FR3116013A1 - Nettoyage d’un élément optique d’un dispositif de fabrication additive - Google Patents

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Tiberiu Minea
Gilles Walrand
Charles Ballage
Vinicius ANTUNES
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Abstract

La présente invention concerne une machine (1) de fabrication additive, comprenant : - une enceinte (2) ; - une source de faisceaux (20) d’énergie configurées pour balayer sélectivement un lit de poudre (3a) et le consolider  ; - un élément optique (4) fixé dans l’enceinte (2) et réalisé dans un matériau transparent aux ondes électromagnétiques, l’élément optique (4) présentant une surface (5) sur laquelle un dépôt (7) issu d’une vaporisation du lit de poudre (3a) est susceptible de se former ; et - un système de nettoyage (8) de la surface (5) de l’élément optique (4) comprenant un générateur de plasma (11), le générateur de plasma (11) comprenant une électrode de puissance (9), placée en vis-à-vis d’une surface opposée (6) de l’élément optique, (4) et une électrode de masse (10) configurées pour générer un plasma (11) par couplage capacitif à proximité de la première surface (5). Figure pour l’abrégé : Fig. 2a

Description

Nettoyage d’un élément optique d’un dispositif de fabrication additive
DOMAINE DE L'INVENTION
L’invention concerne de manière générale le domaine du nettoyage d’un élément optique dans un environnement agressif conduisant à un dépôt d’une couche mince en surface, notamment métallique. La méthode proposée s’applique en particulier à la fabrication additive métallique par faisceau d’électrons ou encore la fusion sélective par laser à basse pression.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Plusieurs procédés de dépôt de couche mince existent actuellement. On pourra notamment citer, de manière non limitative, la fabrication additive sélective, l’évaporation sous vide par voie thermique ou par faisceau d’électrons, la pulvérisation, ou encore la fabrication additive métallique.
La fabrication additive haute énergie consiste à réaliser des objets tridimensionnels par consolidation de zones sélectionnées sur des strates successives de matériau pulvérulent (poudre métallique, poudre de céramique). Les zones consolidées correspondent à des sections successives de l'objet tridimensionnel. La consolidation se fait, couche par couche, par une fusion sélective totale ou partielle réalisée avec une source de consolidation. Cette source est classiquement une source de rayonnement (par exemple un faisceau laser de forte puissance) ou encore une source de faisceau de particules (par exemple un faisceau d'électrons - technologie dite EBM ou « Electron Beam Melting » selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée dans le domaine).
Dans les procédés de fabrication additive métallique, la vapeur, à l’état atomique ou sous forme d’amas d’atomes allant jusqu’à la poudre (également appelés « clusters » ou agrégats en français), est produite par la vaporisation de la surface sous l’effet de l’énergie apportée par le faisceau primaire (électrons ou laser) intense. Cette vapeur est essentiellement neutre, car le processus d’évaporation a lieu, en général, à l’équilibre thermodynamique.
La vapeur issue du solide chauffé ainsi constituée a une forte capacité à se déposer (condensation) sur tout matériau solide avec lequel cette vapeur entre en contact, et en particulier sur tous les métaux mais également sur les matériaux diélectriques (céramiques, verre, plastique, etc.) ou semi-conducteurs (silicium, germanium, arséniure de gallium, etc.).
Les dépôts qui en résultent sont particulièrement néfastes. Ils conduisent en effet à la formation, sur les éléments optiques à l’intérieur des enceintes de fabrication (lentilles, optiques de caméras, etc…) de couches minces qui peuvent la rendre opaque pour des longueurs d’ondes allant de l’ultraviolet à l’infrarouge lorsque l’épaisseur du dépôt dépasse 30 nm. La formation d’un dépôt est d’autant plus importante à basse pression car le libre parcours moyen des espèces est alors très grand, voir comparable avec les dimensions de l’enceinte de la machine.
Afin de nettoyer ces dépôts, lorsque la surface à nettoyer est en céramique, il est connu de mettre en œuvre des méthodes mécaniques de sablage ou de grenaillage. Toutefois, ces méthodes mécaniques ne peuvent pas être utilisées sur des verres transparents au rayonnement dans la mesure où elles génèrent des piqures et finissent pas dépolir le verre.
Il a également été proposé d’utiliser d'appliquer une solution chimique sur la surface à nettoyer, telle qu’une solution acide du type eau régale. Cette méthode chimique est très performante pour dissoudre les métaux sans attaquer le verre. Toutefois, elle est incompatible avec un traitementin situdans un environnement basse pression ou le vide, et plus généralement avec les procédés par voie sèche.
Un but de l’invention est de remédier aux inconvénients précités.
