FR3066519A1

FR3066519A1 - Dispositif permettant la creation d'un environnement de travail sous atmosphere controlee

Info

Publication number: FR3066519A1
Application number: FR1700543A
Authority: FR
Inventors: Etienne WILLMANN
Original assignee: EDER NUMERO 1
Current assignee: EDER NUMERO 1
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2018-11-23
Also published as: WO2018210934A2; FR3066413A1; WO2018210934A3

Abstract

Le dispositif de mise sous atmosphère contrôlée utilise un principe de parois gonflables permettant la création d'un environnement de travail sous atmosphère contrôlée comprenant : - des moyens permettant l'alimentation en gaz, des pompes, des parois se trouvant dans une structure rigide étanche ou constituant l'enveloppe de la structure dans ce cas, associée à des membranes gonflables structurantes, - un environnement de travail disposant de matériels, machines outils multi axes, machines multi axes permettant la construction additive de tous type de matériaux, machines d'usinage multi axes, bras robots permettant la réalisation de pièces de toutes tailles quelque soient les matériaux utilisés via des procédés additifs, mécano soudé, d'usinage, - un environnement de travail permettant l'utilisation de procédés et technologies utilisant un plasma d'arc, des procédés inductifs, de faisceau d'électron, de laser, de laser plus plasma, ainsi que des plasmas de préchauffe pour apport de matière.

Description

® DISPOSITIF PERMETTANT LA CREATION D'UN ENVIRONNEMENT DE TRAVAIL SOUS ATMOSPHERE CONTROLEE.

Le dispositif de mise sous atmosphère contrôlée utilise un principe de parois gonflables permettant la création d'un environnement de travail sous atmosphère contrôlée comprenant:

- des moyens permettant l'alimentation en gaz, des pompes, des parois se trouvant dans une structure rigide étanche ou constituant l'enveloppe de la structure dans ce cas, associée à des membranes gonflables structurantes,

- un environnement de travail disposant de matériels, machines outils multi axes, machines multi axes permettant la construction additive de tous type de matériaux, machines d'usinage multi axes, bras robots permettant la réalisation de pièces de toutes tailles quelque soient les matériaux utilisés via des procédés additifs, mécano soudé, d'usinage,

- un environnement de travail permettant l'utilisation de procédés et technologies utilisant un plasma d'arc, des procédés inductifs, de faisceau d'électron, de laser, de laser plus plasma, ainsi que des plasmas de préchauffe pour apport de matière.

L'invention concerne un dispositif permettant le contrôle d'un environnement gazeux dans ou autour d'une machine ou d'un ensemble de machines au sein desquelles se trouve(nt) de(s) procédé(s) de fabrication, fonctionnant séparément ou en association. Ces machines peuvent réaliser, par exemple :

De la fabrication additive utilisant des métaux (acier, inox, alu, tungstène et tous leurs dérivés) ou tout autre matériau pouvant être utilisé pour la fabrication additive dont les polymères, verre, céramique ou carbone par exemple.

La fabrication additive peut être utilisée pour fabriquer une pièce entière ou pour ajouter une fonctionnalité (ajout de matière) à une pièce ou un ensemble de pièces.

De l'assemblage mécano-soudé sur ces mêmes matériaux.

De l'usinage sur ces mêmes matériaux.

Des assemblages mécaniques de pièces existantes ou créées au sein de l'atmosphère contrôlée via la fabrication additive, l'usinage ou l'assemblage mécano-soudé.

Ces procédés et procédures peuvent être utilisés simultanément ou successivement dans tout ordre souhaité.

L'objectif de cette invention est de contrôler l'environnement gazeux d'une machine ou d'un ensemble de machines au sein desquelles se trouve(nt) un(des) procédé(s) de fabrication permettant la création d'une pièce ou objet fini simple ou complexe.

Les dispositifs permettent la création, via une(des) paroi(s) souple(s) et étirable(s) si besoin, étanche(s) ou dont la porosité est maîtrisée (ballons, enveloppes ou membranes par exemple), de créer rapidement un volume au sein duquel l'atmosphère est contrôlée. Ils permettent l'implantation, au sein de cette atmosphère contrôlée, d'un volume de travail dans lequel des machines-outils, bras robots, machines d'usinages, machines utilisant l’impression additive mono et/ou multi matériau(x) et mono ou multi-têtes d'impression, machines permettant l'assemblage mécano-soudé utilisant des contrôles optiques ou non ainsi que toute association d'autres procédés pouvant fonctionner ensemble.

Cette (ces) paroi(s) a(ont) une forme telle qu'elle(s) peut(peuvent) être gonflée(s) par apport de gaz.

L'invention propose trois dispositifs décrits ci-dessous et aux dessins annexés :

• Figure 1 : vue schématique du premier dispositif utilisant une structure rigide • Figure 2 : vue schématique du deuxième dispositif utilisant une structure en forme de tunnel • Figure 3 : vue schématique du troisième dispositif utilisant une structure en forme de cloche avec membrane d'étanchéité.

