WO2023025893A1 - Contrôle d'impression 3d - Google Patents

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WO2023025893A1
WO2023025893A1 PCT/EP2022/073689 EP2022073689W WO2023025893A1 WO 2023025893 A1 WO2023025893 A1 WO 2023025893A1 EP 2022073689 W EP2022073689 W EP 2022073689W WO 2023025893 A1 WO2023025893 A1 WO 2023025893A1
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distance
nozzle
application head
manufacturing
sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/073689
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English (en)
Inventor
Walid BOURENNANE
Julien BEAUMONT
Jean-Yves Laluet
Emilie TISSEROND
Original Assignee
Saint-Gobain Weber France
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Publication date
Application filed by Saint-Gobain Weber France filed Critical Saint-Gobain Weber France
Priority to EP22769221.7A priority Critical patent/EP4392230A1/fr
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    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Definitions

  • the present invention relates to the field of additive manufacturing based on mortar or concrete.
  • Additive manufacturing brings together the processes for manufacturing parts in volume by adding material in successive layers from a 3D model.
  • This additive manufacturing originally uses resin as materials added in successive layers.
  • the range of usable materials then expanded to plastics and metals, while the use also expanded to allow the manufacture of larger and larger objects.
  • Material such as concrete or mortar is extruded from a nozzle guided along three axes x, y, z to allow the manufacture of objects.
  • the realization of the different layers being carried out by translation, in height / along the z axis, or rotation of the print head and therefore of the nozzle. This translation along the Z axis by a defined distance allows each increment to deposit the appropriate quantity and thickness of material.
  • the invention seeks to solve the problem of the prior art by providing an additive manufacturing device which makes it possible to compensate for the compaction of the material previously deposited.
  • the present invention consists of a device for additive manufacturing of material comprising an application head mounted movable along three axes (x, y, z), said application head comprising a nozzle through which the material, having a given viscosity, is extruded, with a given flow rate, on a manufacturing surface, the movement of the application head, at a given speed, is controlled by a control unit, characterized in that said application head is provided with distance measuring means arranged to measure the distance between the application head nozzle and the manufacturing surface and to send this measurement of the distance between the nozzle and the manufacturing surface to said control unit to detect a settlement in height material deposited and generate a command to compensate for this settling in height.
  • the command making it possible to compensate for the settlement modifies the speed of movement.
  • control making it possible to compensate for the compaction modifies the viscosity of the mortar.
  • the command making it possible to compensate for the settling modifies the rate at which the material is extruded.
  • control to compensate for settlement changes the distance between the dispensing head and the build surface.
  • the distance measuring means comprising at least one distance measuring sensor.
  • said at least one distance measurement sensor is arranged so that its distance with the manufacturing surface is equal to the distance between the nozzle and the manufacturing surface. According to one example, said at least one distance measurement sensor is arranged so that its distance with the manufacturing surface differs from the distance between the nozzle and the manufacturing surface.
  • a distance value between the distance sensor and the nozzle is stored in the calculation unit, this distance value between the distance sensor and the nozzle allowing said calculation unit to calculate the measurement of the distance between the nozzle and the work surface from the distance measured by the sensor.
  • said at least one distance measurement sensor uses infrared technology or ultrasound technology or laser technology.
  • the distance measured between the nozzle and the manufacturing surface is compared with a reference value and in that the command making it possible to modify the position of the application head depends on this comparison.
  • the additive manufacturing device further comprises a structure on which the application head is mounted, said structure making said application head mobile.
  • the distance measuring means are mounted on a rotation system with respect to said application head.
  • the invention further relates to a method for compensating additive manufacturing of material, said additive manufacturing of material being carried out by a device for additive manufacturing of material according to one of the preceding claims, said method consisting, after the deposition of each material layer, to make a distance measurement and to send this distance measurement to the calculation unit in order to extract therefrom the distance between the nozzle and the manufacturing surface, this measured distance between the nozzle and the manufacturing surface being compared with a reference value in order to generate a command compensating for this measured distance.
  • the invention further relates to a method for manufacturing a building element or a construction using the additive manufacturing device according to the invention with a building material.
  • FIG. 4 shows a sectional view of a manufacturing additive manufacturing device depositing a layer of an object
  • FIG. 8 shows a sectional view of the various layers of material deposited
  • FIG. 9 shows a variant of an additive manufacturing device according to the present invention.