Un autre but de l’invention est de proposer une méthode de nettoyage d’un élément optique, qui puisse être mise en œuvre à basse pression, indépendamment du matériau constitutif de la surface, qui soit efficace et n’endommage pas la surface à nettoyer.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, une machine de fabrication additive, comprenant :
- une enceinte ;
- un plateau mobile placé dans l’enceinte et sur lequel est placé un lit de poudre ;
- une ou plusieurs sources de faisceaux d’énergie configurées pour balayer sélectivement le lit de poudre et le consolider ;
- un élément optique fixé dans l’enceinte et réalisé dans un matériau transparent aux ondes électromagnétiques, l’élément optique présentant une première surface sur laquelle un dépôt issu d’une vaporisation du lit de poudre est susceptible de se former et une deuxième surface, opposée à la première surface ; et
- un système de nettoyage de la première surface de l’élément optique comprenant un générateur de plasma, le générateur de plasma comprenant une électrode de puissance, placée en vis-à-vis de la deuxième surface de l’élément optique, et une électrode de masse configurées pour générer un plasma par couplage capacitif à proximité de la première surface.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de la machine de fabrication additive selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison :
- l’électrode de puissance est montée mobile par rapport à l’enceinte entre une configuration de nettoyage, dans laquelle l’électrode de puissance est positionnée en vis-à-vis de la deuxième surface et une configuration escamotée, dans laquelle l’électrode de puissance est décalée par rapport au dépôt ;
- la première surface de l’élément optique est au moins deux fois plus grande qu’une surface active de l’électrode de puissance, l’élément optique étant mobile par rapport à l’électrode de puissance ;
- l’électrode de puissance est fixe par rapport à l’enceinte ;
- la première surface de l’élément optique est au moins quatre fois plus grande que la surface active de l’électrode de puissance, lequel l’élément optique étant mobile en rotation autour d’un axe par rapport à l’électrode de puissance, l’électrode de puissance étant décalée par rapport à l’axe ;
- la machine de fabrication additive comprend en outre une enceinte de confinement du plasma positionnée du côté de la première surface de l’élément optique et montée fixe par rapport à l’électrode de puissance de sorte à confiner le plasma au niveau d’une zone de la première surface se trouvant face à l’électrode de puissance ;
- la machine de fabrication additive comprend en outre un piège magnétique monté, fixe ou mobile, par rapport à l’élément optique et positionné à proximité de la première surface.
- la machine de fabrication additive comprend en outre un adaptateur d’impédance configuré pour surveiller une impédance du générateur de plasma et, optionnellement, pour commander le générateur de plasma en fonction de l’impédance mesurée ;
- le générateur de plasma comprend un générateur radiofréquence et une surface utile de l’électrode de puissance est inférieure à une surface utile de l’électrode masse afin de générer une tension d’autopolarisation au niveau de l’électrode de puissance ; et/ou
- l’enceinte est reliée à la masse et sert d’électrode de masse.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose un système de nettoyage d’une machine de fabrication additive selon le premier aspect, comprenant un générateur de plasma, le générateur de plasma comprenant une électrode de puissance, configurée pour être placée en vis-à-vis de la deuxième surface de l’élément optique, et une électrode de masse configurée pour générer un plasma par couplage capacitif à proximité de la première surface.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du système de nettoyage selon le deuxième aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison :
le système de nettoyage comprend en outre un piège magnétique monté fixe ou mobile par rapport à l’élément optique et positionné à proximité de la première surface ;
- le système de nettoyage comprend en outre un adaptateur d’impédance configuré pour surveiller une impédance du générateur de plasma et, optionnellement, pour commander le générateur de plasma en fonction de l’impédance mesurée ; et/ou
- le générateur de plasma comprend un générateur radiofréquence et une surface utile de l’électrode de puissance est inférieure à une surface utile de l’électrode masse afin de générer une tension d’autopolarisation au niveau de l’électrode de puissance.
Selon un troisième aspect, l’invention propose un procédé de nettoyage d’un élément optique d’une machine de fabrication additive selon le premier aspect comprenant les étapes suivantes :
S1 : placement d’une électrode de puissance en vis-à-vis de la deuxième surface de l’élément optique ; et
S2 : alimentation de l’électrode de puissance de sorte à générer un plasma par couplage capacitif à proximité de la première surface de sorte à éroder le dépôt formé sur la première surface de l’élément optique.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du procédé de nettoyage selon le troisième aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison :
- le procédé comprend en outre les étapes suivantes : S3 : suivi d’une impédance du plasma ; et S4 : lorsqu’une variation de l’impédance dépasse un seuil prédéterminé, interruption de l’alimentation de l’électrode de puissance et/ou déplacement de l’un parmi l’électrode de dépôt et l’élément optique ;
- au cours de l’étape S1, l’électrode de puissance est déplacée par rapport à l’élément optique de sorte à la positionner au niveau du dépôt ;
- au cours de l’étape S1, l’élément optique est déplacé par rapport à l’électrode de puissance de sorte à positionner le dépôt au niveau de l’électrode de puissance ;
- l’élément optique est déplacé par rotation autour d’un axe ; et/ou
- l’élément optique présente une surface environ au moins deux fois plus grande qu’une surface active de l’électrode de puissance et l’élément optique effectue une fraction de tour à chaque déplacement, par exemple la surface de l’élément optique est quatre fois plus grande et l’élément optique effectue un quart de tour à chaque déplacement.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La illustre de façon schématique un exemple de réalisation d’un dispositif de fabrication additive conforme à un premier mode de réalisation de l’invention, le système de nettoyage étant en configuration escamotée pendant la fabrication additive ;
La illustre de façon schématique l’exemple de réalisation de la , le système de nettoyage étant en configuration de nettoyage ;
La est une vue de côté schématique d’un premier exemple de réalisation d’un dispositif de fabrication additive conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
La est une vue de dessus schématique d’un deuxième exemple de réalisation d’un dispositif de fabrication additive conforme au deuxième mode de réalisation de l’invention.
La est un organigramme représentant des étapes d’un exemple de réalisation d’un procédé de nettoyage conforme à l’invention.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Une machine de fabrication additive comprend une enceinte sous vide, sous vide primaire, ou à des pressions inférieures. Typiquement, la pression dans l’enceinte peut aller de 10-3à 10 mbar environ.
Classiquement, une machine 1 de fabrication additive comprend :
  • une enceinte 2 ;
  • un plateau mobile 30 placé dans l’enceinte 2 et sur lequel est placé un lit de poudre 3a;
  • une ou plusieurs sources de faisceaux 20 d’énergie commandées pour balayer sélectivement le lit de poudre 3a et le consolider ;
  • un réservoir d’alimentation de poudre ;
  • un outil, tel qu’une raclette ou un rouleau, qui se déplace en translation sur le lit de poudre pour étaler la poudre ; et
  • un élément optique 4, placé dans l’enceinte 2 ou dans une ouverture prévue dans une paroi de l’enceinte 2, entre la ou les sources de faisceaux 20 d’énergie et le lit de poudre 3a sur le plateau 30.
