WO2016146921A1 - Milieux architecturés en metal ou en alliage - Google Patents

Milieux architecturés en metal ou en alliage Download PDF

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WO2016146921A1
WO2016146921A1 PCT/FR2016/050553 FR2016050553W WO2016146921A1 WO 2016146921 A1 WO2016146921 A1 WO 2016146921A1 FR 2016050553 W FR2016050553 W FR 2016050553W WO 2016146921 A1 WO2016146921 A1 WO 2016146921A1
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WO
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pattern
patterns
metal
faces
zonohedron
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/050553
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English (en)
Inventor
Yves Gaillard
Matthieu BLANCHET
Original Assignee
C.T.I.F. - Centre Technique Des Industries De La Fonderie
Alveotec
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic

Definitions

  • the present invention relates to metallic architectural environments, and more specifically to the production of complex metal parts having internal cavities or cells.
  • Such manufacturing processes including an assembly step are however constraining in terms of time and cost, but also result in lower performance compared to a piece of material coming directly.
  • the present invention thus aims at making it possible to produce parts having complex three-dimensional structures and comprising internal cavities or cells.
  • the present invention thus proposes a metal or alloy part comprising internal cavities forming an internal volume of the part, thus defining a negative of the shape of said part,
  • said internal volume defines stacked plates
  • each plate is formed by repetition by rotation or by translation of one or more patterns
  • This piece is for example a casting part, made using a destructible core, or a metal piece from additive manufacturing.
  • the present invention also provides a preform adapted to be used as a destructible core for the manufacture, by casting, of such a piece of metal or alloy,
  • said preform being characterized in that it comprises one or more stacked plates, each plate being formed by repetition by rotation or by translation of one or more patterns, each pattern being formed
  • Said patterns have for example rounded or chamfered edges.
  • Said patterns are convex, or at least one pattern may have a recess on at least one of its faces, for example a pyramidal or frustoconical recess.
  • the present invention also proposes a piece of metal or alloy made using a destructible core, said part comprising open cells defining a complementary volume of the part, characterized in that
  • said complementary volume of the part is formed of stacked plates, each plate is formed by repetition by rotation or by translation of one or more patterns,
  • each pattern being formed of two half patterns; on the one hand a first half-pattern formed of at least one zonohedron portion having a number of faces strictly greater than 6, and secondly, a second half-pattern formed of at least one zonohedron portion having a number of faces strictly greater than 6.
  • This piece is for example a casting part, made using a destructible core, or a metal piece from additive manufacturing.
  • the present invention further provides a preform adapted to be used as a destructible core for the manufacture, by casting, of such a piece of metal or alloy,
  • said preform being characterized in that it comprises one or more stacked plates, each plate being formed by repetition by rotation or by translation of one or more patterns, each pattern being formed of two half patterns; on the one hand a first half-pattern formed of at least one zonohedron portion having a number of faces strictly greater than 6, and secondly, a second half-pattern formed of at least one zonohedron portion having a number of faces greater than or equal to 6, or for example strictly greater than 6.
  • Said patterns have for example rounded or chamfered edges.
  • Said patterns are convex, or at least one pattern may have a recess on at least one of its faces, for example a pyramidal or frustoconical recess.
  • the first half-pattern is for example formed of a half-zonohedron having a number of faces strictly greater than 6, and the second half-pattern is formed of a half-zonohedron having a number of faces strictly greater than 6.
  • FIG. 1 shows an exemplary part according to one aspect of the invention
  • FIGS. 2 and 3 detail the geometry of the complementary volume of this part, which will be, in the case of a casting, the geometry of the destructible cores used for manufacturing,
  • FIGS. 4a and 4b show two views of another example of a part according to one aspect of the invention.
  • FIGS. 5, 6a, 6b and 6c detail the geometry of the complementary volume of this part
  • FIG. 7 shows another example of a part according to one aspect of the invention
  • FIG. 10 shows yet another example of a part according to one aspect of the invention.
  • FIG. 1 shows an example of a casting part
  • FIGS. 2 and 3 detail the geometry of the complementary volume of this part and the destructible cores allowing its realization in the case where the latter is made by casting.
  • FIG. 1 shows a first example of part 100, made of metal or alloy.
  • This piece 100 is a honeycomb-type piece, commonly referred to as a metal foam, because of its large internal volume.
  • the piece 100 comprises the same elementary structure 110 repeated so as to form the 3D structure of the piece 100.
