WO2019180364A1 - Optimisation des supports pour la fabrication additive d'une piece - Google Patents

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WO2019180364A1
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pillar
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manufacture
foot
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PCT/FR2019/050612
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Nicolas OVAERE
Jacques Marcel Arthur Bunel
Thomas GRICOURT
Paul André SOMAZZI
Sylvain ZAMBELLI
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Safran Aircraft Engines
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Definitions

  • the present invention relates to the formation of an aircraft engine bearing support by additive manufacturing.
  • a turbofan engine has an upstream air inlet duct that is drawn in by a low pressure compressor, before being split into a central primary stream and a secondary stream surrounding the primary stream. After passing the low pressure compressor, the secondary flow is propelled downstream to generate a thrust being blown around the primary flow, upstream and downstream being defined with respect to the direction of fluid flow in the turbojet engine .
  • the primary flow After passing the low pressure compressor, the primary flow passes through a high pressure compressor before reaching a combustion chamber. This primary flow is then expanded in a high pressure turbine connected in rotation with the high pressure compressor, then in a low pressure turbine rotatably connected to the low pressure compressor, before being expelled downstream.
  • the high-pressure compressor and the high-pressure turbine are part of a high-pressure body which surrounds a low-pressure journal rotating at a different speed from it, this low-pressure journal bearing the Low pressure compressor and low pressure turbine.
  • FIG. 1 of a section of a downstream part of a turbojet engine 1 according to a design possibility that the invention proposes to improve, reveals a low-pressure journal 2, at the downstream end of which is secured a ferrule 3 which extends radially to be secured to discs 4 of a low-pressure turbine 5 extending around a downstream portion of the journal 2.
  • the pin 2 is surrounded in its downstream region by a bearing support 6 which carries a sleeve 7 intended to receive a roller bearing 8 to support the downstream part of the pin 2, and which is secured to a fixed element 9 of the engine located at its upstream, by means of a cone 10.
  • This cone 10 flares from its downstream portion where it is secured to the support 6, to its upstream portion where it is secured to the fixed element 9.
  • the cone 10 is surrounded by a cylindrical element 11 secured to its upstream portion which it extends downstream, to delimit with this cone 10 and with the shell 3 a portion of an enclosure 12 enclosing the bearing.
  • a skirt 13 and two revolution members 14 and 15 extend the central region of the cone 10 respectively upstream and downstream. , this skirt and these members having external diameters of the order of the internal diameter of the cone 10.
  • An upstream support 16 having a ring by which it is attached upstream of the skirt 13 carries a segmented radial seal 17 which delimits a enclosure 18 upstream of the bearing 8.
  • the element of revolution 14 delimits together with the journal 2 two concentric speakers 19 and 20 located downstream of the bearing 8.
  • these components namely the support 6, the cone 10, the cylindrical element 11, the skirt 13, the element 14 and the upstream support 16 are attached to each other. others according to various methods including including TIG welding.
  • the object of the invention is to provide a solution to overcome this drawback.
  • the subject of the invention is a process for obtaining, by additive manufacturing, a part comprising at least one surface to be supported during manufacture, including:
  • an additive manufacturing process step in one piece on a production plate of a blank comprising a support including:
  • this pillar comprising a foot from which the manufacture of this pillar begins, this pillar being a block of material
  • the pillar forms a remote surface for building the alveolar capital, avoiding that it is erected from a difficult area for the uncoupling, while reducing its volume.
  • the invention also relates to a method thus defined, in which the step of separating the support includes:
  • the invention also relates to a method thus defined, wherein the pillar comprises an inclined segment which extends the foot, and a head which terminates the inclined segment (69) and on which is manufactured the capital (67).
  • the invention also relates to a method thus defined, in which the foot is directly erected from the production platform from which the piece begins its manufacture.
  • the pillar is attached to the rest of the blank by the marquee only, thus limiting the amount of surface to be touched during the stage finishing, especially when a portion of the capital is carried by the pillar during its removal which is carried out in a simple manner.
  • the invention also relates to a method thus defined, wherein the part is a bearing support comprising at least one surface requiring support during its additive manufacturing.
  • the invention also relates to an aircraft engine comprising a bearing support manufactured with the method thus defined.
  • FIG. 1 already described is a schematic sectional view of a section of a downstream portion of a turbojet engine
  • FIG. 3 is a perspective view of a bearing support manufactured in accordance with the invention.
  • FIG. 4 is a sectional view of an aircraft engine part equipped with a bearing support manufactured according to the invention.
  • FIG. 5 is a schematic representation illustrating a problem of collapse during the additive manufacturing of a part
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a bearing support with supports formed according to the state of the art.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a support formed according to the state of the art to manufacture a window and locally a stiffener extending this window;
  • - Figure 8 is a cross sectional view of a blank comprising a support for manufacturing a window and locally a stiffener in the extension of this window according to the invention
  • - Figure 9 is a cross-sectional view of a blank comprising a support for supporting a window and locally a stiffener in the extension of this window during a detachment step according to the invention
  • the bearing support is a metal part formed integrally by additive manufacturing, including in particular a fixing cone and a cylindrical element surrounding this cone, instead of separately manufacturing them to assemble them next.