L’élément optique 4 est réalisé dans un matériau transparent aux ondes électromagnétiques et présente une première surface 5 placée en regard du lit de poudre 3a et une deuxième surface 6 opposée à la première surface 5. Lors de la vaporisation du lit de poudre 3a pendant la phase de consolidation, des particules 3b sont susceptibles de former un dépôt 7 sur la première surface 5 (ou « surface à nettoyer 5 ») de l’élément optique 4. Or, à terme, ce dépôt 7 indésirable peut rendre l’élément optique 4 opaque et bloquer la fabrication en empêchant le passage du faisceau 20 jusqu’au plateau 30 où se trouve le lit de poudre 3a. Généralement, la deuxième surface 6 (ou « surface propre 6 ») quant à elle se trouve du côté de la ou des sources de faisceaux 20 d’énergie.
Habituellement, dans une machine 1 de fabrication additive, l’élément optique 4 est en verre et est donc transparent aux ondes électromagnétiques dont la longueur d’onde correspond à celles de la lumière visible, des rayons infrarouges et des rayons ultraviolets. Par exemple, lorsqu’il est traversé par un faisceau laser, l’élément optique 4 doit offrir une transparence d’au moins 99,99% à la longueur d’onde de ce faisceau. Ceci n’est cependant pas limitatif, l’élément optique 4 pouvant être transparent pour des ondes électromagnétiques présentant toute autre longueur d’onde, comment par exemple les ondes radio ou encore radar. A titre d’exemple non limitatif, l’élément optique 4 peut comprendre du verre (SiO2) (qui est transparent au rayonnement visible), de la silice fondue, du quartz, des bromures de potassium (qui sont transparentes au rayonnement ultraviolet), du silicium, du germanium, du carbure de silicium (qui sont transparents au rayonnement infrarouge), des céramiques diélectriques (Al2O3, BN, ZrN, etc., qui sont transparentes aux ondes radio/radar).
L’élément optique 4 peut notamment être diélectrique, le cas échéant métallisé.
Afin de nettoyer l’élément optique 4, la machine 1 de fabrication additive comprend en outre un système de nettoyage 8 de la surface à nettoyer 5 de l’élément optique 4 comprenant un générateur de plasma 11. Le générateur de plasma 11 comprend à cet effet une électrode de puissance 9 placée en vis-à-vis de la surface propre 6 de l’élément optique 4 et une électrode de masse 10 qui sont configurées pour générer un plasma 11 par couplage capacitif à proximité de la surface à nettoyer 5.
De la sorte, un plasma 11 – c’est-à-dire un milieu constitué d’un mélange de molécules d’atomes et d’ions le plus souvent dans des états excités, ainsi que d’électrons, l’ensemble étant électriquement neutre et les particules ayant dans la majorité des cas une grande énergie cinétique – se développe à proximité de la surface à nettoyer 5 de l’élément optique 4 et érode le dépôt 7 présent sur cette surface. Il s’agit donc d’un nettoyage mécanique réalisé à l’échelle des atomes, des ions et des électrons et autres espèces activées par le plasma.
Le système de nettoyage 8 permet ainsi de nettoyer le dépôt 7 formé sur la surface à nettoyer 5 de l’élément optique 4, quelle que soit sa composition. En particulier, les dépôts 7 susceptibles d’être érodés par le plasma 11 peuvent comprendre l’un au moins des matériaux suivants : du métal, un composé métallique (tels que les oxydes et nitrures métalliques, séléniures, sulfures, etc.), un matériau à base de carbone (graphite, noir de carbone, carbone amorphe hydrogéné, le carbone adamantin, etc.), un matériau à base de silicium ou encore un composé III-V (tel le nitrure d’ammonium, le nitrure de bore ou encore l’arséniure de gallium).
De plus, un plasma 11 pouvant être créé sur une large gamme de pressions inférieures à la pression atmosphérique, le système de nettoyage 8 est compatible avec le vide secondaire comme le vide primaire et peut être mis en œuvre à des pressions comprises entre 10-3mbar et 10 mbar environ.
Il n’est en outre pas nécessaire de refroidir le système de nettoyage 8.
Dans une première forme de réalisation, et lors de la mise en œuvre du nettoyage ( ), l’électrode de puissance 9 est placée, à l’aide par exemple d’un système de translation ou rotation 17, contre la surface propre 6 de l’élément optique 4, c’est-à-dire en contact avec celle-ci. De la sorte, le plasma 11 se développe au niveau de la surface à nettoyer 5.
En variante, l’électrode de puissance 9 peut être placée à une faible distance de la surface propre 6 de l’élément optique 4. La distance entre l’électrode de puissance 9 et la surface propre 6 est alors choisie de sorte à garantir que le plasma 11 soit généré au niveau de la surface à nettoyer 5, et non au niveau de la surface propre 6. Par exemple, une distance maximale entre l’électrode de puissance 9 et l’élément optique 4 est au plus égale à 1 mm.
L’électrode de puissance 9 peut présenter toute forme adaptée pour le nettoyage de l’élément optique 4. A cet effet, l’électrode de puissance 9 peut être circulaire, parallélépipédique (par exemple rectangulaire), etc. et peut être plane ou courbe de sorte à épouser au mieux la taille et la forme de l’élément optique 4. De préférence, lorsque la surface à nettoyer 5 est plane, l’électrode de puissance 9 est également plane.