  • This elementary structure 110 has substantially a shape defined by the stops of a rhombus whose opposite peaks have been clipped.
  • FIG. 2 shows an example of a preform 120 that can be used. as a destructible core for producing the piece 100 shown in Figure 1 if the latter is made by casting, and a mold portion 130 in which the preform 120 is adapted to be disposed.
  • This preform 120 is typically soluble, and is for example composed of sand associated with a binder.
  • the preform 120 defines a volume complementary to that of the part 110.
  • the superposition of several preforms 120 as shown makes it possible to delimit the structure of the part 100; the preforms 120 thus stacked thus form a volume complementary to that of the part 100.
  • the preform 120 as illustrated is formed by translation of a pattern 121 to form plates which are then stacked, this pattern 121 being shown in FIG.
  • the pattern 121 is formed of two half-patterns, designated 121a and 121b, which are here identical.
  • Each half-pattern 121a and 121b is formed of a half rhombus, whose vertex is truncated, and whose edges are chamfered or rounded.
  • the chamfers or rounded thus formed form conduits which constitute the material zones of the part 100, between the plates of the preform 120, the stack of which defines the volume complementary to the shape of the part 100.
  • the chamfers or rounded thus formed form conduits for the passage of the material when the plates of the preform 120 are stacked, thus defining the shape of the piece 100.
  • the destructible cores are then removed, and thus a metal foam formed by casting is obtained.
  • the piece 100 can also be achieved via other manufacturing processes, in particular by additive manufacturing.
  • FIGS. 4a and 4b show another example of a part
  • FIGS. 5, 6a, 6b and 6c detail the geometry of the complementary volume of this part and destructible cores allowing its realization by casting.
  • FIGS. 4a and 4b show two views of a second example of part 200, made of metal or alloy.
  • Figure 4a shows a wired view of the part 200
  • Figure 4b shows an overview of the part 200, highlighting its cells.
  • this piece 200 shown in Figures 4a and 4b is also a honeycomb-type piece, commonly referred to as a metal foam, because of its large internal volume.
  • FIG. 5 shows an example of preform 220 that can be used as a destructible core for the casting of part 200 shown in FIGS. 4a and 4b.
  • This preform 220 also defines the complementary volume of the part 200, which can also be obtained directly by additive manufacturing.
  • this preform 220 is typically soluble, and is for example composed of sand associated with a binder.
  • the preform 220 as shown comprises two plates 221 and 222, which are arranged alternately.
  • FIG. 5 thus represents a plate 221 disposed between two plates 222, these plates 221 and 222 being typically formed of identical patterns, but offset with respect to each other.
  • the plates 221 and 222 are formed by repeating patterns, by translation and by rotation, these patterns being able to be identical or distinct.
  • Figures 6a to 6c show the detail of one of these patterns.
  • Figure 6a shows two patterns 230 and 240 of the plates 221 and 222.
  • the patterns as shown are cut in half along a median plane, here forming a plane of symmetry of the patterns.
  • Each pattern is indeed formed of two half-patterns, which may be identical or distinct. Each pattern can therefore have a plane of symmetry in the case where the half-units constituting it are identical,
  • the pattern 230 is thus formed of two half-patterns 230a and 230b, while the pattern 240 is formed of two half-patterns 240a and 240b.
  • the geometry of the pattern 240 is then detailed.
  • the pattern 240 is formed of two half-patterns 240a and 240b.
  • Each half-pattern is itself formed of at least one zonohedron portion having a number of faces strictly greater than 6.
  • zonohedron which is a convex polyhedron where each face is a polygon having a center of symmetry.
  • the half-pattern 240a can be divided into two portions of zonohedrons each having a number of faces strictly greater than 6, denoted by the reference numerals 241a and 242a as visible in FIG. 6b, or else in four portions. zonohedrons each having a number of faces strictly greater than 6, denoted by the reference numerals 243a, 244a, 245a and 246a as visible in FIG. 6c.
  • the half-pattern 240b here is symmetrical with the half-pattern 240a, and can therefore also be divided into two portions of zonohedra each having a number of faces strictly greater than 6, denoted by the reference numerals 241b and 242b as visible in FIG. 6b, or still in four portions of zonohedra each having a number of faces strictly greater than 6, similar to the portions shown in Figure 6c for the half pattern 240a.
  • the parts 100 and 200 shown are made of metal or alloy, for example by casting with destructible cores, or for example via methods additive manufacturing.