  • This bearing support which appears in FIG. 3 where it is marked by 21 comprises a truncated cone or cone 22, having its periphery of large diameter extended by a generally cylindrical element 23, and having its periphery of small diameter extended by a crown 24.
  • the bearing support 21 has a general shape of revolution about an axis AX coinciding with the longitudinal axis of the motor in which it is intended to be mounted, the cone 22 and the cylindrical element 23 having this axis AX as axis of revolution.
  • the cylindrical member 23 extends from a first edge 25 to a second circular edge 26 having substantially the same diameters while being spaced from each other along the axis AX.
  • the first edge 25 is closest to the large diameter periphery of the cone 22, this cone having a diameter which narrows as it approaches the second edge 26.
  • the bearing support 21 further comprises four ducts 27, in which oil and / or air circulates, which pass through the cone 22 radially with respect to the axis AX, extending up to the vicinity of the cylindrical element 23.
  • An orifice 28 is formed in the cylindrical element opposite each conduit 27.
  • This bearing support also includes bosses 29 which protrude radially from the cylindrical element 23 towards the outside, being regularly spaced along its circumference.
  • Each boss 29 has a central window 30, that is to say an opening placing in communication the inside and the outside of the cylindrical element 23.
  • FIG. 4 shows an aircraft engine part equipped with a bearing support of the support type 21 delimiting a main enclosure 31 which surrounds a bearing 32 enclosing an outer race ring 33.
  • This main enclosure 31 is delimited by a portion 34 of axle pin AX, by the bearing support 21 whose cylindrical element 23 is fixed to a fixed element 35 of the motor, and by a ferrule 36, fixed to the ring 24 which extends the bearing support 21 to the AX axis.
  • a series of rings 37, 38, 39, 41 protrude from the cone 22 to the axis AX.
  • the first ring 37 protrudes into the main enclosure 31 to carry the ring 33.
  • Each other ring 38, 39 and 41 is joined with a corresponding portion of the pin 34, to delimit with it two auxiliary annular enclosures 42 and 43.
  • the bearing support 21 When the bearing support 21 is integrated in the motor, it is equipped with at least one pipe 44 which passes radially through a window 30, and folds parallel to the axis AX.
  • This pipe 44 is carried by a holding member 46 fixed to a stiffener 47.
  • This stiffener 47 has an inner ring shape, that is to say radially protruding towards the axis AX all around the cylindrical element , being located in the vicinity of the second edge 26.
  • Such a bearing support typically comprises two pipe of the type of the pipe 44, spaced from each other by an angle of thirty degrees around the axis AX.
  • Powder bed additive manufacturing refers to the addition of layer-by-layer material to a dedicated machine manufacturing platform to form a physical object from a digital model.
  • a metal part uses the laser melting / sintering process which consists of melting completely or partially a thin layer of material powder with a laser at each pass.
  • the powder used in melting / laser sintering is not self-supporting.
  • the unfused / sintered powder of lower layers marked by Cl that is to say which is not scanned by the laser, is not capable of supporting the fused powder of a consecutive upper layer CS below a minimum draft angle A between the piece P and the production plate T.
  • supports that support each region having a draft angle less than the minimum angle A, to avoid a local collapse.
  • the part and the supports are solid, manufactured at the same time and made of the same material.
  • the supports are non-functional material and thus must be removed, for example by machining.
  • these supports are fully cellular elements, generally in the form of lattices or from the ordered stack of so-called lattices structure, consuming less powder while being more easily removable than a block of uniform material.
  • the bearing support 21 is oriented so that its axis of revolution AX is normal to the plate T, beginning with the formation of the first edge 25 of the cylindrical element 23.
  • the The minimum clearance angle A is set at 40 ° with respect to the plate T, and some regions of the bearing support 21 have a draft angle less than this minimum angle A, and need to be supported.
  • the terms “lower” and “higher” are to be considered in relation to the direction of manufacture of the bearing support from the production platform T.
  • One element is said to be superior to another if it is farther from the disk tray T than the other, and one element is said to be inferior to another if it is less distant from the plate T than the other.
  • FIG. 6 shows supports S for the manufacture of the bearing support 21 which are entirely cellular and arranged according to the state of the art, and in which each ring 37, 38, 39 and 41 requires an erected support. from the plate T, since the faces from which their manufacture begins are at a distance from the plate T and parallel to it, having in fact a draft angle of 0 °.
  • Supports S are also necessary for the formation of conduits 27, orifices 28 and windows 30.
  • cone 22 comprises a through hole 50 formed under conduits 27, which requires locally supporting ring 39 with a support erected from the ring 41 located below.
  • ring 24 and some stiffener portions 47 located at the windows 30 having a radial section having a shape corresponding to that of the letter G they normally extend to the axis AX.