  • an additive manufacturing device 1 is shown.
  • This additive manufacturing device is used for additive manufacturing of material.
  • This material is one or more construction materials in the form of a paste such as a plaster or a cementitious material of the mortar or concrete type.
  • the additive manufacturing device can also be used with a material of the resin type.
  • the additive manufacturing device 1 comprises a frame or structure 2 on which an application head 3 is mounted.
  • This application head 3 is movably mounted on the frame. It is understood that the structure 2 comprises an arm or gantries allowing the application head 3 to move along at least three axes X, Y, Z.
  • the application head 3 comprises a nozzle 30 through which the material, here the mortar, is extruded. This application head is connected to a pump and a material reservoir.
  • the additive manufacturing device 1 further comprises a control unit (not shown).
  • This control unit is connected to the structure 2 to control the movement of the application head along three axes.
  • the control unit is also connected to the application head 3 and to the containing pump assembly in order to control the pump so that it can send the material, such as the building material, from the reservoir to the application head. 3.
  • the control unit manages the displacement of the structure 2 and the extrusion of material so that the material can be extruded at a precise place, with a precise quantity.
  • the application head 3 further comprises distance measuring means 4. These distance measuring means 4 are arranged to make it possible to compensate for the settling of the material deposited by the additive manufacturing device.
  • the distance measuring means 4 are arranged to measure the distance between the application head and the surface on which the material must be deposited, also called the manufacturing surface.
  • the distance measuring means 4 comprise at least one distance sensor 40 as visible in FIGS. 5 and 6.
  • This distance sensor 40 is a sensor using laser or ultrasound technology or any other technology that may be useful, such as infrared.
  • This distance sensor 40 is connected to the control unit of the additive manufacturing device 1.
  • This distance sensor 40 includes or is associated, optionally, with a calculation unit allowing in particular an analog/digital conversion.
  • the calculation unit is arranged between said distance sensor 40 and the control unit.
  • the data representative of the distance measured by the distance sensor 40 is sent, optionally after passing through the calculation unit, to the control unit which processes this data representative of the measured distance.
  • the processing of this data representative of the measured distance makes it possible to generate a command.
  • the processing of the data representative of the distance measured by the distance sensor 40 depends on its configuration. By this we mean that it depends on the positioning of said distance sensor 40 on the application head 3.
  • the purpose of the distance measuring means 4 is, in particular, to measure the distance between the outlet of the nozzle through which the material is extruded and the surface on which said material is deposited.
  • This distance called working distance Dw is a distance which is defined beforehand and which corresponds to the thickness E of material deposited as visible in FIG. 4.
  • the distance Dm measured by the sensor is not necessarily said distance Dw.
  • the distance sensor 40 is positioned so that the measurement is made orthogonal to the manufacturing surface.
  • FIG. 5 a first position configuration of the distance sensor can be seen.
  • This configuration is ideal in that the distance Dm measured by said distance sensor 40 is equal to the distance between the outlet of the nozzle 30 and the surface on which the material is deposited.
  • FIG. 6 there is shown a configuration in which the distance Dm measured by said distance sensor 40 is not equal to the distance between the outlet of the nozzle 30 and the surface on which the material is deposited. Indeed, the distance sensor 40 is positioned "recessed" so that the measured distance Dm is equal to the distance between the outlet of the nozzle and the surface on which the material is deposited added to the distance De between the sensor of distance 40 and nozzle outlet 30.
  • This configuration of FIG. 6 then requires a calculation step in which the distance Dm measured by the distance sensor 40 is reduced by the value of the distance between the distance sensor and the outlet of the nozzle. Since this value is fixed, it is calculated beforehand and stored in the control unit.
  • the distance Dm measured by the distance sensor 40 is then compared with the value of the desired working distance Dw. This comparison makes it possible to determine the presence of a settlement in height. If the value measured by the distance sensor 40 is equal to the desired working distance Dw then the control unit considers that there is no settling and no corrective measure is taken.
  • This corrective measure consists in calculating the settlement by subtracting the value measured by the distance sensor 40 with the desired value Dw. As settlement tends to increase the distance between the nozzle and the surface then the measured value should be greater than the desired Dw value. From this subtraction, there results a settlement value Dt as visible in figure 8.