Premier dispositif

Le premier dispositif consiste en l'utilisation d'une ou plusieurs parois 1, définie(s) précédemment, positionnée(s) de manière optimale dans une structure rigide 3 (métallique par exemple) contenant une machine 2 ou un ensemble de machines 2 au sein desquelles se trouve(nt) de(s) procédé(s) de fabrication - Illustration en figure annexée 1 :

Le volume de construction 11 (ou permettant le travail à réaliser) se trouve au sein de cette structure rigide 3. Il est lui-même fermé et étanche avant le démarrage du dispositif permettant, sur demande, de remplacer l'environnement gazeux d'origine par un gaz spécifique 13.

Les parois 1, définies précédemment, permettent, grâce à leur gonflage, d'expulser, via des vannes dédiées 4 et 16, les gaz se trouvant dans la structure rigide 3 en venant s'appliquer le plus précisément possible sur les surfaces accessibles du volume de construction 11. La forme de la ou des paroi(s) 1, comme définies précédemment, pourra ou/et sera prédéfini afin d'épouser de manière optimale les formes accessibles au sein de ce volume de construction 11.

L'invention consiste au remplacement du gaz ambiant de l'environnement de construction 11, par un gaz ou une association de gaz fourni par une bouteille ou un rack de stockage 13, à l'aide d'une ou plusieurs paroi(s) 1, définie(s) précédemment. Les gaz introduits dans l'atmosphère contrôlée 11 peuvent être de l'argon, de l'hélium, du CO2, de l'O², de l'azote ou tous autres gaz ou assemblage de gaz quels qu'en soient l'association et les pourcentages d'assemblage. Le transport des gaz est effectué par des réseaux de tuyaux 9 dédiés à cet effet.

Le fonctionnement de la mise sous atmosphère contrôlée du volume 11 souhaité est le suivant :

1) Fermeture de manière étanche, de la structure rigide 3 au gaz extérieur.

2) Ouverture des vannes 4 et 16 permettant la sortie du gaz se trouvant dans le volume 11 devant être mis sous atmosphère contrôlée et mise en marche d'une pompe 15 permettant la mise en dépression du volume 11 si souhaité.

3) Ouverture de la ou des vanne(s) 7 permettant l'arrivée du ou des gaz à l'entrée de la ou des vanne(s) 5. Ouverture de la ou des vanne(s) 5 permettant le gonflage de la (des) paroi(s) 1, définies précédemment, avec un gaz ou une association de gaz 10 pouvant être identique à celui souhaité 13 dans le volume 11 devant être mis sous atmosphère contrôlée.

Le procédé permettra de définir, si besoin, une priorité de gonflage des paroi(s) 1, définie(s) précédemment, quel qu'en soit le nombre via les vannes 7 et 5.

Les vannes 7 et 5 permettant l'apport de gaz 10 aux parois 1, définie(s) précédemment, peuvent être successivement ouvertes puis fermées après gonflage si besoin. Le procédé de gonflage disposera d'un mécanisme 8 permettant de mesurer la pression se trouvant dans la ou les paroi(s) 1, définie(s) précédemment. Un mécanisme 14 de mesure de pression permettra de garantir la maîtrise de la pression se trouvant dans le volume de construction 11 lors de l'évacuation du gaz présent.

4) Suite au gonflage d'une ou des paroi(s) 1, définies précédemment, permettant le remplissage optimal du volume 11 devant être mis sous atmosphère contrôlée, un mécanisme permettra la fermeture de la vanne 4 en liaison avec le circuit de sortie du (des) gaz le rendant hermétique.

Dans le cas d'une mesure de pression 14 nécessaire au sein du volume 11, ce dernier sera rendu hermétique via la vanne 16 et 19 et la vanne 4 restera ouverte.

Ainsi, cette vanne 16 du dispositif en liaison avec l'environnement extérieur disposera d'un clapet anti-retour ou tout système extérieur empêchant le gaz extérieur d'entrer à nouveau dans le volume de construction 11. ⁵

5) Injection du gaz 13 souhaité dans le volume 11 devant être mis sous atmosphère contrôlée, à une pression légèrement supérieure à celle se trouvant dans la ou les paroi(s) 1, définies précédemment, préalablement gonflée(s). Les dispositifs 8 de mesure de pression des gaz permettent de vérifier cette différence de pression entre le volume 11 et les parois 1, définies précédemment. Dans le même temps, dégonflage des parois 1, définies

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135 précédemment, en garantissant que l'injection de gaz 13 soit faite avec une atmosphère légèrement supérieure ou positive par rapport à l'environnement extérieur du volume 11 devant être placé sous atmosphère contrôlée, via le dispositif 14 de mesure de pression.

Le gonflage/dégonflage des parois 1, définies précédemment, dispose d'une solution motorisée permettant de faire sortir et rentrer (ranger) chacune des parois 1, définies précédemment, dans un volume de protection dédié au sein du volume 11 où l'atmosphère doit être contrôlée.

Lors de leur utilisation, les paroi(s) 1, définies précédemment, sont sorties de manière motorisée de leur volume de protection pour être déroulées lors de leur gonflage et enroulée lors de leur dégonflage.