  • parts are of alveolar type, the volume of the cells thus defining a volume complementary to that of the part, typically corresponding to the volume of the destructible nuclei used for the formation of the part.
  • This complementary volume is formed of a stack of plates, each plate being formed by repeating patterns by rotation or by translation, each pattern being itself formed of two half-patterns; on the one hand a first half-pattern formed of at least one zonohedron portion having a number of faces strictly greater than 6, and secondly, a second half-pattern formed of at least one zonohedron portion having a number of faces greater than or equal to 6, or strictly greater than 6.
  • the edges of the patterns can be rounded or chamfered.
  • the patterns can be concave or convex. According to a variant not shown in the figures, at least one pattern may have a recess, for example pyramidal or frustoconical, on at least one of its faces.
  • Such recesses notably make it possible to increase the surface area of the part, which is advantageous for heat transfer applications insofar as the exchange surface is increased.
  • the patterns may be formed of two half-patterns each consisting of a half-zonohedron having a number of faces greater than or equal to 6, or strictly greater than 6.
  • This complementary volume also defines a preform adapted, for example, to be used as a destructible core for the manufacture, by casting, of the metal or alloy part.
  • FIG. 7 presents a third example of part 300
  • FIGS. 8 and 9 detail the geometry of the complementary volume of this part and destructible cores allowing its realization by casting.
  • this part 300 shown in FIG. 7 is also a honeycomb-type piece, commonly referred to as a metal foam, because of its large internal volume.
  • this part 300 has the same elementary structure 310, repeated by translation or rotation.
  • This elementary structure 310 is a recessed structure, thus forming open cells defining a complementary volume of the part, this complementary volume being composed of stacked plates.
  • FIGS. 8 and 9 show an example of a mold 330 and a destructible core 320 for producing the part 300, in the case of a manufacture by casting, the destructible core 320 corresponding to a plate defining the complementary volume of 300.
  • the plate shown in FIG. 8 is formed by repetition by translation or rotation of a pattern, this pattern being detailed in FIG.
  • the pattern is here formed by the assembly of three distinct portions
  • the middle portion 321 is here a polyhedron 10 faces, and having in particular a lower face and a face upper against which the lower portion 323 and the upper portion 322 are affixed.
  • the upper portion 322 and the lower portion 323 are here identical.
  • the plates formed by repetition of this pattern are staggered, forming channels between the faces of the patterns to allow the passage of metal or alloy in the case of manufacturing by casting, and thus define the structure of the room 300.
  • this example thus defines a piece of metal or alloy comprising open cells defining a complementary volume of the part, characterized in that
  • said complementary volume of the part is formed of stacked plates, each plate is formed by repetition by rotation or by translation of one or more patterns,
  • the zonohedra are, for example, truncated octahedra.
  • the edges of the patterns can be rounded or chamfered.
  • the patterns can be concave or convex.
  • At least one pattern may have a pyramidal recess on at least one of its faces.
  • the patterns may be formed of two half-patterns each formed of a half-zonohedron having a number of faces strictly greater than 6.
  • Figure 10 shows another example of part 400 according to one aspect of the invention.
  • the metal or alloy piece 400 thus shown in FIG. 10 comprises open cells defining a complementary volume of the part, formed by repeating the patterns by translation, each pattern being formed of an octahedron and a cube.
  • edges of the patterns are bevelled, and two opposite faces of the octahedron and the cube of each elementary pattern are truncated and have surfaces adapted to form longitudinal reinforcements 410 of the workpiece 400, said longitudinal reinforcements 410 such as illustrated having longitudinal ribs 412 on its surface.
  • one or more of the plates forming the complementary volume of the part may have at least one through-hole or blind hole.
  • This complementary volume also defines a preform adapted to be used as a destructible core for the manufacture, by casting, of the metal or alloy part.
  • the preform is typically soluble, and is for example made of sand associated with a binder.
  • the parts presented also offer a very large number of possible configurations, allowing to adapt the structure of the room to the desired applications.
  • a metal foam is advantageous for several applications, among which heat exchangers can be mentioned in particular because of the large exchange surface presented, or the fractional distillation systems, in that such metal foams facilitate the ascent of the heat exchangers. vapors.

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Abstract

Pièce en métal ou en alliage comprenant des cavités internes formant un volume interne de la pièce, définissant ainsi un négatif de la forme de ladite pièce, caractérisée en ce que ledit volume interne définit des plaques empilées, chaque plaque est formée par répétition par rotation ou par translation d'un ou plusieurs motifs, chaque motif étant formé d'un zonoèdre, et d'au moins deux volumes parmi des zonoèdres ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, ou des pyramides.

