WO2017060600A1 - Procede de fabrication additive comprenant une etape de pressage isostatique a chaud - Google Patents

Procede de fabrication additive comprenant une etape de pressage isostatique a chaud Download PDF

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WO2017060600A1
WO2017060600A1 PCT/FR2016/052534 FR2016052534W WO2017060600A1 WO 2017060600 A1 WO2017060600 A1 WO 2017060600A1 FR 2016052534 W FR2016052534 W FR 2016052534W WO 2017060600 A1 WO2017060600 A1 WO 2017060600A1
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WO
WIPO (PCT)
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envelope
additive manufacturing
powder
isostatic pressing
manufacturing
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/052534
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English (en)
Inventor
Philippe JOVER
Daniel Cornu
Raphaël SALAPETE
Original Assignee
Safran Aircraft Engines
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Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines filed Critical Safran Aircraft Engines
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15—Hot isostatic pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/003—Pressing by means acting upon the material via flexible mould wall parts, e.g. by means of inflatable cores, isostatic presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to an additive manufacturing process of complex parts.
  • Additive manufacturing makes it possible to obtain parts having relatively complex geometries while avoiding the constraints linked for example to the use of a mold.
  • the additive manufacturing generally leads to a degree of anisotropy in the part produced which is unfavorable, especially for the mechanical properties of the part.
  • the present invention aims to remedy at least in part these disadvantages.
  • the subject of the invention is a method for manufacturing a part, the method comprising the following steps:
  • the envelope having a reduced volume of material relative to the total volume of material included in the envelope, the time required to manufacture the envelope is reduced compared to the time required to manufacture the solid part by additive manufacturing.
  • the possibility of producing a piece of complex geometry is retained.
  • the filling of the envelope with a powder or a mixture of powders, a liquid or a gas makes it possible to produce very varied parts, comprising for example empty volumes, zones having different densities, different materials. It is also conceivable to at least partially fill the envelope with electrical and / or electronic and / or mechanical and / or chemical systems. The envelope then protects its systems from the outside environment. Moreover, the use of several materials allows for example to obtain a part whose thermal expansion is zero and / or is controlled, or other physical properties such as conductivity. For example, tungsten wires may be provided in the envelope to provide a reheating function. It is also conceivable to insert piezoelectric compounds or materials. It is also conceivable to insert, in the envelope, vesicles comprising one or more chemicals, in the form of liquid and / or powder, for example to perform a chemical welding.
  • the hot isostatic pressing step cold isostatic pressing or vacuum densification isostatic pressing makes it possible to obtain parts that do not exhibit particular anisotropy or unwanted porosity.
  • the part may be partially or fully densified. It is thus possible to apply to the same piece several isostatic pressing steps at given temperatures. Thus, for example, if the part comprises three materials, it is possible to carry out two isostatic pressings.
  • the manufacture of the envelope may comprise the manufacture of a structure internal to the envelope.
  • the internal structure can allow to stiffen the room, to create material gradients or to create separate cavities within the envelope.
  • This internal structure can also be used to control the deformations of the part during the hot isostatic pressing step.
  • the internal structure may comprise a meshed internal structure.
  • the envelope manufactured by the additive manufacturing process may comprise at least two regions each having a different internal structure.
  • an envelope comprising for example a solid part and a part comprising an internal structure or a solid part and a hollow part or a combination of a solid part, a hollow part and of a part comprising an internal structure.
  • the envelope may also include two different internal structures.
  • the at least partial closure of the envelope can be achieved by additive manufacturing.
  • At least one cavity of the envelope may be filled with a powder different from the powder used for the envelope.
  • a non or hardly fusible material such as a metal alloy commonly designated by the trademark Astroloy TM, or a nickel-based metal alloy of the N18 type.
  • the method may comprise a step of machining the workpiece.
  • the workpiece can be machined so as to remove a given thickness of material corresponding to a thickness of the envelope and / or to a thickness greater than the thickness of the envelope.
  • the part may comprise a metal alloy and / or a ceramic material.
  • the piece may for example comprise a ceramic matrix reinforced with fibers.