Au sein de chacune des paroi(s) 1, définies précédemment, se trouve un tube 51 souple dont l'extrémité est située au point le plus éloigné du point d'attache de la paroi 1, définie précédemment, une fois gonflée. Le tube transporte le gaz 10 et le diffuse dans la paroi 1, définie précédemment, lui permettant d'être gonflée par son extrémité et faciliter son déroulage. L'évacuation du gaz lors de l'enroulement de la ou des paroi(s), définies précédemment, se fait par le retour du gaz apporté précédemment dans la ou les paroi(s) 1, définies précédemment, via la(les) vanne(s) 5. Le retour du gaz peut se faire par la pompe à pression/dépression 17 ou/et via le moteur d'enroulement.

6) Un système 14 de contrôle de pression et un système 18 de détection de (non)présence du ou des gaz (non)souhaités se trouve à l'intérieur du volume de construction (ou/et au sein du circuit d'évacuation avant la vanne 16 à clapet anti retour de gaz, par exemple) permettant de s'assurer de la qualité de l'atmosphère souhaitée.

7) Selon demande (soit autant de fois que souhaité), répéter les étapes précédentes de mise sous atmosphère contrôlée intégrant le gonflage de la ou des paroi(s) 1, définies précédemment, placées dans le volume de construction 11. Il est aussi possible de déplacer le matériel se situant dans ce volume de construction et donc de brasser les gaz s'y trouvant, par toute méthode de brassage de gaz tel qu'un ventilateur par exemple. L'objectif de ces deux manœuvres est d'optimiser la qualité atmosphérique du volume de construction 11.

Si besoin, le gaz pourra être évacué vers l'extérieur du volume de construction 11 tout en préservant la pression positive, vis-à-vis du milieu extérieur, obtenue précédemment grâce à la réintroduction de gaz ou association de gaz souhaité 13.

L'objectif de cette étape est :

- obtenir un volume de fabrication 11 dont l'environnement gazeux correspond à celui souhaité.

- avoir l'ensemble des parois 1, définies précédemment, situées au sein du volume de fabrication 11, dégonflées.

8) Enroulement définitif des parois 1, définies précédemment, avant démarrage du/des processus ou du travail dans le volume de construction 11 libéré.

9) Un apport complémentaire de gaz 13 souhaité est réalisé si le contrôle de pression 14 révélait une baisse de celle-ci. Par ailleurs, le premier dispositif est utilisé en cours de construction si l'ensemble des paramètres de fonctionnement le permet.

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10) Démarrage du travail de construction et réalisation de celui-ci dans l'environnement souhaité en permettant aux gaz se trouvant dans le volume de construction 11 d'être filtrés (via le filtre 20) et réinjectés si besoin (grâce à l'ouverture de la vanne 19 et la fermeture de la vanne 16). Dans ce cadre, la pompe à dépression 15 est utilisée afin de générer le flux de gaz souhaité. Il est à préciser que la vanne d'arrivée de gaz 6 peut être montée sur la machine 2 ou ensemble de machines au sein desquelles se trouve(nt) de(s) procédé(s) de fabrication tel qu'un procédé de fabrication additive par exemple.

En effet, dans le cas des procédés de construction additive :

Le gaz est apporté par la buse à gaz s'il utilise un apport par plasma arc ou des procédés type TIG, MIG, MAG, force arc, STT, CMT, CMT Advance, A-TIG, TOPTIG ainsi que les procédés par apport direct de fil avec fusion et plus particulièrement les procédés utilisant une buse montée sur un bras multiaxes permettant la dépose d'un matériau fondu sur un substrat où il se solidifie.

L'énergie pour la fusion peut être apportée par les solutions comme Electron Beam Fabrication Free Form développée par la société Sciaky, Gas Métal Arc Welding développée par l'université de Cranfield University, la solution plasma NTiC développée par la société Norsk Titanium, la solution Ion Fusion Formation (IFF) développée par la société Honeywell et la solution utilisant la combinaison d'un arc électrique comme source de chaleur et de fil comme matière première appelée WAAM (Wire + Arc Additive Manufacture).

Les procédés laser tels que les apports directs de poudre avec fusion utilisent des gaz dans leurs fonctionnements comme : le Laser Métal Déposition (LMD), le Direct Métal Déposition (DMD), le Direct Laser Déposition (DLD), le Laser Engineered Net Shaping (LENS), le Laser Cladding et le Laser Déposition Welding and Powder Fusion Welding

Ce dispositif permet d'optimiser les procédés de fabrication additive à lit de poudre :

Les procédés métalliques sans fusion dont le volume de construction doit être sous atmosphère contrôlé comme le Métal Binder Jetting par exemple.

Les procédés sur lit de poudre avec fusion dont le volume de construction doit être sous atmosphère contrôlé comme le Laser Beam Melting (LBM) et le de Fusion par faisceau d'électrons (EBM) par exemple.

La technique du brevet enregistré sous le numéro d'enregistrement national 1557850, relatif au dispositif d'impression en trois dimensions utilisant des dispositifs inductifs et résistifs, peut être utilisée dans une atmosphère contrôlée dont le fonctionnement peut nécessiter une mise sous vide ou une atmosphère inférieure à 1 bar avant implantation de gaz souhaité.

Ainsi, elle sera associable aux technologies présentées ci-dessus afin d'optimiser les solutions d'apport par préchauffe du matériau déjà déposé par ce process de fabrication additive.