  • This ring 24 and these stiffener portions are thus parallel to the plate T, and indeed need to be supported by supports erected from the bearing support 21, especially at the cone 22.
  • the withdrawal of this support SI is a long and delicate operation taking into account the complexity of shape of the bearing support 21.
  • the extraction operation requires in particular to perform a machining of the cylindrical element 23, more particularly at the level of upper and lower window frames 59 and 61 which define the window 30, a building surface marked 62 at the cone 22 and a lower stiffener surface 63 which is normal to the axis AX.
  • the passage of the machining tool is particularly difficult, if not impossible, at an area in the presence of two ducts 27 juxtaposed, as visible in the upper left in Figure 3.
  • the invention consists in proposing an alternative solution to the support SI illustrated in FIG. 7 for the support of the upper window frames 61 and the lower surfaces 63 of the stiffener, by which the production starts respectively. of the cylindrical element 23 above the windows 30 and G-section portions of the stiffener 47 which lie in the extension of these windows 30.
  • the idea underlying the invention is to advantageously use the windows 30 which constitute an access from outside the cylindrical element 23, by erecting supports 64 which each enter a window to support both the upper window frame 61 and locally the stiffener 47 at the lower surface 63, as shown in FIG. 8.
  • the method according to the invention thus provides a blank, ie the bearing support 21 at the output of the laser melting / sintering machine, comprising supports 64 which each protrude outside a window 30.
  • Each support 64 comprises a pillar 66 in the form of a block of material and a capital 67 which is a cellular element connecting the pillar 66 to the upper window frame 61 and the lower stiffener surface 63.
  • Each pillar 66 has a semi-arch shape comprising a foot 68 erected perpendicular to the plate T, in other words parallel to the axis AX, and at a distance from the cylindrical element 23, an inclined segment 69 which extends the foot 68 as far as in the associated window, and ends with a head 71.
  • the inclined segment 69 forms a ramp which forms with the plate T an angle of 40 °, not requiring support during its manufacture by a cellular element which would rest at least partly on the bearing support 21 in the opposite case.
  • the head 71 extends from the inclined segment 69 flaring to form a support base 72 which corresponds to the projected surface of the upper window frame 61 and the lower stiffener surface 63 above it. along the AX axis. In the same way as the inclined segment 69, the head 71 forms with the plate T angles greater than 40 °.
  • the supports 64 are constructed at the same time as the support bearing 21.
  • the capital 67 is erected from the support base 72 to provide support for the upper window frame 61 and the lower surface 63 of the window. stiffener, because otherwise they would rest on unfused / sintered powder.
  • the capital 67 then links the pillar 66 to the support bearing 21, knowing that the upper window frame 61 and the lower stiffener surface 63 start their manufacture by a layer of powder deposited on the support base 72 which merges with / s. agglutinates to him.
  • the step of separating the supports 64 from the remainder of the blank consists first of all in clearing the foot 68 of the plate T on which it has been manufactured by Shearing said "hard” or EDM, commonly called wire cutting.
  • the operator then manually pulls the foot 68 as a lever, following an arc trajectory denoted C, to tear off the capital 67 and release the pillar 66, the capital breaking consequently due to its lower mechanical strength. compared to the pillar which is a block of matter.
  • a lightened cloth in other words a touch-up by abrasion, is made to remove any capital residues indicated by 73 in FIG. 9 which have remained attached to the level of the upper window frame 61 and the lower stiffener surface 63. , easily accessible by the tool.
  • the supports 64 according to the invention thus make it possible to manufacture the cylindrical element 23 above the window 30 and G-section portions of stiffener 47 in the extension of this window, while limiting the volume of cellular element and surfaces to retouch.
  • the time and the machining costs associated with its extraction are thus reduced, the passage of the tool not being impeded by the complexity of the shape of the bearing support 21.
  • the invention is not limited to the described embodiment of the pillar 66, and allows the use of various forms since it still constitutes a remote surface for building the capital 67, especially avoiding that it is erected directly from the bearing support 21.
  • the method according to the invention finds its application in the general field of additive manufacturing, by proposing to form a remote surface for building the alveolar capital to support one or portions of the workpiece.
  • the location of the pillars 66 is not limited in that they are made from outside of a part comprising a recess through which they engage: a pillar 66 may be formed in an internal hollow space of the part to support one or more portions protruding into this recessed space.
  • the upper window frame 61 and the lower stiffener surface 63 extend parallel to the plate T.
  • the invention is also applicable to other orientations of the surface or surfaces to be supported when the congestion allows the formation of a support 64. It is also possible to erect a pillar 66 having a branched or serpentine structure that adapts to the morphology of the room.
  • the support 64 has no surface forming an angle smaller than the minimum draft angle ⁇ , so that its manufacture does not require additional cellular element.
  • the value of the minimum draft angle A is not necessarily equal to 40 °, since it depends on the powder used.
  • the invention could provide that the inclined segment 69 and the head 71 form angles with the plate T of a different value to meet a new value of angle A.