Description

Milieux architecturés en métal ou en alliage
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
La présente invention concerne les milieux architecturés métalliques, et plus précisément la réalisation de pièces complexes métalliques présentant des cavités internes ou cellules.
ETAT DE L'ART
La réalisation de milieux structurés est complexe à mettre en œuvre à l'aide de procédés industriels conventionnels, du fait de la géométrie de tels milieux qui implique nécessairement une réalisation en plusieurs composants qui sont ensuite assemblés.
De tels procédés de fabrication comprenant une étape d'assemblage sont cependant contraignants en termes de temps et de coût, mais entraînent également des performances moindres par rapport à une pièce directement venue de matière.
La présente invention vise ainsi à permettre de réaliser des pièces ayant des structures tridimensionnelles complexes et comprenant des cavités internes ou cellules.
PRESENTATION DE L'INVENTION
La présente invention propose ainsi une pièce en métal ou en alliage comprenant des cavités internes formant un volume interne de la pièce, définissant ainsi un négatif de la forme de ladite pièce,
caractérisée en ce que
ledit volume interne définit des plaques empilées,
chaque plaque est formée par répétition par rotation ou par translation d'un ou plusieurs motifs,
chaque motif étant formé
- d'un zonoèdre, et
d'au moins deux volumes parmi
- des zonoèdres ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, ou
- des pyramides. Cette pièce est par exemple une pièce de fonderie, réalisée à l'aide d'un noyau destructible, ou une pièce métallique issue de fabrication additive.
La présente invention propose également une préforme adaptée pour être utilisée comme noyau destructible pour la fabrication, par voie de fonderie, d'une telle pièce en métal ou en alliage,
ladite préforme étant caractérisée en ce qu'elle comprend une ou plusieurs plaques empilées, chaque plaque étant formée par répétition par rotation ou par translation d'un ou plusieurs motifs, chaque motif étant formé
- d'un zonoèdre, et
d'au moins deux volumes parmi
- des zonoèdres ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, ou
- des pyramides. Lesdits motifs présentent par exemple des arrêtes arrondies ou chanfreinées.
Lesdits motifs sont convexes, ou au moins un motif peut présenter un évidement sur au moins une de ses faces, par exemple un évidement pyramidal ou tronconique.
La présente invention propose également une pièce en métal ou en alliage réalisée à l'aide d'un noyau destructible, ladite pièce comprenant des alvéoles ouvertes définissant un volume complémentaire de la pièce, caractérisée en ce que
ledit volume complémentaire de la pièce est formé de plaques empilées, chaque plaque est formée par répétition par rotation ou par translation d'un ou plusieurs motifs,
chaque motif étant formé de deux demi motifs ; d'une part un premier demi motif formé d'au moins une portion de zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, et d'autre part, un second demi motif formé d'au moins une portion de zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6.
Cette pièce est par exemple une pièce de fonderie, réalisée à l'aide d'un noyau destructible, ou une pièce métallique issue de fabrication additive. La présente invention propose en outre une préforme adaptée pour être utilisée comme noyau destructible pour la fabrication, par voie de fonderie, d'une telle pièce en métal ou en alliage,
ladite préforme étant caractérisée en ce qu'elle comprend une ou plusieurs plaques empilées, chaque plaque étant formée par répétition par rotation ou par translation d'un ou plusieurs motifs, chaque motif étant formé de deux demi motifs ; d'une part un premier demi motif formé d'au moins une portion de zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, et d'autre part, un second demi motif formé d'au moins une portion de zonoèdre ayant un nombre de faces supérieur ou égal à 6, ou par exemple strictement supérieur à 6.
Lesdits motifs présentent par exemple des arrêtes arrondies ou chanfreinées. Lesdits motifs sont convexes, ou au moins un motif peut présenter un évidement sur au moins une de ses faces, par exemple un évidement pyramidal ou tronconique.
Le premier demi motif est par exemple formé d'un demi-zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, et le second demi motif est formé d'un demi-zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6.