Le dispositif de mise sous atmosphère contrôlée peut être associé à des solutions additives par lit de poudre, projection de poudre ou apport de fil utilisant des associations de matériaux quelles soient successives ou mélangées à l'origine ainsi que des matériaux utilisant des fibres de renforcement quelque soient les matériaux et les types de fibres dont les fibres acier dans les aluminiums par exemple.

11) Suite à la finalisation de la construction ou réalisation souhaitée, injection de l'atmosphère extérieure à la machine dans le volume de construction 11 via la vanne 21 puis ouverture de la vannes 22 intégrant un système d'aspiration pour évacuation des gaz. Ainsi, le gaz ou association de gaz injecté préalablement est évacué vers l'extérieur de la structure 3 rigide

185 voire même vers l'extérieur du bâtiment via un système d'évacuation dédié.

Un autre processus d'évacuation des gaz est disponible. Suite à la finalisation de la construction ou réalisation souhaitée, gonflage d'une ou des parois 1, définies précédemment, dans le volume de construction 11 en aspirant et comprimant le gaz se trouvant dans le volume de construction 11 via la pompe à dépression/compression 15 , en gardant fermées les vannes 16 et 6 et en ouvrant la vanne 12 dans le même temps. De ce fait, le gaz se retrouvera stocké dans le dispositif de stockage 13 ou un dispositif de stockage dédié de manière à ne pas mélanger les gaz d'apport. Suite à cette étape, ouverture de la vanne 21 et mise en place du process.

Afin d'économiser le gaz utilisé, il est possible de créer un réseau de transfert des gaz entre les points de stockage 10 et 13 permettant ainsi d'utiliser le même gaz pour le gonflage des parois 1, définies précédemment, et le volume de construction 11. Afin d'y parvenir, une pompe à pression/dépression 17 est mise en place pour le transfert de gaz ou leur évacuation vers l'extérieur comme lors du dégonflage des parois 1, définies précédemment.

Deuxième dispositif

Illustration de ce deuxième dispositif en figure 2.

Dans ce deuxième dispositif, le même procédé que le premier dispositif est utilisé avec un système de multiples parois. Il permet un gonflage/dégonflage en plusieurs étapes.

• La/les première(s) paroi(s) défini(ssent) le volume de construction 11 sous atmosphère contrôlée disponible, elle(s) est(sont) appelée(s) « paroi(s) de volume de construction ». Elle(s) est (sont) étanche(s), en forme de tunnel ou toute autre forme permettant de d'obtenir un volume de construction.

• Les autres parois 30 servent de structure ou armature au volume de construction 11, elles sont appelées « parois structurantes » et sont gonflables via une araignée de tubes de gaz par exemple.

Dans ce cas, il n'y pas de structure rigide étanche 3 comme présenté dans le premier dispositif.

Les parois structurantes 30, pouvant aussi être appelées « armature pneumatique », sont gonflées à haute pression et sont solidaires de la paroi 31 de volume de construction soit par thermo-soudage, soit par fourreaux ou tout autre procédé permettant d'arriver au même résultat.

Une étanchéité avec le sol est obtenue grâce au troisième dispositif décrit ci-après, par thermosoudage, par collage ou tout autre procédé permettant cette mise en étanchéité.

La tenue en forme, au sol, de la structure gonflable peut être obtenue par différents principes comme :

• sangles, • piquage au sol, • collage, • rails coulissants permettant aux membranes structurantes d'être repoussées vers un seul point sans être dégonflées en réduisant la profondeur du volume de construction tout en gardant sa hauteur et sa largeur, • ou tout autre procédé de tenue en forme.

Une paroi structurante 30 est constituée d'une seule paroi pneumatique. L'utilisation de plusieurs parois structurantes 30 permet la mise en forme de la structure ou de plusieurs membranes dissociées et gonflées via une araignée de tubes d'apport de gaz. Cette solution permet de gonfler ou dégonfler la structure par étape. Un compresseur est, si besoin, raccordé aux parois structurantes 30 afin de préserver la pression souhaitée. Les parois structurantes 30 sont positionnées au dessus, entre ou en dessous de la /des paroi(s) 31 servant au volume de construction 11.

Ce système permet de disposer d'un volume de construction 11 non contraint par l'environnement extérieur. Des constructions sur une longue période ou sur le site final où se trouvera la pièce construite pourront alors être réalisées. Ce procédé est applicable pour la construction de maison ou toute autre application utilisant des procédés additifs et/ou robotiques de tous types. Il est à préciser par ailleurs que la ou les paroi(s) structurantes 30 gonflées peuvent être disposées à distance les unes des autres ou attachées les unes aux autres et donc séparées ou non afin de réduire les volumes de gaz utilisé et les coûts de construction de ce type de structure et de leur utilisation. Les gaz utilisés sont ceux utilisés dans l'enceinte du volume de construction ou tout autre gaz.

Ce deuxième dispositif est utilisé dans un espace couvert/fermé ou en extérieur, dont l'utilisation est, par exemple, la construction additive, l'usinage, le mécano-soudage.

