrication additive selon l’invention peut également comprendre un bac de recyclage (non représenté) pour récupérer une infime partie de la poudre usagée (en particulier non fondue ou non frittée) et la majeure partie de la poudre en excès, après étalement de la couche de poudre sur le plateau support 100.
Le système de fabrication additive selon l’invention comprend encore une source d'énergie 400, tel qu’un générateur de faisceau laser, positionnée au-dessus du plateau support 100 pour fondre au moins une partie d'une couche extérieure de poudre P de matériau d'alimentation.
Un système de pilotage (non représenté) est configuré pour diriger ce faisceau laser 400 sur n'importe quelle région du plateau support 100 de façon à balayer n'importe quelle région d'une couche de poudre P. La mise en forme du faisceau laser 400 et la variation de son diamètre sur le plan focal se font respectivement au moyen d'un dilatateur de faisceau et d'un système de focalisation, l'ensemble constituant un système optique. Le système de pilotage comprend par exemple au moins un miroir orientable sur lequel le faisceau laser 400 se réfléchit avant d'atteindre une couche de poudre P dont chaque point de la surface se trouve située toujours à la même hauteur par rapport à la lentille de focalisation, contenue dans le système de focalisation, la position angulaire de ce miroir étant pilotée par une tête galvanométrique pour que le faisceau laser 400 balaye au moins une région de la première couche de poudre P, et suive ainsi un profil de pièce préétabli.
Le système de fabrication additive selon l’invention est remarquable en ce qu’il comprend en outre un distributeur 500 de liant L configuré pour délivrer un liant L sur la couche la plus externe de poudre P de matière d'alimentation.
Un système de pilotage (non représenté) est configuré pour diriger ce distributeur 500 de liant L sur n'importe quelle région du plateau support 100 de façon à balayer n'importe quelle région d'une couche de poudre P. Le système de pilotage est configuré de sorte que le distributeur 500 de liant L balaye au moins une région de la couche de poudre P, et suive ainsi un profil de support préétabli.
Dans la suite du présent exposé va être décrit le procédé de fabrication additive selon l’invention, en référence aux figures 2a à 2f, mettant en œuvre de tels supports.
On dépose à l'aide du distributeur de matériau d’alimentation 200 une quantité de poudre P d'un matériau, tel que, par exemple, de la poudre métallique, sur le plateau support 100, cette poudre P étant transvasée depuis un bac d'alimentation. La poudre P est alors étalée lors d'un mouvement aller du système de dépose 300 (figure 2a) puis elle est raclée, et éventuellement légèrement compactée, lors d'un (ou de plusieurs) mouvement(s) de retour du système de dépose 300 afin d’obtenir une première couche C1de poudre P étalée sur le plateau 100 (figure 2b). L'excédent de poudre P est récupéré dans le bac de recyclage.
On projette ensuite, localement, à l'aide du distributeur 500 de liant L une quantité de liant L sur une région de cette première couche C1(figure 2c). Cette projection de liant (« binder jetting »en langue anglaise) localisée sur cette région de la pièce forme un support S temporaire comportant ainsi un mélange de poudre P et de liant L, ce mélange est référencé « (L+P) » sur les figures. Le liant L est, selon un exemple avantageux mais nullement limitatif, un polymère.
Selon un premier mode de mise en œuvre avantageux, le liant L est instantanément solidifié au contact du matériau d’alimentation, le liant L étant projeté à une température au moins égale à sa température de fusion et le matériau d’alimentation ayant une température inférieure à la température de fusion du liant L. Le liant L ainsi solidifié (ou polymérisé dans le cas d’un polymère) assure la liaison avec la poudre P de matériau d’alimentation forme un mélange (L+P)’ constituant ainsi une portion de support S temporaire. On porte une région de la première couche C1de poudre P autre que la région formant support S, par balayage avec le faisceau laser 400 à une température supérieure à la température de fusion de cette poudre P (température de liquidus) selon les informations contenues dans la base de données de l'outil informatique utilisé pour la conception et la fabrication assistées par ordinateur de l’objet O à fabriquer.
Selon un autre mode de mise en œuvre préféré, la solidification du liant L est réalisée par fusion du liant L par une source d’énergie, et, avantageusement, par la même source d'énergie destinée à assurer la fusion du matériau d’alimentation, à savoir le faisceau laser 400. Le liant L est ainsi solidifié à chaud localement par chauffage avec le faisceau laser 400 du système selon l’invention. Selon ce mode de réalisation, la source d’énergie est alors configurée pour sur une valeur de puissance adaptée au liant L, et par conséquent inférieure à la puissance nécessaire pour fusionner la poudre P de matériau d’alimentation.