PRESENTATION DES FIGURES
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 :
La figure 1 présente un exemple de pièce selon un aspect de l'invention,
Les figures 2 et 3 détaillent la géométrie du volume complémentaire de cette pièce, qui sera, dans le cas d'une réalisation par voie de fonderie, la géométrie des noyaux destructibles utilisés pour la fabrication,
Les figures 4a et 4b présentent deux vues d'un autre exemple de pièce selon un aspect de l'invention,
Les figures 5, 6a, 6b et 6c détaillent la géométrie du volume complémentaire de cette pièce, La figure 7 présente encore un autre exemple de pièce selon un aspect de l'invention,
Les figures 8 et 9 détaillent la géométrie du volume complémentaire de cette pièce de fonderie,
- La figure 10 présente encore un autre exemple de pièce selon un aspect de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
La figure 1 présente un exemple de pièce de fonderie, et les figures 2 et 3 détaillent la géométrie du volume complémentaire de cette pièce et des noyaux destructibles permettant sa réalisation dans le cas où cette dernière est réalisée par voie de fonderie.
On présente sur la figure 1 un premier exemple de pièce 100, réalisée en métal ou en alliage.
Cette pièce 100 est une pièce de type alvéolaire, communément désignée comme étant une mousse métallique, du fait de son volume interne important. Dans l'exemple représenté, la pièce 100 comprend une même structure élémentaire 110 répétée de manière à former la structure 3D de la pièce 100.
Cette structure élémentaire 110 a sensiblement une forme définie par les arrête d'un losange dont les sommets opposés ont été écrêtés.
Les structures élémentaires 110 étant des structures ouvertes définissant ainsi des alvéoles ouvertes, on définit ainsi un volume complémentaire de la pièce 100, que l'on présente en considérant les figures 2 et 3. La figure 2 présente un exemple de préforme 120 pouvant être utilisée comme noyau destructible pour la réalisation de la pièce 100 représentée sur la figure 1 si cette dernière est réalisée par voie de fonderie, ainsi qu'une portion de moule 130 dans laquelle la préforme 120 est adaptée à être disposée. Cette préforme 120 est typiquement soluble, et est par exemple composée de sable associé à un liant.
La préforme 120 définit un volume complémentaire à celui de la pièce 110. La superposition de plusieurs préformes 120 telles que représentées permet en effet de délimiter la structure de la pièce 100 ; les préformes 120 ainsi empilées forment ainsi un volume complémentaire à celui de la pièce 100.
La préforme 120 telle qu'illustrée est formée par translation d'un motif 121 afin de former des plaques qui sont ensuite empilées, ce motif 121 étant représenté sur la figure 3.
Le motif 121 est formé de deux demi motifs, désignés 121a et 121b, qui sont ici identiques.
Chaque demi motif 121a et 121b est formé d'un demi losange, dont le sommet est tronqué, et dont les arrêtes sont chanfreinées ou arrondies.
Les chanfreins ou arrondis ainsi réalisés forment des conduits qui constituent les zones de matière de la pièce 100, entre les plaques de la préforme 120 dont l'empilement définit le volume complémentaire à la forme de la pièce 100. Dans le cas d'une réalisation par fonderie, les chanfreins ou arrondis ainsi réalisés forment des conduits pour le passage de la matière lorsque les plaques de la préforme 120 sont empilées, définissant ainsi la forme de la pièce 100.
Comme on le comprend à la vue des figures 1 et 2, afin de réaliser la pièce 100 par voie de fonderie, on dispose plusieurs noyaux destructibles de fonderie ayant une forme telle que définie par la préforme 120 en quinconce dans un moule, puis on coule du métal ou de l'alliage de manière à ce qu'il vienne remplir les conduits définis par les noyaux destructibles, formant ainsi la pièce 100.
Les noyaux destructibles sont ensuite évacués, et on obtient donc une mousse métallique formée par voie de fonderie. La pièce 100 peut également être réalisée via d'autres procédés de fabrication, notamment par fabrication additive.
Les figures 4a et 4b présente un autre exemple de pièce, et les figures 5, 6a, 6b et 6c détaillent la géométrie du volume complémentaire de cette pièce et des noyaux destructibles permettant sa réalisation par voie de fonderie.
On présente sur les figures 4a et 4b deux vues d'un second exemple de pièce 200, réalisée en métal ou en alliage. La figure 4a représente une vue filaire de la pièce 200, tandis que la figure 4b représente une vue d'ensemble de la pièce 200, mettant en avant ses alvéoles.
Tout comme le premier exemple 100 présenté précédemment, cette pièce 200 présentée sur les figures 4a et 4b est également une pièce de type alvéolaire, communément désignée comme étant une mousse métallique, du fait de son volume interne important.