Avant le gonflage nous pouvons préalablement implanter dans le volume de construction 11 l'ensemble des éléments nécessaires à la construction via une ou un ensemble de machines ou procédés de fabrication 2 tels que, par exemple, les machines-outils, bras robots, surface de construction, machines d'usinages, matériaux de construction et d'assemblage ainsi que tous autres matériels et matériaux utiles.

Le fonctionnement de la mise sous atmosphère contrôlée de l'environnement est le suivant :

1) Fermeture de la paroi 31 de volume de construction 11 où se trouve l'ensemble des machines, matériels et matériaux devant se trouver sous atmosphère contrôlée pour l'exécution du travail souhaité

2) Aspiration et/ou mise en dépression des gaz résiduels se trouvant dans la membrane de volume de construction puis injection du gaz souhaité jusqu'à validation de l'atmosphère contrôlée en utilisant les mêmes procédés que décrits ci-avant dans le premier dispositif.

3) Afin de permettre la tenue de la structure créée via le gonflage de la paroi 31 de volume de construction 11, gonflage des parois structurantes 30 attachées à la paroi de volume de construction 11. Les parois de structure 30 sont, au choix, gonflées, en simultané ou après la paroi de volume de construction 31, en fonction de la pression souhaitée dans le volume de construction 11.

4) Compte tenu du volume 11 important de construction/travail et de la présence de matériel dans l'enceinte d'origine, des gaz résiduels pourraient aisément y rester. Ainsi, si un problème relatif à la composition/qualité du (des) gaz au sein de l'enceinte de construction est rencontré, dégonflage de l'ensemble des parois et évacuation du (des) gaz présent(s) vers l'extérieur. Cette évacuation se fait de la même manière que décrit pour le premier dispositif, avec les deux possibilités à disposition.

Dans ce cas, regonflage de l'ensemble des parois (volume de construction 31 et structurante

30) permettant à nouveau la mise en forme du volume de construction 11 et de la structure souhaitée. Répétition des processus précédents de gonflage et dégonflage si besoin est afin de disposer de l'environnement optimal tel que souhaité. L'utilisation de l'ensemble des éléments du premier dispositif est à intégrer au deuxième dispositif.

5) Un système de contrôle de présence du (des) gaz non souhaité(s) se trouve à l'intérieur du volume de travail ou du circuit de recyclage des gaz, ce qui permet de s'assurer, à tout moment de la construction, de la qualité de l'atmosphère et de la pression positive vis-à-vis du milieu extérieur comme dans le premier dispositif.

6) Suite à la finalisation de la construction ou réalisation souhaitée, remplacement du gaz se trouvant dans le volume de construction 11 par l'atmosphère extérieure à la machine puis ouverture de l'enceinte de construction sans dégonflage de la membrane structurante afin de garder la forme du volume de travail

La paroi de construction 31 fait substitution à la structure 3 dite rigide, auquel cas, une ou plusieurs parois 1 peuvent être implantées dans le volume de construction 11 afin de générer une atmosphère contrôlée comme dans le premier dispositif. Le volume de construction 11 peut être créé en plusieurs étapes (gonflage non simultané des parois structurantes 30.

Le deuxième dispositif peut être raccordé à un ou des sas intégrant des portes permettant de rentrer si-besoin dans le volume de construction 11 sans le contaminer par des gaz extérieurs. Le sas reprend le processus du premier dispositif (avec une porte entre l'environnement extérieur et le sas et une seconde entre le sas et le volume de construction) ou des procédés utilisés usuellement pour entrer dans des enceintes de confinement, salles blanches par exemple.

Le deuxième dispositif peut intégrer une enceinte rigide de rangement des matériels se trouvant dans une atmosphère contrôlée comme celle souhaitée dans le volume de construction 11. Cette enceinte peut disposer du premier dispositif.

Troisième dispositif

Illustration de ce troisième dispositif en figure 3.

Le troisième dispositif utilise le principe d'une paroi 32 gonflable permettant à un système similaire à une cloche, sur lequel elle est attachée hermétiquement à la base, de générer une étanchéité avec la surface sur laquelle elle est posée. La cloche et sa paroi 32 d'étanchéité utilisent et intègrent l'ensemble des éléments du premier et du deuxième dispositif.

Le troisième dispositif met en œuvre le principe d'une paroi 32 gonflable rendant étanche, de l'environnement extérieur, un volume prédéfini permettant ainsi d'utiliser le premier et le second dispositif.

Le volume prédéfini peut être nommé cloche. Entre la cloche et la surface sur lequel elle peut être posée, une paroi 32 gonflable est positionnée et en permet l'étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur. La paroi 32 peut être remplacée par un joint en polymère dont le polytétrafluoroéthylène à lèvre ou non sur une surface dédiée à cet effet pour obtenir l'étanchéité.

Au sein de la cloche peut être positionné un ensemble d'axes motorisés et raccordés par réseau filaire avec l'extérieur. Le nombre d'axes peut être de 3, 4, 5, 6 ou plus si besoin. Ces axes peuvent être utilisés pour le déplacement :

• de toute solution permettant la construction par impression additive utilisant les procédés cités dans le premier dispositif, • de toute solution de mécano-soudé et assemblage mécanique, • de toute solution permettant l'usinage ou le fraisage ainsi que tous types de finitions de pièces, • de toute solution permettant la pose de peinture, • de toute solution permettant la vision de l'environnement en trois dimensions comme le scanner quelqu'en soit le type comme par exemple la lumière structurée, faisceau laser, assemblage de photos, photogrammétrie permettant le contrôle de la pièce en cours de fabrication ou pour la reconnaissance de celle-ci.