Ainsi, en référence aux figures 2d et 2e, on porte une région de la première couche C1de poudre P, par balayage avec le faisceau laser 400 à une température supérieure à la température de fusion de cette poudre P (température de liquidus) selon les informations contenues dans la base de données de l'outil informatique utilisé pour la conception et la fabrication assistées par ordinateur de l’objet O à fabriquer. Ainsi, les particules de poudre P de cette région de la première couche C1sont fondues et forment un premier cordon P’ d'un seul tenant, solidaire avec le plateau support 100 (figure 2d). A ce stade, on peut également balayer avec le faisceau laser plusieurs régions indépendantes de cette première couche pour former, après fusion et solidification de la matière, plusieurs premiers cordons P’ disjoints les uns des autres.
On abaisse ensuite la puissance du faisceau laser 400 à une puissance adaptée à la polymérisation du liant L, autrement dit à une température inférieure de polymérisation du liant L inférieure à la température de fusion de la poudre P. On balaye alors la région comportant le mélange de poudre et de liant (L+P) avec le faisceau laser 400 selon les informations contenues dans la base de données de l'outil informatique utilisé pour la conception et la fabrication assistées par ordinateur de l’objet O à fabriquer (figure 2e). Ainsi, le liant L de cette région est solidifié et assure la liaison avec la poudre P de matériau d’alimentation et forme un mélange (L+P)’ constituant ainsi une portion de support S temporaire.
On obtient ainsi une première couche C1constituée en partie de poudre fusionnée P’ et d’une portion (L+P)’ de support S temporaire (figure 2f).
Il est également possible de projeter du liant L sur plusieurs régions indépendantes de cette première couche C1et de les balayer avec le faisceau laser 400 pour former, après fusion et polymérisation du liant L, plusieurs portions de support (L+P)’ disjoints les uns des autres.
On abaisse le plateau support 100 d'une hauteur correspondant à l’épaisseur déjà définie de la première couche C1(entre 20 et 100 µm et en général de 30 à 50 µm). L'épaisseur de la couche de poudre P à fusionner ou à consolider reste une valeur variable d'une couche à l'autre car elle est fort dépendante de la porosité du lit de poudre et de sa planéité alors que le déplacement pré-programmé du plateau support 100 est une valeur invariable au jeu près. On dépose ensuite une deuxième couche C2de poudre P sur la première couche C1et sur la portion de support (L+P)’. On projette de nouveau une quantité de liant L sur une région de cette seconde couche C2. On balaye cette seconde couche C2de poudre P et la région comportant le mélange poudre et liant (L+P) afin d’obtenir une seconde couche C2constituée en partie de poudre fusionnée P’ et d’une portion (L+P)’ de support S temporaire.
Ces étapes sont renouvelées autant de fois que nécessaire jusqu’à obtenir le support S désiré présentant les dimensions requises.
Selon l’exemple de réalisation illustré à la figure 3a, le support S temporaire est intégralement réalisé en un mélange de poudre et liant solidifié (L+P)’, la poudre étant entièrement agglomérée au liant L après polymérisation de ce dernier.
Selon l’exemple de réalisation illustré à la figure 4a, le support présente une structure en treillis (connue sous le terme «lattice» en langue anglaise) réalisée en ne liant que localement la poudre P à l’aide du liant L solidifié. Autrement dit, seule une partie de la quantité de poudre P est agglomérée au liant L après polymérisation de ce dernier. Ce mode de réalisation avantageux permet de réduire le temps de fabrication du support S et la quantité de poudre P utilisée pour sa construction.
Le support S temporaire selon l’invention est donc composé de poudre P de matériau d'alimentation constituant l’objet à réaliser non fusionné et de liant L solidifié assurant la liaison de la poudre P non fusionné, le liant solidifié et le matériau d’alimentation non fusionné constituant un mélange (L+P)’ ne présentant aucune liaison métallique avec la poudre de matériau d’alimentation fusionnée P’.
Une fois le support S temporaire ainsi construit, de la poudre P peut être fusionnée sur ce dernier pour poursuivre la fabrication de l’objet O, sans risque d’effondrement local.
Pour cela, on abaisse de nouveau le plateau support 100. On dépose ensuite une nième couche Cnde poudre P sur la (n-1)ème couche C(n-1)et sur le support S temporaire (figures 3b et 4b).
On chauffe par exposition au faisceau laser 400 une région de la nième couche Cnde telle sorte que les particules de poudre P de cette région de la nième couche Cnsont fondues (figures 3c et 4c), avec au moins une partie de la poudre fusionnée P’ de la (n-1)ème couche C(n-1), l'ensemble des n couches Cnde poudre fusionnée P’ formant ainsi l’objet O à fabriquer. On poursuit ensuite ce processus de construction de la pièce couche par couche en ajoutant des couches supplémentaires de poudre P sur l'ensemble déjà formé. Le balayage avec le faisceau laser 400 permet de construire chaque couche en lui donnant une forme en accord avec la géométrie de l’objet O à réaliser. On obtient ainsi l’objet O entièrement fabriqué sur le plateau 100 et comportant au moins un support S temporaire (figures 3d et 4d).