  • This figure 8 shows in A, the deposition of 3 layers, theoretical, with a thickness without settlement. In B, we can see the deposit of 3 layers with a Dt settlement. This Dt settlement value is used to generate a correction command to the structure supporting the application head.
  • the correction command consists of a translation command of the application head along the Z axis.
  • This translation of the application head along the Z axis is such that it allows said head to application of moves a distance Dt towards the build surface.
  • the application head descends. Indeed, as compaction means that the manufacturing surface is lower than expected, then the application head must be lowered to compensate.
  • the deposition of material can be carried out, that is to say that the material with be deposited while the application head moves along the outline of the object to be crafted.
  • a new translation along the Z axis of the Dw value is carried out and a new distance measurement is made in order to determine any settlement.
  • the correction control signal operates on parameters other than the position along the Z axis.
  • the deposition of the material by the application head depends on several parameters such as the speed of movement of the application head 3, the viscosity of the material to be deposited and of the flow rate with which said matter is extradited.
  • the deposition of the material by the application head 3 is carried out with a given speed, a given flow rate and a given viscosity.
  • control signal is such that it allows the control unit to act on the speed of movement of the application head, and/or on the viscosity of the material to be deposited and/or on the material flow.
  • the action on one or more of these parameters thus makes it possible to compensate for the settlement.
  • control unit will act to increase this speed.
  • an increase in speed results in less deposited material and therefore less weight.
  • a decrease in weight leads to a decrease in settlement.
  • the reasoning for throughput is similar.
  • the compensation of the compaction is done by increasing the viscosity. Indeed, by being more viscous, the material sags less. This viscosity adjustment can be made by adding a chemical agent which increases this viscosity.
  • the distance sensor according to the invention advantageously makes it possible to correct any settling so as to obtain optimal additive manufacturing.
  • the distance measurement means comprise two distance sensors 40 as shown in Figure 7. These distance sensor sensors make it possible to have two distance measurements Dm1, Dm2 and thus to increase the reliability of the measurement in the event of a problem with a sensor. These two sensors can be positioned so that the distances between said sensor and the manufacturing surface of each are identical. But it is possible to position them so that the distances between said sensor and the manufacturing surface of each are different.
  • the distance measuring means 4 are used in order, moreover, to make it possible to check whether the settling is constant. Indeed, it is possible that, depending on the contour of the part to be manufactured, the settlement may be variable along said contour of the part to be manufactured. Thus, the measurement of the distance can be done at different points of the contour, the application head moving between each measurement, or over the entirety of said contour. In the latter case, the distance measurement is carried out continuously during the displacement of the application head n with an appropriate measurement frequency.
  • the contour of the part to be manufactured consists of a series of coordinates (x, y)
  • the application head is again moved along said contour to take the distance measurements.
  • the distance sensor 40 is used for the prior positioning of the application head.
  • the first layer of material is deposited on the ground or the base surface on which said object is manufactured. This base surface being stable, settling is not possible but the use of the distance sensor 40 can be useful for calibrating the additive manufacturing device 1 .
  • This calibration makes it possible to compare the distance between the outlet of the nozzle and the base surface after the positioning of the application head by the structure and the control unit and the distance measured by the distance sensor.
  • the distance measuring means (4) such as the distance sensor 40
  • the distance measuring means (4) are mounted on a rotation system.
  • This rotation system allows said distance sensor to be positioned over 360° with respect to the application head as shown in FIG. 9.
  • the purpose of this assembly on a rotation system is to allow the sensor to distance 40 to be positioned relative to the application head so that the distance sensor is placed in the direction of advancement of said application head without necessarily having the application head rotate as illustrated in Figure 9 in which o sees that, relative to an axis A, only the distance sensor is rotated.
  • the rotation system can integrate or be associated with a motion detector able to determine the direction, the direction of the movement of the application head to position the distance sensor 40

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de fabrication additive (1) de matière comprenant une tête d'application (3) monté mobile selon 3 axes (x, y, z), ladite tête d'application comprenant une buse (30) par laquelle la matière, ayant une viscosité donnée, est extrudé, avec un débit donnée, sur une surface de fabrication, le déplacement de la tête d'application, à une vitesse donnée, est contrôlé par une unité de commande, caractérisé en ce que ladite tête d'application est muni de moyens de mesure de distance (4) agencés pour mesurer la distance entre la buse de tête d'application et la surface de fabrication et envoyer cette mesure de la distance entre la buse et la surface de fabrication vers ladite unité de commande pour détecter un tassement de la matière déposée et générer une commande permettant de compenser ce tassement.