• de toute solution assemblée comme l'impression additive associée à l'usinage et la vision 3D de l'environnement dans la même cloche, par exemple.

La cloche peut être :

• déplacée mécaniquement par portique ou bras robot grâce à un système d'attache 33 dédié.

• posée sur une pièce existante ou en cours de construction.

Des axes complémentaires peuvent se trouver sous la cloche et interférer avec les axes et outils s'y trouvant. La cloche peut être attachée à la surface sur laquelle elle a été posée via les procédés cités dans le troisième dispositif.

Des compléments à ce procédé peuvent être apportés en utilisant des parois aux formes prédéfinies, gonflables ou non, permettant d'aller chercher les lieux les plus difficiles d'accès pour la paroi principale comme les parties les plus proches d'un bras robot, d'axes en déplacement, d'une machine d'usinage ou tous autres outils, matériels, armoires,... permettant la réalisation du travail souhaité.

Le gaz devant être contrôlé lors de son injection dans le volume de travail, peut être introduit en plusieurs étapes avant comme pendant le dégonflage des parois. Le gaz peut être insufflé dans un premier temps (avant dégonflage) dans les zones inaccessibles par le ou les dispositifs gonflés cités dans le paragraphe précédent et installés au sein même des machines 2 ou matériels se trouvant dans le volume ou l'enceinte de construction 11.

Informations concernant l'ensemble des dispositifs

Les dispositifs, consistants en l'utilisation d'une ou plusieurs paroi(s) 1 étanches ou poreuses, gonflables, sont associables quelques qu'en soit la configuration. Une structure rigide (premier dispositif) est associable à une (des) parois 1 gonflables structurantes (deuxième dispositif) et le troisième dispositif est associable au premier et au deuxième dispositif. Le principe du troisième dispositif est réalisable en utilisant le premier et le deuxième dispositif quelque en soit la forme dont les formes cubique, parallélépipédique, cylindrique, en forme de cloche.

La (les) paroi(s) 1 est (sont) étanche(s) ou poreuse()s. La porosité peut être prédéfinie permettant ainsi tout de même son gonflage. Le gaz passant à travers les pores de la paroi 1 permet d'aider, via sa poussée et la porosité de la paroi 1, d'évacuer les gaz non souhaités vers les vannes 4 et 16 qui, dans ce cas, seront les seules ouvertes. La sonde 14 permet, si besoin, de vérifier qu'il n'y a plus de gaz non souhaité dans le volume 11. Ceci permet aussi d'évacuer de l'atmosphère contrôlée et plus précisément des zones les plus contraintes un maximum de gaz non souhaité.

La ou les paroi(s) 1 utilisées peuvent disposer des caractéristiques précédemment présentés et être construites à partir des matériaux suivants :

• en toile oxford • en toile parachute enduite de PVC, • en toile enduite de PVC, • en PVC, • en latex, • en caoutchouc élastomère • en polyester enduit de PVC • ou tous autres matériaux permettant de respecter les contraintes du procédé.

Le gonflage, la mise en dépression et les transferts de gaz peuvent être réalisés en utilisant :

• la pression de la ou des bouteilles de gaz d'apport 13 et 10, • un ou plusieurs compresseur(s) ou pompe(s) à vide 15 et 17 qu'il(s) soi(en)t centrifuge(s) ou à piston(s), • des associations de vannes mécaniques et ou électrovannes 5,7, 6, 22, 21, 4, 19, 16 et 12 pouvant être robotisées ou non, permettant le transfert des gaz d'un environnement souhaité vers un autre. Ainsi, il est possible d'utiliser le gaz utilisé dans les parois 1 pour l'apporter directement dans le volume de construction 11.

Le procédé intègre des systèmes de contrôle 14 de l'atmosphère dans le volume de construction 11. Ils permettent la ou les mesures demandées quelque soit l'avancée du processus de préparation de l'environnement ou de fabrication. Les contrôles peuvent être robotisés et utiliser toutes les mécatroniques souhaitées. Ces systèmes de contrôle peuvent être par exemple :

• pastilles, • capteurs électrochimiques, • capteurs infrarouges, • capteurs de pression • toutes autres techniques

Le procédé intègre des systèmes de contrôle :

• de pression dans le volume de construction, dans les parois 1, dans le système d'arrivée des gaz ainsi que dans tout autre lieu permettant sa sécurisation (8,14) • d'humidité dans le volume de construction • composition de gaz dans le volume de construction 11 via le système 18, dans le système d'arrivée des gaz ainsi que dans tout autre lieu permettant l'amélioration de la qualité atmosphérique souhaitée du volume de construction 11.

Le principe d'utilisation de parois 1 gonflables intègre, si besoin, un ou des systèmes de rétraction ou d'enroulement automatique ou manuel des parois 1 quelque soit leur utilité (enveloppe et/ou structurante) permettant ainsi de réduire les contraintes d'utilisation du procédé. Ce principe est particulièrement adapté pour le deuxième dispositif pour la variation du volume à atmosphère contrôlée 11.