La figure 5 présente un exemple de préforme 220 pouvant être utilisée comme noyau destructible pour la réalisation par voie de fonderie de la pièce 200 représentée sur les figures 4a et 4b. Cette préforme 220 définit également le volume complémentaire de la pièce 200, qui peut également être obtenue directement par fabrication additive.
Dans le cas de la fonderie, cette préforme 220 est typiquement soluble, et est par exemple composée de sable associé à un liant.
La préforme 220 telle que représentée comprend deux plaques 221 et 222, qui sont disposées de manière alternée. Sur la figure 5, on représente ainsi une plaque 221 disposée entre deux plaques 222, ces plaques 221 et 222 étant typiquement formées de motifs identiques, mais décalés les uns par rapport aux autres.
Comme on le voit sur la figure 5, les plaques 221 et 222 sont formées par répétition de motifs, par translation et par rotation, ces motifs pouvant être identiques ou distincts. On présente sur les figures 6a à 6c le détail de l'un de ces motifs.
La figure 6a représente deux motifs 230 et 240 des plaques 221 et 222. Les motifs tels que représentés sont coupés en deux selon un plan médian, formant ici un plan de symétrie des motifs.
Chaque motif est en effet formé de deux demi motifs, pouvant être identiques ou distincts. Chaque motif peut donc présenter un plan de symétrie dans le cas où les demi motifs le constituant sont identiques,
Le motif 230 est ainsi formé de deux demi motifs 230a et 230b, tandis que le motif 240 est formé de deux demi motifs 240a et 240b.
On détaille ensuite la géométrie du motif 240.
Comme représenté sur les figures 6b et 6c, le motif 240 est formé de deux demi motifs 240a et 240b.
Chaque demi motif est lui-même formé d'au moins une portion de zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6.
On rappelle la définition d'un zonoèdre, qui est un polyèdre convexe où chaque face est un polygone ayant un centre de symétrie.
Dans le mode de réalisation représenté, le demi motif 240a peut être divisé en deux portions de zonoèdres ayant chacun un nombre de faces strictement supérieur à 6, désignés par les références numériques 241a et 242a comme visible sur la figure 6b, ou encore en quatre portions de zonoèdres ayant chacun un nombre de faces strictement supérieur à 6, désignés par les références numériques 243a, 244a, 245a et 246a comme visible sur la figure 6c. Le demi motif 240b est ici symétrique au demi motif 240a, et peut donc également être divisé en deux portions de zonoèdres ayant chacun un nombre de faces strictement supérieur à 6, désignés par les références numériques 241b et 242b comme visible sur la figure 6b, ou encore en quatre portions de zonoèdres ayant chacun un nombre de faces strictement supérieur à 6, de manière similaire aux portions représentées sur la figure 6c pour le demi motif 240a.
Ainsi, en considérant le premier et le second exemple présentés sur les figures 1 à 6, les pièces 100 et 200 présentées sont réalisées en métal ou en alliage, par exemple par voie de fonderie au moyen de noyaux destructibles, ou par exemple via des procédés de fabrication additive.
Ces pièces sont de type alvéolaire, le volume des alvéoles définissant ainsi un volume complémentaire à celui de la pièce, correspondant typiquement au volume des noyaux destructibles utilisés pour la formation de la pièce.
Ce volume complémentaire est formé d'un empilement de plaques, chaque plaque étant formée par répétition de motifs par rotation ou par translation, chaque motif étant lui-même formé de deux demi motifs ; d'une part un premier demi motif formé d'au moins une portion de zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, et d'autre part, un second demi motif formé d'au moins une portion de zonoèdre ayant un nombre de faces supérieur ou égal à 6, ou strictement supérieur à 6.
Les arrêtes des motifs peuvent être arrondies ou chanfreinées.
Les motifs peuvent être concaves ou convexes. Selon une variante non représentée sur les figures, au moins un motif peut présenter un évidement, par exemple pyramidal ou tronconique, sur au moins une de ses faces.
De tels évidements permettent notamment d'augmenter la surface de la pièce, ce qui est avantageux pour des applications de transferts de chaleur dans la mesure où la surface d'échange est augmentée.