Description

Description
Titre : contrôle d’impression 3D
La présente invention concerne le domaine de la fabrication additive à base de mortier ou de béton.
Art antérieur.
La fabrication additive regroupe les procédés de fabrication de pièces en volume par ajout de matière en couches successives depuis une modélisation 3D. Cette fabrication additive utilise, à l’origine, la résine comme matières ajoutés en couches successives. La palette de matériaux utilisables s’est ensuite élargie aux plastiques aux métaux alors que l’utilisation s’est également élargie pour permettre la fabrication d’objet de plus en plus gros.
Naturellement, cette technique de fabrication additive a été utilisée pour la fabrication de bâtiment, des mortiers ou béton étant utilisées comme matières extrudées par ladite buse.
La matière comme le béton ou le mortier est extrudée d’une buse guidée selon trois axes x, y, z pour permettre la fabrication d’objets. La réalisation des différentes couches étant réalisées par translation, en hauteur / selon l’axe z, ou rotation de la tête d’impression et donc de la buse. Cette translation selon l’axe Z d’une distance définie permet à chaque incrément de déposer la quantité et l’épaisseur de matière adéquat.
Or, il a été constaté qu’avec un matériau du type mortier ou béton, il y a le risque d’apparition d’un phénomène de squeezing aussi appelé tassement. En effet, à partir d’une certaine hauteur, la matière se tasse sous l’effet de sa propre masse à cause de la matière elle-même.
Or, si la matière se tasse, alors la distance entre la buse par laquelle la matière est extrudée et la surface sur laquelle la matière doit être déposée varie. En effet, comme l’incrément en hauteur est fixe alors le tassement augmente cette distance. Si cette augmentation est trop importante alors le dépôt de matière pour la fabrication additive n’est plus optimal. La fabrication additive perd en qualité car les couches ont moins d’adhésion les unes par rapport aux autres pouvant mener à l’effondrement de la construction .
Résumé de l’invention
L’invention cherche à résoudre le problème de l’art antérieur en fournissant un dispositif de fabrication additive qui permet de compenser le tassement du matériau précédemment déposé.
A cet effet, la présente invention consiste en un dispositif de fabrication additive de matière comprenant une tête d’application monté mobile selon trois axes (x, y, z), ladite tête d’application comprenant une buse par laquelle la matière, ayant une viscosité donnée, est extrudé, avec un débit donnée, sur une surface de fabrication, le déplacement de la tête d’application, à une vitesse donnée, est contrôlé par une unité de commande, caractérisé en ce que ladite tête d’application est muni de moyens de mesure de distance agencés pour mesurer la distance entre la buse de tête d’application et la surface de fabrication et envoyer cette mesure de la distance entre la buse et la surface de fabrication vers ladite unité de commande pour détecter un tassement en hauteur de la matière déposée et générer une commande permettant de compenser ce tassement en hauteur.
Selon un exemple, la commande permettant de compenser le tassement modifie la vitesse de déplacement.
Selon un exemple, la commande permettant de compenser le tassement modifie la viscosité du mortier.
Selon un exemple, la commande permettant de compenser le tassement modifie le débit avec lequel la matière est extrudée.
Selon un exemple, la commande permettant de compenser le tassement modifie la distance entre la tête d’application et la surface de fabrication.
Selon un exemple, les moyens de mesure de distance comprenant au moins un capteur de mesure de distance.
Selon un exemple, ledit au moins un capteur de mesure de distance est agencé pour que sa distance avec la surface de fabrication soit égale à la distance entre la buse et la surface de fabrication. Selon un exemple, ledit au moins un capteur de mesure de distance est agencé pour que sa distance avec la surface de fabrication diffère de la distance entre la buse et la surface de fabrication.
Selon un exemple, une valeur de distance entre le capteur de distance et la buse est mémorisée dans l’unité de calcul, cette valeur de distance entre le capteur de distance et la buse permettant à ladite unité de calcul de calculer la mesure de la distance entre la buse et la surface de fabrication à partir de la distance mesurée par le capteur.
Selon un exemple, ledit au moins un capteur de mesure de distance utilise la technologie infrarouge ou la technologie ultrason ou la technologie laser.