Le dispositif peut utiliser des sas permettant de disposer de plusieurs enceintes d'atmosphère contrôlée ou non différentes disposant de porte(s) permettant de passer d'un volume à un autre.

Le dispositif permet l'utilisation du brevet enregistré sous le numéro d'enregistrement national 1557850 en y intégrant des formes d'inducteur en forme de proue de bateau comme schématisé sur la figure 4. Cet inducteur peut être utilisé dans plusieurs positions :

La surface 45 de l'inducteur se trouve face au substrat à chauffer et le fil 41 descend au milieu de cette surface 45 pour un dépôt de matière.

La surface 47 permet quant à elle d'avoir une chauffe selon un angle choisi et donc de chauffer des zones plus difficiles d'accès en raison de la présence de couches de matière déjà posées et plus particulièrement s’insérer des zones de forme similaire ou identique avec un

410 angle égal ou supérieur.

La surface supérieure quand à elle est représentée par 44. La forme de proue permet d'utiliser l'inducteur sur un axe en faisant varier sa position 43 tout en gardant le process de fabrication additive viable. L'inducteur est monté sur des tuyaux 6 permettant ainsi l'arrivée d'énergie et le refroidissement. Le procédé fonctionne de la manière suivante :

415 L'inducteur préchauffe le substrat ainsi que le fil lors de sa descente. Le substrat et le fil ont le temps de monter en température et d'accumuler suffisamment d'énergie afin de rentrer en fusion lors de leur contact. Suite à la mise en contact, l'énergie apportée par l'inducteur permet la tenue en fusion du point de contact entre le fil et le substrat garantissant ainsi l'apport additif. Cet inducteur peut être associé à l'ensemble des procédés de fabrication additive fil avec fusion intégrant l'ensemble 420 des procédés MIG, TIG et plus particulièrement CMT advance en mode print par exemple.

Le dispositif peut être implanté dans des machines outil et d'usinage déjà existantes en les modifiant selon leur spécificité et dans des containers adaptés si-besoin pour l'utilisation additive, usinage, mécano-soudure et assemblage mécanique.

Claims

REVENDICATIONS

1) Dispositif consistant en l'utilisation d'une ou plusieurs paroi(s) 1 étanche(s) ou dont la porosité est prédéfinie, gonflable(s), positionnée(s) de manière optimale dans une structure rigide 3 et/ou gonflable structurante 30 et/ou en cloche sur lequel est attachée une paroi 32 gonflable à la base ou un joint en polymère dont le polytétrafluoroéthylène à lèvre ou non permettant l'étanchéité et le contrôle d’un environnement gazeux d'une machine 2 ou d'un ensemble de machines 2 au sein desquelles se trouve(nt) de(s) procédé(s) de fabrication, fonctionnant séparément ou en association.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle permet l'implantation, au sein d'une atmosphère contrôlée, d'un volume de travail 11 dans lequel des machines-outils, bras robots, machines d'usinages, machines utilisant l'impression additives mono et/ou multi matériaux et mono ou multi-têtes d'impressions, machines permettant l'assemblage mécano soudé utilisant des contrôles optiques et visualisation trois dimensions (comme, par exemple, le scanner quel qu'en soit le type comme par exemple la lumière structurée, faisceau laser, assemblage de photos, photogrammétrie) ou non ainsi que toute association d'autres procédés pouvant fonctionner.
3) Dispositif selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que la structure 3 rigide est elle même fermée et étanche lors du démarrage du dispositif permettant, sur demande, de remplacer l'environnement gazeux d'origine par un gaz spécifique 13.
4) Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que les parois 1 permettent, grâce à leur gonflage, d'expulser, via des vannes dédiées 4 et 16, les gaz se trouvant dans les structures des dispositifs en occupant l'ensemble du volume de construction 11.
5) Dispositif selon les revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce que les parois 1, prédéfinies poreuses et la porosité permettant tout de même le gonflage, permettent d'aider via leur poussée et leur porosité à évacuer les gaz non souhaités de l'atmosphère contrôlée dans les volumes les plus contraints.
6) Dispositif selon les revendications 1,2,3,4 et 5 en ce que la forme de la ou des paroi(s) 1 pourra ou/et sera prédéfinie afin d'épouser de manière optimale les formes de ce volume de construction 11.
7) Dispositif selon la revendication 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'au sein de l'environnement contrôlé, des techniques de soudage et de fabrication additive dont celle du brevet enregistré sous le numéro d'enregistrement national 1557850 seront associables. Le brevet enregistré sous le numéro d'enregistrement national 1557850 est associable aux technologies utilisant un plasma d'arc et plus particulièrement les technologies ou des procédés type TIG, MIG, MAG, force arc, STT, CMT, CMT Advance, A-TIG, TOPTIG ainsi que les procédés par apport direct de fil avec fusion et plus particulièrement les procédés utilisant une buse montée sur un bras multiaxes permettant la dépose d'un matériau fondu sur un substrat où il se solidifie ainsi que tout autre procédé de soudage ou de solution additive comme ceux utilisant un faisceau d'électron, de laser, de laser plus plasma d'arc tig, mag et mig , des plasmas de préchauffe pour apport de matière, ainsi que celle utilisant un laser avec une projection de poudre ou un apport de fil.