Les motifs peuvent être formés de deux demi motifs chacun formé d'un demi- zonoèdre ayant un nombre de faces supérieur ou égal à 6, ou strictement supérieur à 6. Ce volume complémentaire définit également une préforme, adaptée par exemple pour être utilisée comme noyau destructible pour la fabrication, par voie de fonderie, de la pièce en métal ou en alliage. La figure 7 présente un troisième exemple de pièce 300, et les figures 8 et 9 détaillent la géométrie du volume complémentaire de cette pièce et des noyaux destructibles permettant sa réalisation par voie de fonderie.
Tout comme les exemples précédents 100 et 200, cette pièce 300 présentée sur la figure 7 est également une pièce de type alvéolaire, communément désignée comme étant une mousse métallique, du fait de son volume interne important.
Comme on le voit sur la figure 7, cette pièce 300 présente une même structure élémentaire 310, répétée par translation ou par rotation.
Cette structure élémentaire 310 est une structure évidée, formant ainsi des alvéoles ouvertes définissant un volume complémentaire de la pièce, ce volume complémentaire étant composé de plaques empilées.
On représente ensuite sur les figures 8 et 9 un exemple de moule 330 et de noyau destructible 320 pour la réalisation de la pièce 300, dans le cas d'une fabrication par fonderie, le noyau destructible 320 correspondant à une plaque définissant le volume complémentaire de la pièce 300. La plaque représentée sur la figure 8 est formée par répétition par translation ou par rotation d'un motif, ce motif étant détaillé en figure 9.
Comme on le voit sur la figure 9, le motif est ici formé par l'assemblage de trois portions distinctes ;
une portion médiane 321,
- une portion supérieure 322, et
une portion inférieure 323, les dénominations « inférieure » et « supérieure » étant utilisées de manière arbitraire et non limitative.
Dans le mode de réalisation représenté, la portion médiane 321 est ici un polyèdre à 10 faces, et présentant notamment une face inférieure et une face supérieure contre lesquelles la portion inférieure 323 et la portion supérieure 322 sont apposées.
La portion supérieure 322 et la portion inférieure 323 sont ici identiques.
Elles sont chacune formées d'une pyramide tronquée, dont les arrêtes ont été chanfreinées. Ces pyramides tronquées sont en appui par leur base sur la portion médiane 321.
Les plaques formées par répétition de ce motif sont disposées en quinconce, ce qui forme des canaux entre les faces des motifs afin de permettre le passage de métal ou d'alliage dans le cas d'une fabrication par voie de fonderie, et ainsi définir la structure de la pièce 300.
De manière plus générale, cet exemple définit ainsi une pièce en métal ou en alliage comprenant des alvéoles ouvertes définissant un volume complémentaire de la pièce, caractérisée en ce que
ledit volume complémentaire de la pièce est formé de plaques empilées, chaque plaque est formée par répétition par rotation ou par translation d'un ou plusieurs motifs,
chaque motif étant formé
- d'un zonoèdre, et
d'au moins deux volumes parmi
- des zonoèdres ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, ou
- des pyramides.
Les zonoèdres sont par exemple des octaèdres tronqués. Les arrêtes des motifs peuvent être arrondies ou chanfreinées. Les motifs peuvent être concaves ou convexes.
Selon une variante non représentée sur les figures, au moins un motif peut présenter un évidement pyramidal sur au moins une de ses faces. Les motifs peuvent être formés de deux demi motifs chacun formé d'un demi- zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6.
La figure 10 présente un autre exemple de pièce 400 selon un aspect de l'invention.
La pièce 400 en métal ou en alliage ainsi représentée sur la figure 10 comprend des alvéoles ouvertes définissant un volume complémentaire de la pièce, formé par répétition des motifs par translation, chaque motif étant formé d'un octaèdre et d'un cube.
Tout ou partie des arrêtes des motifs sont biseautées, et deux faces opposées de l'octaèdre et du cube de chaque motif élémentaire sont tronquées et présentent des surfaces adaptées pour former des renforts longitudinaux 410 de la pièce 400, lesdits renforts longitudinaux 410 tels qu'illustrés présentant des nervures longitudinales 412 à sa surface.
Selon une variante non représentée sur les figures, une ou plusieurs des plaques formant le volume complémentaire de la pièce peuvent présenter au moins un trou traversant ou borgne.
Ce volume complémentaire définit également une préforme, adaptée pour être utilisée comme noyau destructible pour la fabrication, par voie de fonderie, de la pièce en métal ou en alliage. La préforme est typiquement soluble, et est par exemple réalisée en sable associé à un liant.