Selon un exemple, la distance mesurée entre la buse et la surface de fabrication est comparée à une valeur de référence et en ce que la commande permettant de modifier la position de la tête d’application dépend de cette comparaison.
Selon un exemple, le dispositif de fabrication additive comprend en outre une structure sur laquelle la tête d’application est montée, ladite structure rendant ladite tète d’application mobile.
Selon un exemple, les moyens de mesure de distance sont montés sur un système de rotation par rapport à ladite tête d’application.
L’invention concerne en outre un procédé de compensation d’une fabrication additive de matière, ladite fabrication additive de matière étant opérée par un dispositif de fabrication additive de matière selon l’une des revendications précédentes, ledit procédé consistant, après le dépôt de chaque couche de matière, à faire une mesure de distance et à envoyer cette mesure de distance à l’unité de calcul afin d’en extraire la distance entre la buse et la surface de fabrication, cette distance mesurée entre la buse et la surface de fabrication étant comparée à une valeur de référence afin de générer une commande compensant cette distance mesurée.
L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’un élément de construction ou d’une construction utilisant le dispositif de fabrication additive selon l’invention avec un matériau de construction.
Description des figures D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- les figures 1 à 2 représentent un dispositif de fabrication additive pour la présente invention ;
- la figure 3 représente un dispositif de fabrication additive fabriquant un objet;
- la figure 4 représente une vue en coupe d’un dispositif de fabrication additive fabriquant déposant une couche d’un objet;
- les figures 5 à 7 représentent un dispositif de fabrication additive selon la présente invention;
- la figure 8 représente une vue en coupe des diverses couches de matériau déposées;
- la figure 9 représente une variante d’un dispositif de fabrication additive selon la présente invention;
Description de l’invention
Aux figures 1 et 2, un dispositif de fabrication additive 1 est représenté. Ce dispositif de fabrication additive est utilisé pour la fabrication additive de matière. Cette matière est un ou des matériaux de construction sous forme de pâte tel qu’un plâtre ou un matériau cimentaire du type mortier, béton. Le dispositif de fabrication additive peut aussi être utilisé avec un matériau du type résine. . Le dispositif de fabrication additive 1 comprend un châssis ou structure 2 sur lequel une tête d’application 3 est montée. Cette tête d’application 3 est montée mobile sur le châssis. On comprend que la structure 2 comprend un bras ou des portiques permettant à la tête d’application 3 de se déplacer selon au moins trois axes X, Y, Z. ce déplacement selon au moins trois axes permet d’utiliser les axes X et Y pour suivre le contour de l’objet à fabriquer alors que l’axe Z permet de régler en hauteur la tête d’application 3 pour superposer les couches C comme visible à la figure 3. La tête d’application 3 comprend une buse 30 par laquelle la matière, ici le mortier, est extrudée. Cette tête d’application est reliée à une pompe et un réservoir de matière.
Le dispositif de fabrication additive 1 comprend en outre une unité de commande (non représentée). Cette unité de commande est connectée à la structure 2 pour commander le déplacement de la tête d’application selon trois axes. L’unité de commande est également connectée à la tête d’application 3 et à l’ensemble pompe contenant afin de commander la pompe pour qu’elle puisse envoyer la matière, comme le matériau de construction, du réservoir vers la tête d’application 3. Ainsi, l’unité de commande gère le déplacement de la structure 2 et l’extrusion de matière afin que la matière puisse être extrudée à un endroit précis, avec une quantité précise.
Astucieusement selon l’invention, la tête d’application 3 comprend en outre des moyens de mesure de distance 4. Ces moyens de mesure de distance 4 sont agencés pour permettre de compenser le tassement du matériau déposé par le dispositif de fabrication additive.
Pour cela, les moyens de mesure de distance 4 sont agencés pour mesure la distance entre la tête d’application et la surface sur laquelle le matériau doit être déposé appelée aussi surface de fabrication. Les moyens de mesure de distance 4 comprennent au moins un capteur de distance 40 comme visible aux figures 5 et 6. Ce capteur de distance 40 est un capteur utilisant la technologie laser ou ultrasons ou toutes autres technologies pouvant être utiles comme infrarouge. Ce capteur de distance 40 est connecté à l’unité de commande du dispositif de fabrication additive 1 .