  • the support 64 would be used here not to overcome some retouching on the part, but would be formed by erecting the foot 68 from a second zone of the part which is more easily machinable.
  • the support 64 may comprise a honeycomb base which is formed directly on said piece, at the second zone, and on which the foot 68 is erected to facilitate the separation.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'obtention par fabrication additive d'une pièce comportant au moins une surface (61; 63) devant être soutenue durant la fabrication, incluant: –une étape de formation par fabrication additive d'une pièce brute comprenant un supportage (64) incluant un pilier (66) et un chapiteau (67) qui est un élément alvéolaire raccordant le pilier (66)à la surface à soutenir (61; 63); –une étape de désolidarisation du supportage (64) du reste de la pièce brute.

Description

OPTIMISATION DES SUPPORTS POUR LA FABRICATION ADDITIVE D'UNE PIECE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne la formation d'un support de palier de moteur d'aéronef par fabrication additive.
CONTEXTE GENERAL DE L'INVENTION
Un turboréacteur à double flux comporte une manche d'entrée recevant l'air en amont qui est aspiré par un compresseur basse pression, avant d'être divisé en un flux primaire central et un flux secondaire entourant le flux primaire. Après avoir passé le compresseur basse pression, le flux secondaire est propulsé vers l'aval pour générer une poussée en étant soufflé autour du flux primaire, l'amont et l'aval étant définis par rapport au sens d'écoulement de fluide dans le turboréacteur.
Après avoir passé le compresseur basse pression, le flux primaire traverse un compresseur haute pression avant d'atteindre une chambre de combustion. Ce flux primaire est ensuite détendu dans une turbine haute pression liée en rotation avec le compresseur haute pression, puis dans une turbine basse pression liée en rotation au compresseur basse pression, avant d'être expulsé vers l'aval.
Dans le cas d'un turboréacteur double corps, le compresseur haute pression et la turbine haute pression font partie d'un corps haute pression qui entoure un tourillon basse pression en tournant à une vitesse différente de celui-ci, ce tourillon basse pression portant le compresseur basse pression et la turbine basse pression.
Le tourillon basse pression et le corps haute pression sont portés en amont et en aval par des paliers logés dans des enceintes les isolant du reste du moteur. Chaque palier est lubrifié par de l'huile circulant dans l'enceinte qui l'entoure, et qui est délimitée par des éléments fixes et par l'élément rotatif qui la traverse. Un tel palier est porté par un support tout en étant entouré par l'enceinte. La figure 1, d'une section d'une partie aval d'un turboréacteur 1 selon une possibilité de conception que l'invention se propose d'améliorer, fait apparaître un tourillon basse pression 2, à l'extrémité aval duquel est solidarisée une virole 3 qui s'étend radialement pour être solidarisée à des disques 4 d'une turbine basse pression 5 s'étendant autour d'une portion aval du tourillon 2.
Le tourillon 2 est entouré dans sa région aval par un support de palier 6 qui porte un manchon 7 destiné à recevoir un roulement à rouleaux 8 pour supporter la partie aval du tourillon 2, et qui est solidarisé à un élément fixe 9 du moteur situé à son amont, par l'intermédiaire d'un cône 10. Ce cône 10 s'évase depuis sa portion aval où il est solidarisé au support 6, vers sa portion amont où il est solidarisé à l'élément fixe 9.
Le cône 10 est entouré par un élément cylindrique 11 solidarisé à sa portion amont qu'il prolonge vers l'aval, pour délimiter avec ce cône 10 et avec la virole 3 une portion d'une enceinte 12 renfermant le palier.
Comme visible sur la figure 2 d'une possibilité de conception que l'invention se propose d'améliorer, une jupe 13 et deux organes de révolution 14 et 15 prolongent la région centrale du cône 10 respectivement vers l'amont et vers l'aval, cette jupe et ces organes ayant des diamètres externes de l'ordre du diamètre interne du cône 10. Un support amont 16 comportant une couronne par laquelle il est fixé à l'amont de la jupe 13 porte un joint radial segmenté 17 qui délimite une enceinte 18 en amont du roulement 8. L'élément de révolution 14 délimite conjointement avec le tourillon 2 deux enceintes concentriques 19 et 20 situées en aval du roulement 8.
Compte tenu des contraintes de fabrication et de montage avec des techniques conventionnelles, ces composants, à savoir le support 6, le cône 10, l'élément cylindrique 11 la jupe 13, l'élément 14 et le support amont 16 sont fixés les uns aux autres selon différents procédés incluant notamment le soudage TIG.
D'une manière générale, la conception et la fabrication d'un support de palier sont des opérations complexes et coûteuses impliquant une multiplicité de processus.