L’électrode de puissance 9 est réalisée dans un matériau conducteur électrique, tel que du métal et est isolée de la masse.
Le cas échéant, l’électrode de puissance 9 peut être placée dans une électrode de garde 12, telle qu’une gaine métallique, qui peut être flottante ou raccordée à la masse et est configurée pour accélérer les ions et permettre le bombardement du dépôt 7. L’électrode de garde 12 est dimensionnée de sorte qu’une distance entre l’électrode de garde 12 et l’électrode de puissance 9 soit la plus faible possible, afin que le plasma 11 se développe uniquement au niveau de la surface à nettoyer 5 de l’élément optique 4.
Le générateur de plasma 11 comprend en outre une unité de commande configurée pour contrôler une source de puissance électrique 13.
La source de puissance est configurée pour alimenter l’électrode de puissance 9 afin de former le plasma 11 avec une tension supérieure à plusieurs kV. Le cas échéant, la tension peut être bipolaire.
Dans une forme de réalisation, la source de puissance électrique 13 comprend l’un au moins parmi un générateur radiofréquence, un générateur haute fréquence et un générateur d’impulsions alternées. De la sorte, même lorsque le dépôt 7 qui se forme sur la surface à nettoyer 5 de l’élément optique 4 comprend un matériau métallique, le courant généré entre l’électrode de puissance 9 et l’électrode de masse 10 parvient à franchir le dépôt 7 lors des phases transitoires des excitations pour former le plasma 11 au niveau de la surface à nettoyer 5.
Le générateur de plasma 11 comprend également une source de gaz 14, configurée pour injecter un gaz dans l’enceinte 2 et permettre ainsi la génération du plasma 11. Dans une forme de réalisation, le gaz comprend un gaz rare (c’est-à-dire un gaz inerte ou du moins très peu réactif), typiquement comprenant l’un au moins des éléments suivants : l’argon, du néon, de l’hélium, du krypton ou du xénon, de sorte que le nettoyage du dépôt 7 est réalisé indépendamment de la nature chimique de matériau. Le plasma 11 est donc capable de nettoyer tout type de dépôt 7 sur la surface à nettoyer 5. Dans cette forme de réalisation, l’érosion du dépôt 7 est donc purement mécanique. En variante, le gaz peut comprendre un gaz moléculaire, par exemple comprenant l’un au moins des éléments suivants : oxygène, azote, chlore, fluore, etc. Dans ce cas, il est possible, selon la composition du dépôt 7, que le plasma 11 réagisse chimiquement avec le dépôt 7, ce qui peut accélérer l’érosion du dépôt 7 ou éventuellement la ralentir, sans toutefois l’empêcher.
On notera que, lorsque l’enceinte 2 comprend déjà un gaz, par exemple pour la réalisation du procédé de fabrication additive, le gaz utilisé pour la fabrication peut également être utilisé pour la génération du plasma 11. Dans ce cas, la source de gaz de la machine 1 de fabrication additive peut être utilisée comme source de gaz 14 du générateur de plasma 11. En variante, une source de gaz 14 distincte peut être ajoutée, par exemple pour injecter un gaz rare. Dans ce cas, la source de gaz 14 prend par exemple la forme d’une arrivée de gaz positionnée dans l’enceinte 2 à proximité de la zone à nettoyer de l’élément optique 4. Optionnellement, la machine 1 de fabrication additive comprend alors également une sortie de gaz, positionnée à proximité de la surface à nettoyer 5 et reliée à une pompe, afin d’aspirer le gaz injecté par la source de gaz 14 du générateur de gaz une fois le dépôt 7 érodé par le plasma 11.
Lorsque l’enceinte 2 est sous vide total ou partiel, une source de gaz 14 est alors ajoutée à la machine 1 de fabrication additive afin d’injecter le gaz à proximité de la surface à nettoyer 5 pour permettre la formation du plasma 11 et de l’aspirer une fois le nettoyage réalisé.
Dans tous les cas, le débit du gaz injecté est choisi en fonction de la pression initiale dans l’enceinte 2 de façon à minimiser le temps pour arriver à la condition optimale pour la création du plasma (plus le débit est rapide, plus le gaz éventuellement présent dans l’enceinte 2 est dilué).
L’enceinte 2 de la machine 1 de fabrication additive peut être métallique et joue le rôle de l’électrode de masse 10 dans la formation du plasma 11. Le système de nettoyage 8 ne comprend alors pas nécessairement d’électrode de masse 10, en plus de l’enceinte 2 métallique. En variante, lorsque l’enceinte 2 de la machine 1 de fabrication additive peut être réalisée dans un matériau diélectrique, par exemple en matière plastique : une électrode de masse 10 est alors placée dans l’enceinte 2, à proximité de la surface à nettoyer 5 de la machine 1.
Dans une forme de réalisation, la surface utile de l’électrode de puissance 9 est inférieure à la surface utile de l’électrode de masse 10. Par surface utile d’une électrode, on comprendra ici la surface de l’électrode qui n’est pas protégée par la contre-électrode, et par laquelle la puissance électrique appliquée peut se frayer un chemin vers la masse. Dans ce cas, le courant total mesuré étant fonction de la surface utile de l’électrode et de la densité de courant, une tension négative dite d’autopolarisation (‘self bias’ en anglais) et continue est auto-générée au niveau de l’électrode de puissance 9 lorsqu’un plasma de décharge se crée. Cette tension négative attire alors les ions positifs du plasma, induisant ainsi un faible bombardement ionique. Or, l’électrode de puissance 9 étant placée en vis-à-vis de l’élément optique 4, et de préférence contre ou à très faible distance de celui-ci, la tension négative permet d’accélérer les ions du plasma 11 et d’augmenter la vitesse d’érosion du dépôt 7.