Ce capteur de distance 40 comprend ou est associé, optionnellement, à une unité de calcul permettant notamment une conversion analogique / numérique. Dans ce cas, l’unité de calcul est agencée entre ledit capteur de distance 40 et l’unité de commande.
La donnée représentative de la distance mesurée par le capteur de distance 40 est envoyée, optionnellement après avoir transiter par l’unité de calcul, à l’unité de commande qui traite cette donnée représentative de la distance mesurée. Le traitement de cette donnée représentative de la distance mesurée permet de générer une commande.
Plus particulièrement, le traitement de la donnée représentative de la distance mesurée par le capteur de distance 40 dépend de sa configuration. On entend par là que cela dépend du positionnement dudit capteur de distance 40 sur la tête d’application 3.
L’objectif des moyens de mesure de distance 4 est, en particulier, de mesurer la distance entre la sortie de la buse par laquelle le matériau est extrudé et la surface sur laquelle ledit matériau est déposé. Cette distance appelée distance de travail Dw est une distance qui est définie au préalable et qui correspond à l’épaisseur E de matériau déposé comme visible à la figure 4. Ainsi, en théorie, après un premier tour le long du contour de l’objet à fabriquer, une épaisseur E de matériau est déposée et donc la tête d’application est translatée selon l’axe Z d’une distance Dw, égale à l’épaisseur E de sorte que la même épaisseur E de matériau puisse ensuite être de nouveau déposée.
Or, suivant le positionnement du capteur de distance 40, la distance mesurée Dm par le capteur n’est pas forcement ladite distance Dw. Le capteur de distance 40 est positionné pour que la mesure soit faite à l’orthogonale de la surface de fabrication.
En effet, sur la figure 5, on peut voir une première configuration de position du capteur de distance. Cette configuration est idéale en ce que la distance mesurée Dm par ledit capteur de distance 40 est égale à la distance entre la sortie de la buse 30 et la surface sur laquelle le matériau est déposé.
Or, sur la figure 6, il est représenté une configuration dans laquelle la distance mesurée Dm par ledit capteur de distance 40 n’est pas égale à la distance entre la sortie de la buse 30 et la surface sur laquelle le matériau est déposé. En effet, le capteur de distance 40 est positionné en « retrait » de sorte que la distance mesurée Dm est égale à la distance entre la sortie de la buse et la surface sur laquelle le matériau est déposé additionnée de la distance De entre le capteur de distance 40 et la sortie de la buse 30.
Cette configuration de la figure 6 nécessite alors une étape de calcul dans laquelle la distance mesurée Dm par le capteur de distance 40 est amputée de la valeur de la distance entre le capteur de distance et la sortie de la buse. Cette valeur étant fixe, elle est préalablement calculée et mise en mémoire dans l’unité de commande.
La distance mesurée Dm par le capteur de distance 40 est alors comparée à la valeur de la distance de travail Dw souhaitée. Cette comparaison permet de déterminer la présence d’un tassement en hauteur. Si la valeur mesurée par le capteur de distance 40 est égale à la distance de travail Dw souhaitée alors l’unité de commande considère qu’il n’y a pas tassement et aucune mesure correctrice n’est engagée.
Si la valeur mesurée par le capteur de distance 40 est différente de la distance de travail Dw souhaitée alors l’unité de commande considère qu’il y a tassement et une mesure correctrice est engagée. Cette mesure correctrice consiste à calculer le tassement en faisant la soustraction de la valeur mesurée par le capteur de distance 40 avec la valeur Dw souhaitée. Comme le tassement à tendance à augmenter la distance entre la buse et la surface alors la valeur mesurée devrait être supérieure à la valeur Dw souhaitée. De cette soustraction, il en résulte une valeur de tassement Dt comme visible à la figure 8. Cette figure 8 montre en A, le dépôt de 3 couche, théoriques, avec une épaisseur sans tassement. En B, on peut voir le dépôt de 3 couches avec un tassement Dt. Cette valeur de tassement Dt est utilisée pour générer une commande de correction à la structure supportant la tête d’application.
Dans une première exécution, la commande de correction consiste en une commande de translation de la tête d’application selon l’axe Z. Cette translation de la tête d’application selon l’axe Z est telle qu’elle permet à ladite tête d’application de se déplace d’une distance Dt en direction de la surface de fabrication. On comprend alors que la tête d’application descend. En effet, comme le tassement signifie que la surface de fabrication est moins haute que prévu, alors il faut descendre la tête d’application pour compenser.