Le but de l'invention est d'apporter une solution pour remédier à cet inconvénient. EXPOSÉ DE L'INVENTION
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'obtention par fabrication additive d'une pièce comportant au moins une surface devant être soutenue durant la fabrication, incluant :
- une étape de formation par fabrication additive en un seul tenant sur un plateau de fabrication d'une pièce brute comprenant un supportage incluant :
un pilier comprenant un pied à partir duquel la fabrication de ce pilier débute, ce pilier étant un bloc de matière, et
un chapiteau qui est un élément alvéolaire raccordant le pilier à la surface à soutenir ;
- une étape de désolidarisation du supportage du reste de la pièce brute consistant à tirer sur le pied (68) à la manière d'un levier en suivant une trajectoire d'arc (C).
Avec cette solution, le pilier forme une surface déportée d'édification du chapiteau alvéolaire, évitant que celui-ci ne soit érigé depuis une zone difficile pour la désolidarisation, tout en réduisant son volume.
L'invention concerne également un procédé ainsi défini, dans lequel l'étape de désolidarisation du supportage inclut :
- le retrait du pilier induisant une rupture au niveau du chapiteau, et
- une étape de finition pour supprimer des résidus du chapiteau restés attachés à la surface à soutenir.
L'invention concerne également un procédé ainsi défini, dans lequel le pilier comporte un segment incliné qui prolonge le pied, et une tête qui termine le segment incliné (69) et sur laquelle est fabriqué le chapiteau (67).
L'invention concerne également un procédé ainsi défini, dans lequel le pied est directement érigé depuis le plateau de fabrication à partir duquel la pièce débute sa fabrication.
Avec cet arrangement, le pilier est rattaché au reste de la pièce brute par le chapiteau uniquement, limitant ainsi la quantité de surface à retoucher durant l'étape de finition, notamment lorsqu'une portion de chapiteau est emportée par le pilier lors de son retrait qui s'effectue de manière simple.
L'invention concerne également un procédé ainsi défini, dans lequel la pièce est un support de palier comprenant au moins une surface nécessitant d'être soutenue durant sa fabrication additive.
L'invention concerne également un moteur d'aéronef comprenant un support de palier fabriqué avec le procédé ainsi défini.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
- La figure 1 déjà décrite est une vue schématique en coupe d'une section d'une partie aval d'un turboréacteur ;
- La figure 2 déjà décrite est une vue en coupe d'une portion de section supérieure de partie aval d'un turboréacteur ;
- La figure 3 est une vue en perspective d'un support de palier fabriqué conformément à l'invention ;
- La figure 4 est une vue en coupe d'une partie de moteur d'aéronef équipée d'un support de palier fabriqué conformément à l'invention ;
- La figure 5 est un une représentation schématique illustrant une problématique d'effondrement lors de la fabrication additive d'une pièce ;
- La figure 6 est une vue en coupe transversale d'un support de palier avec des supportages formés selon l'Etat de la technique.
- La figure 7 est un schéma illustrant un supportage formé selon l'Etat de la technique pour fabriquer une fenêtre et localement un raidisseur prolongeant cette fenêtre ;
- La figure 8 est une vue en coupe transversale d'une pièce brute comprenant un supportage pour fabriquer une fenêtre et localement un raidisseur dans le prolongement de cette fenêtre selon l'invention ; - La figure 9 est une vue en coupe transversale d'une pièce brute comprenant un supportage pour soutenir une fenêtre et localement un raidisseur dans le prolongement de cette fenêtre lors d'une étape désolidarisation selon l'invention ;
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Support de palier
Selon l'invention, le support de palier est une pièce métallique formée d'un seul tenant par fabrication additive, incluant en particulier un cône de fixation et un élément cylindrique entourant ce cône, au lieu de les fabriquer séparément pour les assembler ensuite.
Ce support de palier qui apparaît sur la figure 3 où il est repéré par 21 comporte un tronc de cône ou cône 22, ayant son pourtour de grand diamètre prolongé par un élément généralement cylindrique 23, et ayant son pourtour de petit diamètre prolongé par une couronne 24. Le support de palier 21 a une forme générale de révolution autour d'un axe AX coïncidant avec l'axe longitudinal du moteur dans lequel il est destiné à être monté, le cône 22 et l'élément cylindrique 23 ayant cet axe AX comme axe de révolution.
L'élément cylindrique 23 s'étend depuis un premier bord 25 jusqu'à un second bord 26 circulaires ayant sensiblement les mêmes diamètres tout en étant espacés l'un de l'autre le long de l'axe AX. Le premier bord 25 est le plus proche du pourtour de grand diamètre du cône 22, ce cône présentant un diamètre qui rétrécit en se rapprochant du second bord 26.
Le support de palier 21 comporte en outre quatre conduits 27, dans lesquels circule de l'huile et/ou de l'air, qui traversent le cône 22 radialement par rapport à l'axe AX en s'étendant jusqu'au voisinage de l'élément cylindrique 23. Un orifice 28 est formé dans l'élément cylindrique en vis-à-vis de chaque conduit 27.
