FR3095149A1

FR3095149A1 - Procédé d’obtention d’électrode pour électro- érosion

Info

Publication number: FR3095149A1
Application number: FR1904080A
Authority: FR
Inventors: Thomas Munch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2020-10-23

Abstract

Procédé de fabrication d’électrode pour usinage par électro -érosion par enfonçage consistant à produire une pièce par les techniques de fabrication additives de matériau à base de polymère ou de céramique (1) et à la recouvrir d’un revêtement (2) apte à permettre l’utilisation de l’électrode ainsi obtenue pour l’électro- érosion par enfonçage.

Description

Procédé d’obtention d’électrode pour électro- érosion

Domaine technique de l’invention : La présente invention concerne un procédé permettant d’obtenir des électrodes pour l’usinage par électro- érosion par enfonçage, sans usinage desdites électrodes, ou avec très peu d’usinage. Il permet également la copie d’électrode existante ou la fabrication d’électrode à partir d’un modèle, sans usinage, ou avec très peu d’usinage.

Etat de la technique: Les électrodes utilisées pour l’usinage par électro- érosion sont fabriquées à partir d’un bloc d’alliage de Cuivre, par enlèvement de matière sur des machines automatisées très coûteuses dont la programmation est longue et délicate.

Le prix des électrodes usinées est très élevé, en particulier quand elles ont des formes géométriques complexes. De plus, le procédé actuel génère une importante proportion de déchet de Cuivre.

Problème technique à résoudre : La présente invention a pour objet un procédé de fabrication des électrodes à partir d’un fichier de définition, qui utilise les techniques de fabrication additive de matériau à base de polymère ou de céramique, ne nécessitant pas, ou que très peu d’usinage par enlèvement de matière.

Description détaillée de l’invention revendiquée :

La présente invention consiste en un procédé de fabrication d’électrode en deux étapes :

La première étape consiste à fabriquer la forme (1) de l’électrode à partir d’un fichier de définition par fabrication additive de matériau conducteur non entièrement métallique, comme un polymère rendu conducteur par l’ajout de charge adaptée .

De tels techniques et matériaux sont bien connus des experts dans le domaine. Il pourra, par exemple s’agir de frittage par laser de poudre d’ABS chargée en Graphite, ou d’impression 3 D de PLA chargé Cuivre, ou toute autre technique de fabrication additive à partir d’un matériau conducteur non entièrement métallique, comme par exemple l’extrusion, la modélisation à jet multiple ou le procédé à lit de poudre et tête d’impression .

La deuxième étape consiste à revêtir tout ou partie de la forme (1) obtenue par un dépôt de Cuivre (2), d’alliage de Cuivre ou autre revêtement apte à permettre l’utilisation de l’électrode ainsi obtenue pour l’électro- érosion par enfonçage , comme, par exemple, un autre métal que le Cuivre ou autre alliage qu’un alliage de Cuivre, ou bien encore du Graphite ou un mélange à base de Graphite . Les techniques de revêtement sont bien connues des experts dans le domaine. Il pourra par exemple s’agir de dépôt électrolytique, ou tout autre technique, comme la pulvérisation cathodique, par exemple.

Il est également possible d’utiliser un polymère non conducteur, mais cela nécessitera la préparation des surfaces avant dépôt galvanique du revêtement ou le recours à la technique de projection cathodique, par exemple, ou bien le dépôt par réaction chimique d’une fine couche de métal servant de support conducteur au dépôt électrolytique.

De même, le matériau pour la fabrication additive pourra être un matériau à base de céramique, conducteur ou pas.

La technique de fabrication additive choisie par l’homme de métier pourra être l’une des techniques de fusion de lit de poudre, ou bien une technique basée sur le dépôt de matière fondue, ou une technique basée sur le jet de liant ou de matériau ou encore, par exemple, une techniques de polymérisation en cuve, comme la stéréolithographie, par exemple.

En utilisant un scanner 3D, il est facile de générer un fichier de définition à partir d’un modèle existant. Cela permet d’obtenir une électrode à partir d’un modèle ou d’une maquette.