Une fois que la position de la tête d’application 3 par rapport à la surface de fabrication a été corrigée, le dépôt de matière peut être opérée c’est-à-dire que la matière avec être déposée alors que la tête d’application se déplace le long du contour de l’objet à fabriquer. Une fois la matière déposée le long de ce contour, une nouvelle translation selon l’axe Z de la valeur Dw est opérée et une nouvelle mesure de distance est faite afin de déterminer un éventuel tassement.
Selon une seconde exécution, le signal de commande de correction opère sur d’autres paramètres que la position selon l’axe Z. En effet, le dépôt de la matière par la tête d’application dépend de plusieurs paramètres comme la vitesse de déplacement de la tête d’application 3, la viscosité de la matière à déposer et du débit avec lequel ladite matière est extradée. Ainsi, le dépôt de la matière par la tête d’application 3 est réalisé avec une vitesse donnée, un débit donné et une viscosité donnée.
Dans cette seconde exécution, le signal de commande est tel qu’il permet à l’unité de commande d’agir sur la vitesse de déplacement de la tête d’application, et/ou sur la viscosité de la matière à déposer et/ou sur le débit de la matière. L’action sur un ou plusieurs de ces paramètres permet ainsi de compenser le tassement.
Par exemple, dans le cas de la vitesse, l’unité de commande va agir pour augmenter cette vitesse. A débit constant, une augmentation de la vitesse entraine moins de matière déposée et donc moins de poids. Comme le poids conditionne en partie le tassement, une diminution du poids entraine une diminution du tassement. Le raisonnement concernant le débit est similaire. En jouant sur le débit, on peut modifier la quantité de matière
Concernant la viscosité ou les propriétés rhéologiques, la compensation du tassement se fait en augmentant la viscosité. En effet, en étant plus visqueuse, la matière s’affaisse moins. Ce réglage de la viscosité peut être fait en ajoutant un agent chimique qui augmente cette viscosité.
Ainsi, le capteur de distance selon l’invention permet avantageusement de corriger tout tassement de sorte à obtenir une fabrication additive optimale.
Dans une première variante, les moyens de mesure de distance comprennent deux capteurs de distance 40 comme visible à la figure 7. Ces capteurs capteur de distance permettent d’avoir deux mesures de distance Dm1 , Dm2 et ainsi d’augmenter la fiabilité de la mesure en cas d’un problème sur un capteur. Ces deux capteurs peuvent être positionnées de sorte que les distances entre ledit capteur et la surface de fabrication de chacun soient identiques. Mais il est possible de les positionner pour que les distances entre ledit capteur et la surface de fabrication de chacun soient différentes.
Dans une seconde variante, les moyens de mesure de distance 4 sont utilisés pour, en outre, permettre de contrôle si le tassement est constant. En effet, il est possible que, selon le contour de la pièce à fabriquer, le tassement puisse être variable le long dudit contour de la pièce à fabriquer. Ainsi, la mesure de la distance peut se faire en différent points du contour, la tête d’application se déplaçant entre chaque mesure, ou sur la totalité dudit contour. Dans ce dernier cas, la mesure de distance est opérée en continue lors du déplacement de la tête d’application n avec une fréquence de mesure appropriée.
Etant donné que le contour de la pièce à fabriquer consiste en une série de coordonnées (x, y), il est possible de lier les mesures de distance opérées par ledit capteur de distance 40 afin des coordonnées. Cela permet ensuite, à l’unité de commande, de générer une commande de correction qui lie, pour lesdites coordonnées, une translation selon l’axe z adéquate.
Ainsi, après l’étape de dépôt de la matière le long du contour, la tête d’application est de nouveau déplacer le long dudit contour pour faire les mesures de distance.
Dans une autre variante, le capteur de distance 40 est utilisé pour le positionnement préalable de la tête d’application. En effet, la première couche de matière est déposée sur le sol ou la surface de base sur laquelle ledit objet est fabriqué. Cette surface de base étant stable, un tassement n’est pas possible mais l’utilisation du capteur de distance 40 peut être utile pour la calibration du dispositif de fabrication additive 1 . Cette calibration permet de comparer la distance entre la sortie de la buse et la surface de base après le positionnement de la tête d’application par la structure et l’unité de commande et la distance mesurée par le capteur de distance.