  • the fibers may be carbon fibers, mineral fibers and / or biological fibers.
  • the part that can be envisaged to produce by means of the manufacturing process defined above is for example a container combining different properties between the envelope and the inside, the envelope having for example a holding at corrosion greater than that of the interior of the room, or better welding properties.
  • the interior may for example have a better structural strength and / or better thermal properties.
  • the envelope may be made of a material with or without a certain affinity with chemical species, for example, the envelope may be inert with respect to hydrogen.
  • the envelope can also be made of a material protecting radiation, such as electromagnetic radiation.
  • the part may also be a multi-material part allowing the mechanical anchoring of another element or allowing the welding of another element or to control the thermal gradient within the room or allowing a control of the deformation (fibrous materials or elastic structure for example).
  • gas / gas exchanger gas / liquid, gas / solid, liquid / solid, solid / solid or liquid / liquid.
  • the part may also have a structural function and have a mesh or porous internal structure to ensure active cooling by transpiration or effusion.
  • FIG. 1 to 4 illustrate the steps of a first embodiment of the manufacturing method
  • FIG. 15 is a perspective view of a part manufactured by the manufacturing method, showing a section of the part.
  • Figure 1 shows a sectional view of a part 10 after a first step of a manufacturing process.
  • An envelope 12 of the part 10 has been manufactured by an additive manufacturing process.
  • the additive manufacturing process can be a powder bed manufacturing method or an additive projection manufacturing process or any other additive manufacturing method.
  • This envelope 12 comprises a filling funnel 14 and an internal structure 16.
  • the internal structure 16 comprises a first region 18 in which the internal structure 16 is a solid internal structure 20 and a second region 22 in which the internal structure 16 is a mesh internal structure 24.
  • the solid internal structure 20 and the internal mesh structure 24 are made of the same material as the material of the envelope 12, for example a metal alloy commonly referred to by the trademark Inconel TM. Inconel is later referred to as an alloy based on iron alloyed with nickel and chromium.
  • the enlargement of the internal mesh structure 24 shows a structure having a three-dimensional network 26 of the material of the envelope 12 as well as an empty three-dimensional network 28.
  • the envelope 12 also comprises a cavity 30 which communicates with the filling funnel 14 and the empty three-dimensional network 28 of the internal mesh structure 24.
  • FIG. 2 represents the part 10 after filling the envelope 12, that is to say the empty three-dimensional network 28 of the internal structure 24, of the cavity 30 and the filling funnel 14, by a powder 32.
  • This powder 32 may or may not be of the same material as the material of the envelope 12, this powder may for example be a powder of titanium.
  • the part 10 also comprises a plug 34 disposed in the filling funnel 14 so as to close the envelope 12 before isostatic pressing, for example hot.
  • This plug may be an outer part attached to the casing 12, it may also be formed by welding the edges of the filling funnel 14 and / or by crushing the filling funnel 14 on itself or any other suitable technique.
  • Figure 3 shows the part 10 after a hot isostatic pressing step during which the titanium powder has been densified.
  • Figure 4 shows the part 10 after a machining step during which the envelope 12 has been removed.
  • Part 10 can also be densified by cold isostatic pressing and / or vacuum densification isostatic pressing. It will then generally be desirable to subject the part to heat treatment.
  • the part 10 comprises three regions: the first region 18 having the full internal structure 20 in Inconel, the second region 22 having the three-dimensional network 26 in Inconel is a three-dimensional titanium network. and the third region 36 having a solid internal structure 38 of titanium.
  • the part 10 comprises two different materials which are intimately connected to one another through the second region 22 having two networks. three-dimensional intimately interconnected.
  • the second region having the two closely interconnected three-dimensional networks could not have been obtained using additive manufacturing alone or hot isostatic pressing alone.
  • the production time of the part 10 is reduced because only the Inconel part is produced by the additive manufacturing process.
  • Figures 5 to 14 illustrate different stages of a second embodiment of the method of manufacturing a part 10.