Les différents exemples présentés, ainsi que les pièces, préformes, moules et noyaux destructibles de fonderie ainsi définis permettent donc de réaliser des mousse métalliques formées en une seule pièce venue de matière.
Les pièces présentées offrent de plus un très grand nombre de configurations possibles, permettant d'adapter la structure de la pièce aux applications voulues. Une telle mousse métallique est avantageuse pour plusieurs applications, parmi lesquelles on peut notamment citer les échangeurs thermiques du fait de la surface d'échange importante présentée, ou encore les systèmes de distillation fractionnée, en ce que de telles mousses métalliques facilitent l'ascension des vapeurs.
De plus, de telles pièces ne nécessitent pas d'intégrer des étapes d'assemblage ou d'usinage additionnelles, et sont donc avantageuses en termes de fabrication.

Claims

Revendications
1. Pièce en métal ou en alliage comprenant des cavités internes formant un volume interne de la pièce, définissant ainsi un négatif de la forme de ladite pièce,
caractérisée en ce que
ledit volume interne définit des plaques empilées,
chaque plaque est formée par répétition par rotation ou par translation d'un ou plusieurs motifs,
chaque motif étant formé
- d'un zonoèdre, et
d'au moins deux volumes parmi
- des zonoèdres ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, ou
- des pyramides.
2. Pièce en métal ou en alliage comprenant des alvéoles ouvertes définissant un volume complémentaire de la pièce, caractérisée en ce que
ledit volume complémentaire de la pièce est formé de plaques empilées, chaque plaque est formée par répétition par rotation ou par translation d'un ou plusieurs motifs,
chaque motif étant formé de deux demi motifs ; d'une part un premier demi motif formé d'au moins une portion de zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, et d'autre part, un second demi motif formé d'au moins une portion de zonoèdre ayant un nombre de faces supérieur ou égal à 6.
3. Pièce en métal ou en alliage selon la revendication 2, dans laquelle le premier demi motif est formé d'un demi-zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, et le second demi motif est formé d'un demi- zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6.
4. Pièce en métal ou en alliage selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle lesdits motifs présentent des arrêtes arrondies ou chanfreinées.
5. Pièce en métal ou en alliage selon l'une des revendications 1 1 à 4, dans laquelle lesdits motifs sont convexes.
6. Pièce en métal ou en alliage selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle au moins un motif présente un évidement sur au moins une de ses faces.
7. Pièce en métal ou en alliage selon la revendication 6, dans lequel ledit au moins évidement est un évidement pyramidal ou tronconique.
8. Pièce en métal ou en alliage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une pièce de fonderie réalisée à l'aide d'un noyau destructible.
9. Pièce en métal ou en alliage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est réalisée par fabrication additive.
10. Préforme adaptée pour être utilisée comme noyau destructible pour la fabrication, par voie de fonderie, d'une pièce en métal ou en alliage,
ladite préforme étant caractérisée en ce qu'elle comprend une ou plusieurs plaques empilées, chaque plaque étant formée par répétition par rotation ou par translation d'un ou plusieurs motifs, chaque motif étant formé
- d'un zonoèdre, et
d'au moins deux volumes parmi
- des zonoèdres, ou
- des pyramides.
11. Préforme adaptée pour être utilisée comme noyau destructible pour la fabrication, par voie de fonderie, d'une pièce en métal ou en alliage,
ladite préforme étant caractérisée en ce qu'elle comprend une ou plusieurs plaques empilées, chaque plaque étant formée par répétition par rotation ou par translation d'un ou plusieurs motifs, chaque motif étant formé de deux demi motifs ; d'une part un premier demi motif formé d'au moins une portion de zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, et d'autre part, un second demi motif formé d'au moins une portion de zonoèdre ayant un nombre de faces supérieur ou égal à 6.
12. Préforme selon la revendication 11, dans laquelle le premier demi motif est formé d'un demi-zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6, et le second demi motif est formé d'un demi-zonoèdre ayant un nombre de faces strictement supérieur à 6
13. Préforme selon l'une des revendications 10 à 12, dans laquelle lesdits motifs présentent des arrêtes arrondies ou chanfreinées.
14. Préforme selon l'une des revendications 10 à 13, dans laquelle lesdits motifs sont convexes.
15. Préforme selon l'une des revendications 10 à 13, dans laquelle au moins un motif présente un évidement sur au moins une de ses faces.
16. Préforme selon la revendication 15, dans laquelle ledit au moins un évidement est un évidement pyramidal ou tronconique.
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