Avantages de l’invention : L’invention présente ces avantages qu’elle permet d’obtenir une électrode pour électro- érosion par enfonçage à partir d’un fichier de définition en utilisant des techniques et équipements beaucoup moins couteux que les machines numériques d’usinage par enlèvement de matière utilisées actuellement.

Le procédé de fabrication est en comparaison avec les procédés de fabrication d'électrodes connues très simple et économique parce qu'il ne nécessite pas d’opérations d'usinage par enlèvement de copeaux. Il permet de plus d’économiser d’importantes quantités de Cuivre.

Un avantage supplémentaire est que les techniques utilisées par le procédé objet de la présente invention sont faciles à maitriser.

De plus, le procédé objet de la présente invention permet d’obtenir facilement et rapidement une électrode à partir d’un modèle ou maquette, grâce aux techniques de numérisation faisant appel à un scanner 3D.

Une lecture attentive de la description détaillée de l'invention se référant également aux dessins qui l'accompagnent, fait apparaître d'autres avantages de la présente invention.

Les dessins annexés illustrent l’invention :

présente la forme obtenue par fabrication additive, vue en coupe.

présente la forme obtenue par fabrication additive revêtue de Cuivre, vue en coupe.

Description détaillée d'au moins un mode de réalisation de l'invention :

Le fichier définissant entièrement l’électrode à réaliser est produit par l’homme de métier à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur. Les dimensions des formes qui feront l’objet du dépôt de Cuivre sont corrigées de l’épaisseur du dépôt. Ce fichier est généré dans un format compatible avec les imprimantes 3 D courantes, comme STL, par exemple.

Une imprimante 3 D, mise en œuvre par l’homme de métier, produit la pièce (1) qui sera recouverte de Cuivre pour former l’électrode. Le matériau utilisé est du PLA conducteur chargé en particules de Cuivre. Il se présente sous forme de filament qui sera extrudé pour former la pièce. Le niveau de précision de l’imprimante est choisi par l’homme de métier en fonction de la précision géométrique à obtenir pour l’électrode.

La pièce ainsi obtenue est ensuite recouverte de Cuivre (2) par dépôt électrolytique en utilisant une gamme de traitement adaptée, définie par l’homme de métier, comme, par exemple, une gamme utilisant un bain acide au sulfate de Cuivre.

L’épaisseur du dépôt de Cuivre est choisie par l’homme de métier pour permettre de réaliser les opérations d’électro -érosion dans les conditions définies par les experts dans le domaine, comme par exemple une épaisseur de 0,3 mm.

APPLICATIONS INDUSTRIELLES

Le procédé objet de la présente invention permet de réaliser facilement et à moindre coût les électrodes utilisées pour l’usinage par électro- érosion par enfonçage.

L’usinage par électro- érosion permet, par exemple, de d’usiner des empreintes pour les moules d’injection plastique ou les moules pour moulage en coquille d’Aluminium.

GLOSSAIRE (au sens du présent brevet)

ABS chargée en Graphite : Polymère Acrylonitrile Butadiène Styrène mélangé à des particules de Graphite en quantité suffisante pour le rendre conducteur d’élecricité.

Dépôt électrolytique: Technique permettant de déposer un métal sur un objet dont la surface est conductrice d’électricite. Cette technique utilise le principe de l’électrolyse pour appliquer au moyen d'un courant électrique continu, un dépôt métallique, à la surface d'un objet, le métal étant initialement sous forme de cations en solution dans un solvant.

Electro- érosion par enfonçage : L'électroérosion par enfonçage est un procédé d'usinage qui consiste à enlever de la matière dans une pièce en utilisant des décharges électriques, dans lequelle une électrode de forme complémentaire à la forme à usiner s'enfonce dans la pièce à usiner.

Fabrication additive : La fabrication additive, également appellée impression 3D, désigne les procédés de fabrications par ajout de matière, la plupart du temps assistés par ordinateur, à partir d’un fichier informatique définissant la pièce à obtenir.

Frittage par laser de poudre : Le frittage laser, également connu sous le nom frittage sélectif au laser est l’une des technologies d’impression 3D les plus polyvalentes et les plus couramment utilisées.

Gamme de traitement : Ensemble des opérations techniques nécessaire à l’obtention du dépôt.