Typiquement, lorsque l’enceinte 2 est utilisée comme électrode de masse 10, la surface de l’électrode de puissance 9 est faible en comparaison avec la surface de l’électrode de masse 10, de sorte qu’une tension d’autopolarisation est créée ce qui améliore l’efficacité du nettoyage physico-chimique par le plasma 11.
Optionnellement, le système de nettoyage 8 peut en outre comprendre un piège magnétique 15 afin d’augmenter l’efficacité d’érosion du dépôt 7 par le plasma 11. A cet effet, le système de nettoyage 8 peut par exemple comprendre des aimants permanents et/ou des électroaimants placés à proximité de la surface à nettoyer 5. Le champ magnétique ainsi généré n’étant pas homogène, le piège magnétique 15 peut éventuellement être déplacé par rapport à la surface à nettoyer 5, par exemple mis en rotation, de sorte à obtenir une érosion homogène du dépôt 7. Cette variante de réalisation peut notamment être avantageuse lorsque la vitesse de formation du dépôt 7 est supérieure à la vitesse d’érosion par le plasma 11.
Lorsque le dépôt 7 comprend un matériau conducteur électrique, le système de nettoyage 8 comprend en outre un adaptateur d’impédance 16 du circuit configuré pour assurer une charge résistive pour la source de puissance électrique 13, réduisant ainsi les pertes de puissance (puissance réfléchie). En effet, l’érosion complète du dépôt 7 sur la surface à nettoyer 5 s’accompagne d’un changement de l’impédance de l’ensemble formé par l’électrode de puissance 9, de l’élément optique 4, du dépôt 7 et du plasma 11. Par conséquent, le suivi de l’impédance permet de détecter un changement d’impédance de cet ensemble et donc l’érosion complète du dépôt 7, ce qui permet d’arrêter le processus de nettoyage et de préserver la fenêtre de l’action des ions qui pourraient l’endommager si le plasma 11 fonctionnait en permanence, même en l’absence de dépôt 7.
Optionnellement, l’adaptateur d’impédance 16 est configuré pour déterminer de manière automatique une variation de l’impédance qui dépasse un seuil prédéterminé et permet à l’unité de commande d’envoyer une consigne d’arrêt à la source de puissance électrique 13 de l’électrode de puissance 9 afin d’arrêter la génération du plasma 11.
Lorsque la source de puissance électrique 13 comprend un générateur radiofréquence, le générateur de plasma 11 comprend en outre nécessairement une unité de contrôle avec boucle de rétroaction sur le générateur radiofréquence. Avantageusement, cette unité de contrôle peut alors servir d’adaptateur d’impédance 16 afin de détecter les variations d’impédance et le cas échéant permettre à l’unité de commande de bloquer l’alimentation de l’électrode de puissance 9.
L’électrode de puissance 9 peut être montée mobile par rapport à l’élément optique 4 entre une configuration de nettoyage, dans laquelle l’électrode de puissance 9 est positionnée en vis-à-vis de la deuxième surface 6 ( ), au niveau du dépôt 7 à nettoyer, et une configuration escamotée, dans laquelle l’électrode de puissance 9 est décalée par rapport au dépôt 7 ( ) afin de permettre le bon déroulement de la fabrication additive (en libérant le passage pour le ou les faisceaux 20 d’énergie de la machine 1). Dans une forme de réalisation, le déplacement de l’électrode de puissance 9 est réalisé par un actionneur qui est contrôlé par l’unité de commande.
Dans cette forme de réalisation, la surface utile de l’électrode de puissance 9 peut être sensiblement égale à la surface à nettoyer 5 de l’élément optique 4. De la sorte, il n’est pas nécessaire de déplacer l’électrode de puissance 9 pendant la phase de nettoyage de la surface à nettoyer 5.
L’électrode de puissance 9 peut être décalée par rapport au dépôt 7 par translation suivant une direction parallèle à la surface propre 6 de l’élément optique 4 ( , suivant les flèches 17) ou par retrait, en espaçant l’électrode de puissance 9 de sorte à la placer à distance de l’élément optique 4. Le mouvement d’escamotage est en particulier choisi en fonction de l’espace disponible et de l’encombrement possible pour de la machine 1.
En variante, l’élément optique 4 peut être mobile par rapport à l’électrode de puissance 9, qui reste fixe par rapport à l’enceinte 2.
Afin de permettre un nettoyage en continu, en parallèle du dépôt 7 de couche par fabrication additive dans l’enceinte 2 de la machine 1, la surface propre 6 de l’élément optique 4 est au moins deux fois plus grande que la surface active de l’électrode de puissance 9. De la sorte, une partie de l’élément optique 4 peut être nettoyée pendant que l’autre partie de l’élément optique 4 est traversée par le ou les faisceaux 20 d’énergie (voir par exemple Figs. 2a et 2b).
Par exemple, l’élément optique 4 peut être monté mobile en rotation autour d’un axe X qui est sensiblement normal à la surface propre 6 de l’élément optique 4. Lorsque la surface à nettoyer 5 est propre, un actionneur peut alors faire tourner l’élément optique 4 autour de son axe X afin de placer la portion de l’élément optique 4, qui vient d’être nettoyée, face au(x) faisceau(x) 20 d’énergie, tandis que la portion qui était préalablement traversée par ce(s) faisceau(s) et dont la première surface 5 est recouverte au moins partiellement d’un dépôt 7 est amenée face à l’électrode de puissance 9.