  • the envelope 12 of the part 10 is manufactured by an additive manufacturing process, for example on a bed of powder. Also, as the envelope 12 is made from the powder of the powder bed, the envelope 12 is also filled with the same powder. The manufacturing steps of the envelope 12 by the process of additive manufacturing and filling of the envelope 12 are therefore simultaneous.
  • the casing 12 comprises an internal structure 16 formed of a cylindrical partition 38 present over the entire height of the casing 12. This cylindrical partition 38 is in the extension of the filling funnel 14.
  • the cylindrical partition 38 defines in the casing 12 a first cavity 40 and a second cavity 42 disposed around the first cavity 40. The first cavity 40 is thus in communication with the filling funnel 14.
  • the envelope 12 also comprises a secondary filling chimney 40 which is in communication with the second cavity 42.
  • the circular partition 38 may have a diameter greater than that of the filling funnel 14 and / or have another shape that may be different from a regular shape.
  • FIG. 6 represents the step during which the envelope 12 of the powder coming from the powder bed is emptied.
  • the two cavities 40, 42 are emptied.
  • Each cavity 40, 42 may be filled with a powder or a mixture of powders, a liquid or a gas. It is also conceivable to insert an electromechanical system in one of the cavities 40, 42 and then fill it with a powder or a mixture of powders, a liquid or a gas. Each cavity 40, 42 may be filled with materials of different nature.
  • FIG. 8 represents the part 10 in which the cavity 42 has been filled with a first powder 46 by the secondary filling chimney 44.
  • FIG. 9 represents the part 10 in which the secondary filling chimney 44 has been closed by a first plug 48 before a first step of hot isostatic pressing. The envelope 12 is thus partially closed.
  • this first cap 48 may be an outer part attached to the casing 12, it may also be formed by welding the edges of the secondary filler pipe 44 and / or by crushing the secondary filling funnel 44 on itself or any other suitable technique.
  • Figure 10 shows the part 10 after densification of the first powder 46 by hot isostatic pressing. Since the filling funnel 14 has not been closed, the pressure applied to the workpiece 10 during the hot isostatic pressing step is also applied to the first powder 46 on the side of the first cavity 40 of the workpiece 10. An isotropic densification of the first powder 46 is thus obtained.
  • FIG. 11 after the first hot isostatic pressing step, the first cavity 40 is filled with a second powder 50 by the filling funnel 14.
  • FIG. filling 14 was closed by means of a second plug 52, similar to the first plug 48, and this, prior to the second step of hot isostatic pressing.
  • Figure 13 shows the part 10 after the second hot isostatic pressing step during which the second powder 50 has been densified.
  • FIG. 14 shows the part 10 after machining the filling funnel 14 and the secondary filling funnel 44.
  • the part 10 comprises the envelope 12 made in the material of the powder bed and a solid cylinder corresponding to the volume of the first cavity 40. This solid cylinder is produced in the material of the second powder 50.
  • the part 10 also comprises an annular section volume made in the material of the first powder 46. This annular section volume is interposed between the casing 12 and the solid cylinder.
  • FIG. 15 represents a part 10 obtained by additive manufacturing of the envelope 12, the envelope 12 comprising a structure internal mesh 24 having a three-dimensional network 26 and a two-dimensional vacuum network 54 which has been filled with a different powder or not powder powder bed.
  • the envelope 12 of the part 10 has been shown in Figures 1 to 15 in the form of a cylinder, it is understood that the envelope may be more complex shape, for example have the shape of a turbine blade or a crankcase. It is the same for the cylindrical partition 38. It is also understood that the cylindrical partition is shown centered with respect to the envelope 12, it may not be.
  • the envelope 12 could also include a plurality of internal partitions each defining a separate cavity.
  • the meshed structures may be regular or have a gradient, that is to say for example that the thickness of the three-dimensional network structure produced by additive manufacturing may change from one area to another of the mesh internal structure. It is thus possible to produce parts comprising gradients of materials.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce (10) à partir de poudre qui comprend une étape de fabrication d'une enveloppe (12) de la pièce (10) par un procédé de fabrication additive, une étape de remplissage de l'enveloppe (12) et une étape de pressage isostatique de la pièce (10).