Dans une autre variante, les moyens de mesure de distance (4), tel que le capteur de distance 40, sont montés sur un système de rotation. Ce système de rotation permet audit capteur de distance d’être positionné sur 360° par rapport à la tête d’application comme visible à la figure 9. En effet, le but de ce montage sur un système de rotation est de permettre au capteur de distance 40 d’être positionné par rapport à la tête d’application de sorte que le capteur de distance soit placé dans le sens d'avancement de ladite tête d’application sans forcément que ce soit la tête d’application qui se mette en rotation comme illustré à la figure 9 dans laquelle o voit que, par rapport à un axe A, seul le capteur de distance est mis en rotation. Le système de rotation peut intégrer ou être associé à un détecteur de mouvement apte à déterminer le sens, la direction du mouvement de la tete d’application pour positionner le capteur de distance 40
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art.

Claims

Revendications
[revendication 1 .] Dispositif de fabrication additive (1 ) de matière comprenant une tête d’application (3) monté mobile selon 3 axes (x, y, z), ladite tête d’application comprenant une buse (30) par laquelle la matière, ayant une viscosité donnée, est extrudé, avec un débit donnée, sur une surface de fabrication, le déplacement de la tête d’application, à une vitesse donnée, est contrôlé par une unité de commande, caractérisé en ce que ladite tête d’application est muni de moyens de mesure de distance (4) agencés pour mesurer la distance entre la buse de tête d’application et la surface de fabrication et envoyer cette mesure de la distance entre la buse et la surface de fabrication vers ladite unité de commande pour détecter un tassement en hauteur de la matière déposée et générer une commande permettant de compenser ce tassement en hauteur de la matière.
[revendication 2.] Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la commande permettant de compenser le tassement modifie la vitesse de déplacement.
[revendication 3.] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la commande permettant de compenser le tassement modifie la viscosité du mortier.
[revendication 4.] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la commande permettant de compenser le tassement modifie le débit avec lequel la matière est extrudée.
[revendication 5.] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la commande permettant de compenser le tassement modifie la distance entre la tête d’application et la surface de fabrication.
[revendication 6.] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de mesure de distance comprenant au moins un capteur de mesure de distance (40).
[revendication 7.] Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un capteur de mesure de distance est agencé pour que sa distance avec la surface de fabrication soit égale à la distance entre la buse et la surface de fabrication.
[revendication 8.] Dispositif selon la revendication 6, dans lequel ledit au moins un capteur de mesure de distance est agencé pour que sa distance avec la surface de fabrication diffère de la distance entre la buse et la surface de fabrication.
[revendication 9.] Dispositif selon la revendication 8, dans lequel une valeur de distance entre le capteur de distance et la buse est mémorisée dans l’unité de calcul, cette valeur de distance entre le capteur de distance et la buse permettant à ladite unité de calcul de calculer la mesure de la distance entre la buse et la surface de fabrication à partir de la distance mesurée par le capteur.
[revendication 10.] Dispositif selon l’une des revendications 6 à 9, dans lequel ledit au moins un capteur de mesure de distance utilise la technologie infrarouge ou la technologie ultrason ou la technologie laser.
[revendication 11 .] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la distance mesurée entre la buse et la surface de fabrication est comparée à une valeur de référence et en ce que la commande permettant de modifier la position de la tête d’application dépend de cette comparaison.
[revendication 12.] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend en outre une structure (2) sur laquelle la tête d’application (3) est montée, ladite structure (2) rendant ladite tète d’application mobile.
[revendication 13.] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de mesure de distance (4) sont montés sur un système de rotation par rapport à ladite tête d’application.
[revendication 14.] Procédé de compensation d’une fabrication additive de matière, ladite fabrication additive de matière étant opérée par un dispositif de fabrication additive de matière selon l’une des revendications précédentes, ledit procédé consistant, après le dépôt de chaque couche de matière, à faire une mesure de distance et à envoyer cette mesure de distance à l’unité de calcul afin d’en extraire la distance entre la buse et la surface de fabrication, cette distance mesurée entre la buse et la surface de fabrication étant comparée à une valeur de référence afin de générer une commande compensant cette distance mesurée.
[revendication 15.] Procédé de fabrication d’un élément de construction ou d’une construction utilisant le dispositif de fabrication additive selon l’une des revendications 1 à 13 avec un matériau de construction.
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