Optionnellement, lorsqu’un gaz doit être injecté dans l’enceinte 2 pour générer le plasma 11, par exemple lorsque l’enceinte 2 est sous vide total ou partiel ou que le gaz utilisé lors du procédé de dépôt par fabrication additive est différent du gaz utilisé pour générer le plasma 11, le système de nettoyage 8 peut en outre comprendre une enceinte de confinement 18, logée dans l’enceinte 2 de sorte à être positionnée du côté de la surface à nettoyer 5 de l’élément optique 4 et configurée pour confiner le plasma 11 pendant l’étape de nettoyage. L’enceinte de confinement 18 peut notamment être montée fixe par rapport à l’électrode de puissance 9 de sorte à isoler le plasma 11 au niveau de la zone de l’élément optique 4 se trouvant face à l’électrode de puissance 9.
Par ailleurs, une paroi de séparation 19 peut être placée sur la surface propre 6 de sorte à séparer la portion de l’élément optique 4 qui est traversée par le(s) faisceau(x) 20 d’énergie de la portion de l’élément optique 4 qui est nettoyée par l’électrode de puissance 9. La paroi 19 est alors fixe par rapport à l’enceinte 2, et en particulier ne tourne pas avec l’élément optique 4.
Un exemple de réalisation est illustré en . Dans cet exemple de réalisation, la surface utile de l’électrode de puissance 9 est sensiblement égale à un quart de la surface de l’élément optique 4. Ici, l’élément optique 4 comprend un disque plan. La surface utile de l’électrode de puissance 9 peut donc être sensiblement plane et présenter, par exemple, une forme de disque dont le diamètre est sensiblement égal au rayon du disque ou d’un secteur de disque dont la surface est égale au quart de la surface de l’élément optique 4. Dans l’exemple illustré sur la , l’électrode est circulaire.
Lors du procédé de dépôt par fabrication additive, toute la première surface 5 de l’élément optique 4, qui se trouve du côté de la source de matériau est susceptible d’être recouverte par un dépôt 7. Cette première surface 5 est nettoyée de manière continue, par quart de surface. En particulier, à tout moment : un premier quart de surface 21 de l’élément optique 4 est placé face au(x) faisceau(x) 20 d’énergie recevant ainsi le dépôt 7 dû à l’évaporation produite par fabrication additive ; un deuxième quart de surface 22 de l’élément optique 4, qui est immédiatement adjacent au premier quart de surface 21, comprend un dépôt 7 sur la surface à nettoyer 5 ; un troisième quart de surface 23 de l’élément optique 4, qui est immédiatement adjacent au deuxième quart de surface 22, est en vis-à-vis de l’électrode de puissance 9 et, le cas échéant, de l’enceinte de confinement 18, de sorte qu’un plasma 11 érode un dépôt 7 formé sur sa surface à nettoyer 5 ; et un quatrième quart de surface 24 de l’élément optique 4, qui s’étend entre le troisième 23 et le premier quart de surface 21, vient d’être nettoyé par le plasma 11. Le deuxième quart de surface 22 est donc dans une zone d’attente de nettoyage tandis que le quatrième quart de surface 24 est dans une zone d’attente d’utilisation, avant de recevoir le(s) faisceau(x) 20 d’énergie. Les premier 21, deuxième 22, troisième 23 et quatrième 24 quarts de surface sont déplacés par quart de tour suivant une fréquence qui peut être régulière et qui est déterminée en fonction de la vitesse de formation du dépôt 7 sur la surface à nettoyer 5.
Une paroi de séparation 19 (ici, une paroi coudée) est en outre placée autour de la portion qui est traversée par le(s) faisceau(x) 20 d’énergie afin d’éviter qu’un dépôt 7 ne se forme dans les zones d’attente de nettoyage et d’utilisation. Sur la , la paroi de séparation 19 se trouve au niveau du premier quart du surface 21.
Le nettoyage et le dépôt 7 peuvent alors être réalisés comme suit.
Au cours d’une première étape, le premier quart de surface 21 est utilisé pour laisser passer le(s) faisceau(x) d’énergie 20 afin de réaliser une fusion sélective sur le lit de poudre 3 placé sur le plateau mobile 30. Lors de cette fusion, un dépôt 7 se forme sur la face 5 de la vitre 4. Le troisième quart de surface 23 se trouve face à l’électrode de puissance 9. Un plasma 11 est alors généré par le générateur de plasma 11, et éventuellement confiné dans l’enceinte de confinement 18, en vue d’éroder le dépôt 7 formé précédemment sur la surface à nettoyer (lorsque le troisième quart de surface 23 était en position de l’actuelle surface 21 et a laissé passer le(s) faisceau(x) d’énergie 20 pour une consolidation d’une couche de poudre en fabrication additive).
Au cours d’une deuxième étape, lorsque le dépôt 7 est complètement érodé dans le troisième quart de surface (par exemple lorsqu’un changement d’impédance supérieur au seuil est détecté) et est donc éliminé, l’unité de commande contrôle l’actionneur de sorte à faire tourner l’élément optique 4 d’un quart de tour. Le deuxième quart de surface 22 vient alors face à l’électrode de puissance 9 en vue de son nettoyage par le plasma 11 tandis que le premier quart de surface 21, dont la surface à nettoyer 5 est recouverte d’un dépôt 7, prend la place du deuxième quart de surface 22, entre l’électrode et la zone utile recevant le(s) faisceau(x) 20 d’énergie. On notera qu’à ce stade, le troisième quart de surface 23 est propre (dépourvu de dépôt 7) et vient en configuration d’attente avant utilisation, à la place du quatrième quart de surface 24 qui vient sous le(s) faisceau(x), au sein de la zone délimitée par la paroi 19. Les première et deuxième étapes sont alors réitérées plusieurs fois jusqu’à ce que le procédé de fabrication additive soit achevé.