Impression 3 D : Voir fabrication additive.

Maquette : Représentation partielle ou complète en trois dimensions d'un objet en projet ou existant.

Modèle : Représentation complète en trois dimensions d'un objet en projet, prototype.

PLA chargé Cuivre : Matière plastique d'origine végétale, à base d’Acide Polylactique mélangée à des particules de Cuivre en quantité suffisante pour le rendre conducteur d’élecricité.

Pulvérisation cathodique: Procédé de revétement métallique par décharge électrique entre deux électrodes et ionization d’un gaz. Le bombardement du metal à deposer par les ions émis arrache des ions métalliques qui vont se condenser sur le support plastique se trouvant dans la même enceinte, mise sous vide.

Scanner 3D : Technique de numérisation utilisant un laser.

Stéréolithographie : Ce procédé utilise le principe de photopolymérisation pour fabriquer des modèles 3D à partir d’une résine sensible aux rayonnement Ultra-Violet. Celle-ci est solidifiée par le passage d’un laser couche après couche.

Techniques de numérisation : Techniques permettant l’obtention d’un fichier numérique définissant les formes géométriques d’une pièce à partir de la pièce elle-même.

Usinage par enlèvement de matière : procédé de fabrication de pièces qui consiste à enlever de la matière de façon à donner à la pièce brute la forme et les dimensions voulues, à l'aide d'une machine-outil.

Claims

Procédé de fabrication d’électrode pour usinage par électro -érosion par enfonçage consistant à produire une pièce (1) [FIG. 1] par une technique de fabrication additive, à partir de matériau à base de polymère ou de céramique, et à la recouvrir d’un revêtement (2) [FIG. 2] apte à permettre l’utilisation de l’électrode ainsi obtenue pour l’électro- érosion par enfonçage.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par l’utilisation de Cuivre ou d’alliage de Cuivre comme revêtement apte à permettre l’utilisation de l’électrode ainsi obtenue pour l’électro- érosion par enfonçage.
Procédé selon la revendication (2) caractérisé par le dépôt électrolytique de Cuivre ou d’alliage de Cuivre.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par le dépôt électrolytique de tout métal, allié ou pas, autre que le Cuivre, comme revêtement apte à permettre l’utilisation de l’électrode ainsi obtenue pour l’électro- érosion par enfonçage.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par l’utilisation de Graphite ou de mélange à base de Graphite comme revêtement apte à permettre l’utilisation de l’électrode ainsi obtenue pour l’électro- érosion par enfonçage.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par l’utilisation de Polymère conducteur pour la production de la pièce par fabrication additive.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par l’utilisation de Polymère non conducteur pour la production de la pièce par fabrication additive.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par le dépôt par pulvérisation cathodique du revêtement apte à permettre l’utilisation de l’électrode ainsi obtenue pour l’électro- érosion par enfonçage.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par l’utilisation des techniques de fusion de lit de poudre, comme par exemple le frittage laser, pour la production de la pièce par fabrication additive.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par l’utilisation des techniques de dépôt de matière fondue, comme par exemple l’extrusion, pour la production de la pièce par fabrication additive.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par l’utilisation des techniques de polymérisation en cuve, comme par exemple la stéréolithographie, pour la production de la pièce par fabrication additive.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par l’utilisation des techniques de jet de liant ou de matériau, comme par exemple la modélisation à jet multiple ou le procédé à lit de poudre et tête d’impression, pour la production de la pièce par fabrication additive.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par l’obtention d’une électrode à partir d’un modèle ou d’une maquette, grâce aux techniques de numérisation faisant appel à un scanner 3D.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par l’obtention d’une électrode à partir d’une électrode existante, grâce aux techniques de numérisation faisant appel à un scanner 3D.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par le dépôt par réaction chimique du revêtement apte à permettre l’utilisation de l’électrode ainsi obtenue pour l’électro- érosion par enfonçage.
Procédé selon la revendication (1) caractérisé par le dépôt par réaction chimique d’une couche fine de métal servant de support conducteur au dépôt électrolytique du revêtement apte à permettre l’utilisation de l’électrode ainsi obtenue pour l’électro- érosion par enfonçage.