Ce support palier inclut également des bossages 29 qui dépassent radialement de l'élément cylindrique 23 vers l'extérieur en étant régulièrement espacés le long de sa circonférence. Chaque bossage 29 comporte une fenêtre centrale 30 c'est-à-dire une ouverture mettant en communication l'intérieur et l'extérieur de l'élément cylindrique 23.
La figure 4 montre une partie de moteur d'aéronef équipée d'un support de palier du type du support 21 délimitant une enceinte principale 31 qui entoure un palier 32 enserrant une bague extérieure de roulement 33. Cette enceinte principale 31 est délimitée par une portion de tourillon 34 d'axe AX, par le support de palier 21 dont l'élément cylindrique 23 est fixé à un élément fixe 35 du moteur, et par une virole 36, fixée à la couronne 24 qui prolonge le support de palier 21 vers l'axe AX.
Une série d'anneaux 37, 38, 39, 41 dépassent du cône 22 vers l'axe AX. Le premier anneau 37 dépasse dans l'enceinte principale 31 pour porter la bague 33. Chaque autre anneau 38, 39 et 41 est jointif avec une portion correspondante du tourillon 34, pour délimiter avec lui deux enceintes annulaires annexes 42 et 43.
Lorsque le support de palier 21 est intégré dans le moteur, il est équipé d'au moins une canalisation 44 qui traverse radialement une fenêtre 30, et se rabat parallèlement à l'axe AX. Cette canalisation 44 est portée par un organe de maintien 46 fixé à un raidisseur 47. Ce raidisseur 47 a une forme de couronne interne, c'est-à-dire dépassant radialement vers l'axe AX sur tout le pourtour de l'élément cylindrique, en étant situé au voisinage du second bord 26. Un tel support de palier comporte typiquement deux canalisation du type de la canalisation 44, espacées l'une de l'autre d'un angle de trente degrés autour de l'axe AX.
Fabrication additive
La fabrication additive sur lit de poudre désigne l'ajout de matière couche par couche, sur un plateau de fabrication d'une machine dédiée, pour former un objet physique à partir d'un modèle numérique. Dans le cas d'une pièce métallique, on recourt au procédé de fusion/frittage laser qui consiste à faire fondre totalement ou partiellement une fine couche de poudre de matière à l'aide d'un laser à chaque passe.
La poudre utilisée en fusion/frittage laser n'est pas autoportante. Comme visible sur la figure 5, lors de la fabrication d'une pièce P, la poudre non fusionnée/frittée de couches inférieures repérées par Cl, c'est-à-dire qui n'est pas balayée par le laser, n'est pas capable de soutenir la poudre fusionnée d'une couche supérieure consécutive CS en deçà d'un angle de dépouille minimum A entre la pièce P et le plateau de fabrication T.
Pour résoudre cette question, on forme tout en fabriquant la pièce, des supportages qui soutiennent chaque région ayant un angle de dépouille inférieur à l'angle minimum A, pour éviter un effondrement local. La pièce et les supportages sont solidaires, fabriqués en même temps et faits du même matériau.
Une fois la fabrication additive achevée, les supportages constituent de la matière non fonctionnelle et ainsi doivent être retirés, par exemple par usinage. A cet effet, ces supportages sont des éléments entièrement alvéolaires, généralement sous la forme de treillis ou issus de l'empilement ordonné de structure dite lattices, consommant moins de poudre tout en étant plus aisément retirable qu'un bloc de matière uniforme.
Durant sa fabrication, le support de palier 21 est orienté de sorte que son axe de révolution AX est normal au plateau T, en débutant par la formation du premier bord 25 de l'élément cylindrique 23. Dans l'exemple des figures, l'angle de dépouille minimum A est défini à 40° par rapport au plateau T, et certaines régions du support de palier 21 présentent un angle de dépouille inférieur à cet angle minimum A, et nécessitent d'être soutenues.
Dans la suite de la description qui va suivre, les termes « inférieur » et « supérieur » sont à considérer par rapport au sens de fabrication du support de palier à partir du plateau de fabrication T. Un élément est dit supérieur par rapport à un autre s'il est plus éloigné du plateau T disque que l'autre, et un élément est dit inférieur par rapport à un autre s'il est moins éloigné du plateau T que l'autre.
Fabrication du support de palier avec des supportages selon l'Etat de la technique
L'exemple de la figure 6 montre des supportages S pour la fabrication du support de palier 21 qui sont entièrement alvéolaires et agencés selon l'Etat de la technique, et dans lequel chaque anneau 37, 38, 39 et 41 nécessite un supportage érigé depuis le plateau T, puisque les faces à partir desquelles débute leur fabrication sont à distance du plateau T et parallèles à celui-ci, ayant de fait un angle de dépouille de 0°.
Des supportages S sont aussi nécessaires à la formation des conduits 27, des orifices 28 et des fenêtres 30. Par ailleurs, le cône 22 comprend un trou traversant 50 formé sous des conduits 27, ce qui nécessite de soutenir localement l'anneau 39 avec un supportage érigé à partir de l'anneau 41 situé en dessous.