On comprendra que la génération du plasma 11 et l’érosion peuvent être réalisées de manière continue, puisque l’élément optique 4 est mis en rotation dès que le dépôt 7 est éliminé de sa surface à nettoyer 5. Par ailleurs, si la vitesse d’érosion par le plasma 11 du dépôt 7 est égale à la vitesse de formation du dépôt 7, le procédé de fabrication additive peut également être réalisé de manière continue.
Le cas échéant, si la vitesse d’érosion du dépôt 7 est inférieure à la vitesse de formation du dépôt 7, la machine 1 de fabrication additive peut comprendre en outre un piège magnétique 15, placé dans l’enceinte de confinement 18, afin d’accélérer l’érosion du dépôt 7.
En variante, lorsque le dépôt 7 est complètement érodé, si la vitesse d’érosion du dépôt 7 est supérieure à la vitesse de formation du dépôt 7 sur la surface à nettoyer 5, l’unité de commande peut arrêter l’alimentation de la source de puissance électrique 13 jusqu’à ce que l’élément optique 4 soit tourné d’un quart de tour. Une fois l’élément optique 4 tourné, l’unité de commande peut commander l’alimentation de l’électrode de puissance 9 afin de générer un nouveau plasma 11 et nettoyer la surface à nettoyer 5 située dans le deuxième quart de surface 22 de l’élément optique 4.
De préférence, la rotation de l’élément optique 4 est séquentielle, de sorte que le dépôt 7 présente une épaisseur sensiblement uniforme.
Bien entendu l’exemple décrit n’est pas limitatif. On comprendra par exemple que la surface utile de l’électrode de puissance 9 peut être égale à une fraction de surface de l’élément optique 4 qui différente d’un quart. Typiquement, le système de nettoyage 8 peut également fonctionner si la surface utile de l’électrode est sensiblement égale à un tiers de surface de l’élément optique 4 et si la rotation se fait par tiers de tour (et non par quart de tour). De même, les surfaces 21, 22, 23, 24 peuvent être disposées de sorte à former un tronc de cône à facettes et présenter ainsi un angle entre elles. Ainsi, à titre d’ exemple, l’axe de rotation X peut être placé au sommet du tronc de cône et former un angle de 45° avec le système de nettoyage 8, qui est lui-même placé perpendiculairement à la direction des faisceaux 20 d’énergie.
Selon une autre variante encore, à la fois l’élément optique 4 et l’électrode de puissance 9 sont montés mobiles par rapport à l’enceinte 2.
L’unité de commande peut notamment comprendre un calculateur de type processeur, microprocesseur, microcontrôleur, etc., configuré pour exécuter des instructions et contrôler la source de puissance électrique 13 et, le cas échéant, les moyens de déplacement de l’électrode de puissance 9 par rapport à l’enceinte 2 et/ou les moyens de déplacement de l’élément optique 4 (typiquement, par mise en rotation) par rapport à l’électrode de puissance 9.
Le nettoyage d’un élément optique 4 d’une machine 1 de fabrication additive peut alors être réalisé conformément aux étapes suivantes :
S1 : placement de l’électrode de puissance 9 en vis-à-vis de la deuxième surface 6 de l’élément optique 4 ; et
S2 : alimentation de l’électrode de puissance 9 de sorte à générer un plasma 11 par couplage capacitif à proximité de la première surface 5 de sorte à éroder le dépôt 7.
Comme indiqué plus haut, l’étape S1 peut être réalisée soit en déplaçant l’électrode de puissance 9 par rapport à l’élément optique 4, qui est fixe, de sorte à la positionner face au dépôt 7 à éroder, soit en déplaçant l’élément optique 4 (par exemple par rotation) par rapport à l’électrode de dépôt 7. Dans une variante, à la fois l’électrode de dépôt 7 et l’élément optique 4 sont mobiles dans l’enceinte 2.
Par ailleurs, pour protéger l’élément optique 4, le procédé comprend en outre des étapes de suivi d’une impédance du plasma 11 (étape S3) et d’interruption de l’alimentation de l’électrode de puissance 9 lorsqu’une variation de l’impédance dépasse un seuil prédéterminé (étape S4) et/ou de déplacement de l’un parmi l’électrode de puissance 9 par rapport à l’élément optique 4.

Claims (20)

  1. Machine (1) de fabrication additive, comprenant :
    - une enceinte (2) ;
    - un plateau mobile (30) placé dans l’enceinte (2) et sur lequel est placé un lit de poudre (3a) ;
    - une ou plusieurs sources de faisceaux (20) d’énergie configurées pour balayer sélectivement le lit de poudre (3a) et le consolider ;
    - un élément optique (4) fixé dans l’enceinte (2) et réalisé dans un matériau transparent aux ondes électromagnétiques, l’élément optique (4) présentant une première surface (5) sur laquelle un dépôt (7) issu d’une vaporisation du lit de poudre (3a) est susceptible de se former et une deuxième surface (6), opposée à la première surface (5) ; et
    - un système de nettoyage (8) de la première surface (5) de l’élément optique (4) comprenant un générateur de plasma (11), le générateur de plasma (11) comprenant une électrode de puissance (9), placée en vis-à-vis de la deuxième surface (6) de l’élément optique, (4) et une électrode de masse (10) configurées pour générer un plasma (11) par couplage capacitif à proximité de la première surface (5).
  2. Machine (1) de fabrication additive selon la revendication 1, dans laquelle l’électrode de puissance (9) est montée mobile par rapport à l’enceinte (2) entre une configuration de nettoyage, dans laquelle l’électrode de puissance (9) est positionnée en vis-à-vis de la deuxième surface (6) et une configuration escamotée, dans laquelle l’électrode de puissance (9) est décalée par rapport au dépôt (7).