L’énergie pour la fusion peut être apportée par les solutions comme Electron Beam

Fabrication Free Form développée par la société Sciaky, Gas Métal Arc Welding développée par l'université de Cranfield University, la solution plasma NTiC développée par la société Norsk Titanium, la solution Ion Fusion Formation (IFF) développée par la société Honeywell et la solution utilisant la combinaison d'un arc électrique comme source de chaleur et de fil comme matière première appelée WAAM (Wire + Arc Additive Manufacture). Les procédés laser tels que les apports directs de poudre avec fusion comme le Laser Métal Déposition (LMD), le Direct Métal Déposition (DMD), le Direct Laser Déposition (DLD), le Laser Engineered Net Shaping (LENS), le Laser Cladding et le Laser Déposition Welding and Powder Fusion Welding sont aussi concernés tout comme les procédés métalliques sans fusion dont le volume de construction doit être sous atmosphère contrôlé comme le Métal Binder Jetting par exemple et les procédés sur lit de poudre avec fusion dont le volume de construction doit être sous atmosphère contrôlé comme le Laser Beam Melting (LBM) et le de Fusion par faisceau d'électrons (EBM) par exemple.
8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que La technique du brevet enregistré sous le numéro d'enregistrement national 1557850 sera associable aux autres technologies spécifiées dans la revendication 7 afin d'optimiser les solutions d'apport par préchauffe du matériau préalablement déposé par fabrication additive aux technologies utilisant un plasma d'arc telles que précisées ci-avant et utilisables dans une atmosphère contrôlée ou non pour des technologies de fabrication additive et/ou mécano-soudé et/ou soudage.
9) Dispositif selon la revendication 1, 2, 3 et 4 caractérisé en ce que le principe de la cloche est réalisable en utilisant le premier et le deuxième dispositif quelle qu'en soit la forme dont les formes cubique, parallélépipédique, cylindrique ou cloche par exemple.
10) Dispositif selon la revendication 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le principe d'utilisation de parois 1 gonflables intègre, si besoin, un ou des systèmes de rétraction et/ou d'enroulement automatique ou manuel des membranes quelque soit leur utilité (enveloppe et/ou structurante) permettant ainsi de réduire les contraintes d'utilisation du procédé.
11) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10 implanté dans des machines outil et/ou d'usinage déjà existantes en les modifiant selon leur spécificité et dans des containers adaptés si-besoin pour l'utilisation additive, usinage, mécano-soudure et assemblage mécanique.
12) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4 utilisant des sas permettant de disposer de plusieurs enceintes d'atmosphère contrôlée ou non différentes disposant de porte(s) permettant de passer d'un volume à un autre.
13) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 permettant le filtrage des gaz expulsés grâce à une aspiration via une pompe à pression/dépression et leur réinjection dans le système ou leur stockage dans les systèmes dédiés 10 et 13.
14) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3,4, 5, 6 permettant le contrôle de la pression, le taux d'humidité, la composition des gaz au sein du volume de construction 11 quelque soit l'avancée du processus de préparation de l'environnement ou de fabrication. Les contrôles peuvent être robotisés et utiliser toutes les mécatroniques souhaitées. Ces systèmes de contrôle peuvent être par exemple des pastilles, capteurs électrochimiques, capteurs infrarouges, capteurs de pression ou toute autre technique.
15) Dispositif selon la revendication 1, 5 consistant en l'utilisation de toile oxford, toile parachute enduite de PVC, toile enduite de PVC, PVC, latex, caoutchouc élastomère en polyester enduit de PVC ou tous autres matériaux permettant de respecter les contraintes du procédé pour la composition des parois 1.
16) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 permettant d'implanter préalablement dans le volume de construction 11 l'ensemble des éléments nécessaires à la construction via une ou un ensemble de machines ou procédés de fabrication 2 tels que, par exemple, les machinesoutils, bras robots, surface de construction, machines d'usinage, matériaux de construction et d'assemblage ainsi que tous autres matériels et matériaux utiles.
17) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 7 permettant la mise sous atmosphère contrôlée associée à des solutions additives par lit de poudre, projection de poudre ou apport de fil utilisant des associations de matériaux quelles soient successives ou mélangées à l'origine ainsi que des matériaux utilisant des fibres de renforcement quelque soient les matériaux et les types de fibres dont les fibres acier dans les aluminiums par exemple.
18) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 selon lequel l'inducteur préchauffe le substrat ainsi que le fil lors de sa descente. Le substrat et le fil ont le temps de monter en température et d'accumuler suffisamment d'énergie afin de rentrer en fusion lors de leur contact. Suite à la mise en contact, l'énergie apportée par l'inducteur permet la tenue en fusion du point de contact entre le fil et le substrat garantissant ainsi l'apport additif. Cet inducteur peut être associé à l'ensemble des procédés de fabrication additive fil avec fusion intégrant l'ensemble des procédés MIG, TIG et plus particulièrement CMT advance en mode print par exemple.