En ce qui concerne la couronne 24 et certaines portions de raidisseur 47 situées au niveau des fenêtres 30 en présentant une section radiale ayant une forme correspondant à celle de la lettre G, elles s'étendent normalement à l'axe AX. Cette couronne 24 et ces portions de raidisseur sont ainsi parallèles au plateau T, et nécessitent de fait d'être soutenues par des supportages érigés à partir du support de palier 21, notamment au niveau du cône 22.
Comme visible plus en détail sur la figure 7, la fabrication de l'élément cylindrique 23 au-dessus de chaque fenêtre 30, et de portions du raidisseur 47 qui se situent dans le prolongement radial de ces fenêtres, en ayant une section radiale dont la forme correspond à celle de la lettre G, nécessitent communément un usuel supportage alvéolaire SI qui est volumineux et complexe à retirer.
Le retrait de ce supportage SI est une opération longue et délicate compte tenu de la complexité de forme du support de palier 21. L'opération d'extraction exige notamment de réaliser un usinage de l'élément cylindrique 23, plus particulièrement au niveau d'encadrures inférieure et supérieure de fenêtre 59 et 61 qui délimitent la fenêtre 30, d'une surface d'édification repérée par 62 au niveau du cône 22 et d'une surface inférieure 63 de raidisseur qui est normale à l'axe AX. En outre, le passage de l'outil d'usinage s'avère particulièrement difficile, voire impossible, au niveau d'une zone en présence de deux conduits 27 juxtaposées, comme visible en haut à gauche sur la figure 3.
L'invention consiste à proposer une solution alternative au supportage SI illustré sur la figure 7 pour le soutient des encadrures supérieures de fenêtre 61 et des surfaces inférieures 63 de raidisseur, par lesquelles débute respectivement la fabrication de l'élément cylindrique 23 au-dessus des fenêtres 30 et des portions à section en G du raidisseur 47 qui se situent dans le prolongement de ces fenêtres 30.
Fabrication du support de palier conformément au procédé selon l'invention
L'idée à la base de l'invention est d'utiliser avantageusement les fenêtres 30 qui constituent un accès depuis l'extérieur de l'élément cylindrique 23, en érigeant des supportages 64 qui pénètrent chacun dans une fenêtre pour soutenir à la fois l'encadrure supérieure de fenêtre 61 et localement le raidisseur 47 au niveau de la surface inférieure 63, comme montré sur la figure 8.
Le procédé selon l'invention prévoit ainsi d'obtenir une pièce brute, autrement dit le support de palier 21 en sortie de machine de fusion/frittage laser, comportant des supportages 64 qui dépassent chacun hors d'une fenêtre 30. Chaque supportage 64 comporte un pilier 66 sous la forme d'un bloc de matière et un chapiteau 67 qui est un élément alvéolaire reliant le pilier 66 à l'encadrure supérieure de fenêtre 61 et la surface inférieure de raidisseur 63.
Chaque pilier 66 présente une forme en demi-arche en comprenant un pied 68 érigé perpendiculairement au plateau T, autrement dit parallèlement à l'axe AX, et à distance de l'élément cylindrique 23, un segment incliné 69 qui prolonge le pied 68 jusque dans la fenêtre associée, et se termine par une tête 71. Le segment incliné 69 forme une rampe qui forme avec le plateau T un angle de 40°, ne nécessitant pas d'être soutenu durant sa fabrication par un élément alvéolaire qui reposerait au moins en partie sur le support de palier 21 dans le cas contraire. La tête 71 s'étend depuis le segment incliné 69 en s'évasant pour former un socle de support 72 qui correspond à la surface projetée de l'encadrure supérieur de fenêtre 61 et de la surface inférieure de raidisseur 63 au-dessus- de lui, suivant l'axe AX. De la même manière que le segment incliné 69, la tête 71 forme avec le plateau T des angles supérieurs à 40°.
Lors de la fabrication, les supportages 64 sont construits en même temps que le palier de support 21. Le chapiteau 67 est érigé depuis le socle de support 72 pour assurer le soutien de l'encadrure supérieure de fenêtre 61 et de la surface inférieure 63 de raidisseur, attendu que dans le cas contraire, elles reposeraient sur de la poudre non fusionnée/frittée. Le chapiteau 67 lie alors le pilier 66 au palier de support 21, sachant que l'encadrure supérieure de fenêtre 61 et la surface inférieure de raidisseur 63 débutent leur fabrication par une couche de poudre déposée sur le socle de support 72 qui fusionne avec/s'agglutine à lui.