Après la fabrication de l’objet O, il convient donc de retirer les supports S temporaires.
La poudre fusionnée P’ constituant l’objet et le support S constitué de mélange de poudre non fusionné et de liant solidifié (L+P)’ peuvent être aisément retirés mécaniquement à la main, par un opérateur utilisant un outil adapté tel qu’une pince, car il n’y a aucune liaison métallique entre les supports S et l’objet O uniquement constitué de poudre fusionnée P’.
De préférence et avantageusement, l’étape de retrait des supports S temporaires est réalisée chimiquement. L’objet O réalisé par fabrication additive est par exemple immergé dans un bain de solvant V permettant la dissolution partielle desdits supports S temporaire. Plus précisément, le solvant permet de solubiliser le liant dans le mélange formé de liant solidifié et de poudre non fusionnée (L+P)’. Le liant ainsi dissout s’écoule alors hors de l’objet O, entrainant avec lui la poudre P non fusionnée précédemment agglomérée par le liant L dans un mélange V’.
Selon un autre mode de mise en œuvre illustré à la figure 5a, on fait circuler une quantité de solvant V à l’intérieur de l’objet O pour atteindre et dissoudre les supports S temporaires. Le liant ainsi dissout s’écoule alors hors de l’objet O, entrainant avec lui la poudre P non fusionnée précédemment agglomérée par le liant L dans un mélange V’.
Avec cette alternative chimique de retrait, tous les supports et mêmes ceux non accessibles pour un retrait mécanique, comme par exemple dans une canalisation interne, peuvent être aisément retirés.
On obtient ainsi l’objet O, dépouillé de tout support S temporaire (figures 5b et 6).

Claims (10)

  1. Support (S) pour la réalisation d’un objet (O) par fabrication additive par fusion d’un matériau d’alimentation (P), caractérisé en ce qu’il est composé de matériau d'alimentation (P) constituant l’objet à réaliser avant fusion et d’un liant (L) configuré pour assurer la liaison d’au moins une portion du matériau d’alimentation avant fusion (P), le liant (L) et le matériau d’alimentation non fusionné (P) constituant un mélange (L+P) ne présentant aucune liaison métallique avec le matériau d’alimentation fusionné (P’).
  2. Support (S) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le matériau d’alimentation (P) est de la poudre métallique.
  3. Support (S) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le liant (L) est un polymère.
  4. Système de fabrication additive, comprenant un plateau (100) pour supporter un objet (O) en cours de fabrication, un distributeur (200) de matériau d'alimentation (P) pour délivrer une pluralité de couches (C1, …, Cn) successives de matériau d'alimentation (P) sur le plateau support (100), une source d'énergie (400) positionnée au-dessus du plateau support (100) pour fondre au moins une partie d'une couche extérieure (C1, …, Cn) de matériau d'alimentation (P), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un distributeur (500) de liant (L) pour délivrer un liant (L) sur la couche la plus externe de matière d'alimentation (P) pour la fabrication d’un support (S) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3.
  5. Procédé de réalisation d’un objet (O) par fabrication additive utilisant un système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de :
    1. dépôt d’une couche (C1, …, Cn-1) de matériau d'alimentation (P) sur le plateau support (100) ;
    2. projection sur une zone localisée d’une quantité de liant (L) sur le matériau d’alimentation (P) ;
    3. solidification du liant (L) assurant la liaison avec le matériau d’alimentation (P) et créant ainsi un support temporaire (S) ;
    4. dépôt d’au moins une couche supplémentaire (Cn) de matériau d'alimentation (P) sur la couche la plus externe ; et
    5. fusion de la couche de matériau d'alimentation (P) ;
    les étapes a) à c) étant renouvelées en fonction de la dimension du support (S) temporaire désiré.
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la solidification du liant (L) est réalisée instantanément, par contact avec le matériau d’alimentation (P), le matériau d’alimentation (P) ayant une température inférieure à la température de fusion du liant (L).
  7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la solidification du liant (L) est réalisée par fusion du liant (L) par la source d'énergie (400) destinée à assurer la fusion du matériau d’alimentation (P).
  8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étape f) de retrait des supports (S) temporaires.
  9. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape f) de retrait des supports (S) temporaires est réalisée mécaniquement.
  10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’étape f) de retrait des supports (S) temporaires est réalisée chimiquement, par exemple par immersion de l’objet (O) réalisé par fabrication additive dans un solvant (V) permettant la dissolution partielle desdits supports (S) temporaire.
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