  3. Machine (1) de fabrication additive selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle la première surface (5) de l’élément optique (4) est au moins deux fois plus grande qu’une surface active de l’électrode de puissance (9), l’élément optique (4) étant mobile par rapport à l’électrode de puissance (9).
  4. Machine (1) de fabrication additive selon la revendication 3, dans laquelle l’électrode de puissance (9) est fixe par rapport à l’enceinte (2).
  5. Machine (1) de fabrication additive selon l’une des revendications 3 ou 4, dans laquelle la première surface (5) de l’élément optique (4) est au moins quatre fois plus grande que la surface active de l’électrode de puissance (9), lequel l’élément optique (4) étant mobile en rotation autour d’un axe (X) par rapport à l’électrode de puissance (9), l’électrode de puissance (9) étant décalée par rapport à l’axe (X).
  6. Machine (1) de fabrication additive selon l’une des revendications 3 à 5, comprenant en outre une enceinte de confinement (18) du plasma (11) positionnée du côté de la première surface (5) de l’élément optique (4) et montée fixe par rapport à l’électrode de puissance (9) de sorte à confiner le plasma (11) au niveau d’une zone de la première surface (5) se trouvant face à l’électrode de puissance (9).
  7. Machine (1) de fabrication additive selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant en outre un piège magnétique (15) monté, fixe ou mobile, par rapport à l’élément optique (4) et positionné à proximité de la première surface (5).
  8. Machine (1) de fabrication additive selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant en outre un adaptateur d’impédance (16) configuré pour surveiller une impédance du générateur de plasma (11) et, optionnellement, pour commander le générateur de plasma (11) en fonction de l’impédance mesurée.
  9. Machine (1) de fabrication additive selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle le générateur de plasma (11) comprend un générateur radiofréquence et une surface utile de l’électrode de puissance (9) est inférieure à une surface utile de l’électrode masse afin de générer une tension d’autopolarisation au niveau de l’électrode de puissance (9).
  10. Machine (1) de fabrication additive selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle l’enceinte (2) est reliée à la masse et sert d’électrode de masse (10).
  11. Système de nettoyage (8) d’une machine (1) de fabrication additive selon l’une des revendications 1 à 10, comprenant un générateur de plasma (11), le générateur de plasma (11) comprenant une électrode de puissance (9), configurée pour être placée en vis-à-vis de la deuxième surface (6) de l’élément optique (4), et une électrode de masse (10) configurée pour générer un plasma (11) par couplage capacitif à proximité de la première surface (5).
  12. Système de nettoyage (8) selon la revendication 11, comprenant en outre un piège magnétique (15) monté fixe ou mobile par rapport à l’élément optique (4) et positionné à proximité de la première surface (5).
  13. Système de nettoyage (8) selon l’une des revendications 11 ou 12, comprenant en outre un adaptateur d’impédance (16) configuré pour surveiller une impédance du générateur de plasma (11) et, optionnellement, pour commander le générateur de plasma (11) en fonction de l’impédance mesurée.
  14. Système de nettoyage (8) selon l’une des revendications 11 à 13, dans lequel le générateur de plasma (11) comprend un générateur radiofréquence et une surface utile de l’électrode de puissance (9) est inférieure à une surface utile de l’électrode masse afin de générer une tension d’autopolarisation au niveau de l’électrode de puissance (9).
  15. Procédé de nettoyage d’un élément optique (4) d’une machine (1) de fabrication additive selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
    S1 : placement d’une électrode de puissance (9) en vis-à-vis de la deuxième surface (6) de l’élément optique (4) ; et
    S2 : alimentation de l’électrode de puissance (9) de sorte à générer un plasma (11) par couplage capacitif à proximité de la première surface (5) de sorte à éroder le dépôt (7) formé sur la première surface (5) de l’élément optique (4).
  16. Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre les étapes suivantes :
    S3 : suivi d’une impédance du plasma (11) ; et
    S4 : lorsqu’une variation de l’impédance dépasse un seuil prédéterminé, interruption de l’alimentation de l’électrode de puissance (9) et/ou déplacement de l’un parmi l’électrode de dépôt et l’élément optique (4).
  17. Procédé selon l’une des revendications 15 ou 16, dans lequel, au cours de l’étape S1, l’électrode de puissance (9) est déplacée par rapport à l’élément optique (4) de sorte à la positionner au niveau du dépôt (7).
  18. Procédé selon l’une des revendications 15 à 17 dans lequel, au cours de l’étape S1, l’élément optique (4) est déplacé par rapport à l’électrode de puissance (9) de sorte à positionner le dépôt au niveau de l’électrode de puissance (9).
  19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel l’élément optique (4) est déplacé par rotation autour d’un axe (X).
  20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel l’élément optique (4) présente une surface environ au moins deux fois plus grande qu’une surface active de l’électrode de puissance (9) et l’élément optique (4) effectue une fraction de tour à chaque déplacement, par exemple la surface de l’élément optique (4) est quatre fois plus grande et l’élément optique (4) effectue un quart de tour à chaque déplacement.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1729550A2 (fr) * 2005-05-31 2006-12-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dispositif et procédé de protection d'un composant optique, en particulier dans un source à rayonnement EUV
WO2016094827A1 (fr) * 2014-12-12 2016-06-16 Velo3D, Inc. Systèmes d'asservissement pour l'impression en trois dimensions

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101649315B1 (ko) * 2015-01-28 2016-08-18 최대규 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1729550A2 (fr) * 2005-05-31 2006-12-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dispositif et procédé de protection d'un composant optique, en particulier dans un source à rayonnement EUV
WO2016094827A1 (fr) * 2014-12-12 2016-06-16 Velo3D, Inc. Systèmes d'asservissement pour l'impression en trois dimensions

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