L'étape de désolidarisation des supportages 64 du reste de la pièce brute, autrement dit du brut de fabrication en sortie de machine de fusion/frittage laser, consiste d'abord à dégager le pied 68 du plateau T sur lequel il a été fabriqué par cisaillement dit « en dur » ou par électroérosion, communément appelé découpe fil. L'opérateur tire ensuite manuellement le pied 68 comme un levier, en suivant une trajectoire d'arc notée C, pour arracher le chapiteau 67 et libérer le pilier 66, le chapiteau se cassant par voie de conséquence au vu de sa plus faible résistance mécanique par rapport au pilier qui est un bloc de matière. Enfin un toilage allégé, autrement dit une retouche par abrasion, est réalisé pour retirer des éventuels résidus de chapiteau repérés par 73 sur la figure 9 qui sont restés accrochés au niveau de l'encadrure supérieur de fenêtre 61 et de la surface inférieure de raidisseur 63, facilement accessibles par l'outil.
Les supportages 64 selon l'invention permettent ainsi de fabriquer l'élément cylindrique 23 au-dessus de la fenêtre 30 et des portions à section en G de raidisseur 47 dans le prolongement de cette fenêtre, tout en limitant le volume d'élément alvéolaire et les surfaces à retoucher. Le temps et les coûts d'usinage associés à son extraction sont ainsi réduits, le passage de l'outil n'étant pas entravé par la complexité de forme du support de palier 21.
L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit du pilier 66, et permet l'utilisation de forme variées dès lors qu'il constitue toujours une surface déportée d'édification du chapiteau 67, évitant notamment que celui-ci soit érigé directement à partir du support de palier 21.
Concrètement le procédé selon l'invention trouve son application dans le domaine général de la fabrication additive, en proposant de former une surface déportée d'édification du chapiteau alvéolaire pour soutenir une ou des portions de pièce. La localisation des piliers 66 n'est pas limitée en ce qu'ils sont fabriqués depuis l'extérieur d'une pièce comprenant un évidement à travers lequel ils s'engagent : un pilier 66 peut être formé dans un espace évidé interne de la pièce pour soutenir une ou plusieurs portions qui dépassent dans cet espace évidé.
Dans notre cas, l'encadrure supérieure de fenêtre 61 et la surface inférieure de raidisseur 63 s'étendent parallèlement au plateau T. Mais l'invention est aussi applicable à d'autres orientations de la ou les surfaces à supporter dès lors que l'encombrement permet la formation d'un supportage 64. Il est également possible d'ériger un pilier 66 ayant une structure ramifiée ou serpentine qui s'adapte à la morphologie de la pièce.
Préférentiellement, le supportage 64 ne comporte pas de surface formant un angle inférieur à l'angle de dépouille minimum A, pour que sa fabrication ne nécessite pas d'élément alvéolaire additionnel. En l'occurrence, il est à noter que la valeur de l'angle de dépouille minimum A n'est pas nécessairement égale à 40°, attendu qu'elle dépend de la poudre utilisée. A cet égard, l'invention pourrait prévoir que le segment incliné 69 et la tête 71 forment des angles avec le plateau T d'une valeur différente pour respecter une nouvelle valeur d'angle A.
Il est également envisageable, pour supporter une ou plusieurs portion de pièce, d'ériger un pilier 66 non pas sur le plateau T si cela s'avère impossible, mais directement sur cette pièce. Autrement dit, en comparaison avec un supportage usuel SI érigé sur une première zone difficilement usinable de la pièce, le supportage 64 serait ici utilisé non pas pour s'affranchir de certaines retouches sur la pièce, mais serait formé en érigeant le pied 68 à partir d'une seconde zone de la pièce qui est plus aisément usinable. Complémentairement, le supportage 64 peut comprendre une base alvéolaire qui est formée directement sur ladite pièce, au niveau de la seconde zone, et sur laquelle le pied 68 est érigé pour faciliter la désolidarisation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'obtention par fabrication additive d'une pièce comportant au moins une surface (61 ; 63) devant être soutenue durant la fabrication, incluant :
- une étape de formation par fabrication additive en un seul tenant sur un plateau de fabrication (T) d'une pièce brute comprenant un supportage (64) incluant :
un pilier (66) comprenant un pied à partir duquel la fabrication de ce pilier débute, ce pilier étant un bloc de matière, et
un chapiteau (67) qui est un élément alvéolaire raccordant le pilier (66) à la surface à soutenir (61 ; 63) ;
- une étape de désolidarisation du supportage (64) du reste de la pièce brute consistant à tirer sur le pied (68) à la manière d'un levier en suivant une trajectoire d'arc (C).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel dans lequel l'étape de désolidarisation du supportage (64) inclut :
- le retrait du pilier (66) induisant une rupture au niveau du chapiteau, et
- une étape de finition pour supprimer des résidus du chapiteau restés attachés à la surface à soutenir (61 ; 63).
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le pilier (66) comporte un segment incliné (69) qui prolonge le pied (68), et une tête (71) qui termine le segment incliné (69) et sur laquelle est fabriqué le chapiteau (67).
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le pied (68) est directement érigé depuis le plateau de fabrication (T) à partir duquel la pièce débute sa fabrication.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la pièce est un support de palier (21) comprenant au moins une surface (61 ; 63) soutenue durant sa fabrication additive.
6. Moteur d'aéronef comprenant un support de palier (21) fabriqué avec le procédé selon la revendication 5.
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