Description

PROCEDE DE FABRICATION ADDITIVE COMPRENANT UNE ETAPE DE PRESSAGE ISOSTATIQUE A CHAUD
[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication additive de pièces complexes.
[0002] La fabrication additive permet d'obtenir des pièces ayant des géométries relativement complexes en s'affranchissant des contraintes liées par exemple à l'utilisation d'un moule.
[0003] Cependant, ces procédés de fabrication sont encore limités par le temps de fabrication requis qui est long, par les coûts de fabrication élevés ainsi que par le volume réduit des pièces qui peuvent être produites.
[0004] De plus, la fabrication additive entraîne généralement un degré d'anisotropie dans la pièce produite ce qui est défavorable, notamment pour les propriétés mécaniques de la pièce.
[0005] En outre, la fabrication de pièces comportant plusieurs matériaux différents reste relativement complexe, tant en fabrication additive qu'en fabrication traditionnelle.
Objet et résumé de l'invention
[0006] La présente invention vise à remédier au moins en partie à ces inconvénients.
[0007] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- fabrication d'une enveloppe de la pièce par un procédé de fabrication additive ;
- remplissage de l'enveloppe ;
- pressage isostatique de la pièce.
[0008] L'enveloppe ayant un volume de matière réduit par rapport au volume total de matière compris dans l'enveloppe, le temps requis pour fabriquer l'enveloppe est réduit par rapport au temps requis pour fabriquer la pièce pleine par fabrication additive. Cependant, on conserve la possibilité de réaliser une pièce de géométrie complexe. Selon la pièce que l'on souhaite obtenir et/ou les matériaux utilisés, on pourra s'orienter par exemple vers un procédé de fabrication additive sur lit de poudre ou par projection.
[0009] Le remplissage de l'enveloppe avec une poudre ou un mélange de poudres, un liquide ou un gaz permet de réaliser des pièces très variées, comprenant par exemple des volumes vides, des zones présentant des densités différentes, des matières différentes. On peut également envisager de remplir au moins partiellement l'enveloppe avec des systèmes électriques et/ou électroniques et/ou mécaniques et/ou chimiques. L'enveloppe protège alors ses systèmes de l'environnement extérieur. Par ailleurs, l'utilisation de plusieurs matériaux permet par exemple d'obtenir une pièce dont la dilatation thermique est nulle et/ou est contrôlée, ou d'autres propriétés physique comme la conductivité. On peut par exemple disposer des fils de tungstène dans l'enveloppe afin d'assurer une fonction de réchauffage. On peut également envisager d'insérer des composés ou des matériaux piézoélectriques. On peut aussi envisager d'insérer, dans l'enveloppe, des vésicules comprenant un ou plusieurs produits chimiques, sous forme de liquide et/ ou de poudre, par exemple pour réaliser un soudage chimique.
[0010] L'étape de pressage isostatique à chaud, le pressage isostatique à froid ou le pressage isostatique de densifïcation sous vide permet quant à elle d'obtenir des pièces qui ne présentent notamment pas d'anisotropie ou de porosité non désirée. Selon les conditions de température du pressage isostatique, la pièce peut être partiellement ou totalement densifiée. On peut ainsi appliquer à une même pièce plusieurs étapes de pressage isostatique à des températures données. Ainsi, par exemple, si la pièce comporte trois matériaux, on peut envisager de réaliser deux pressages isostatiques.
[0011] La fabrication de l'enveloppe peut comporter la fabrication d'une structure interne à l'enveloppe.
[0012] On peut profiter de la grande versatilité de formes pouvant être réalisé par fabrication additive pour créer dans l'enveloppe une structure interne qui peut permettre de rigidifier la pièce, de créer des gradients de matériau ou de créer des cavités distinctes au sein de l'enveloppe. Cette structure interne peut également permettre de piloter les déformations de la pièce lors de l'étape de pressage isostatique à chaud. [0013] La structure interne peut comprendre une structure interne maillée.
[0014] On peut ainsi réaliser une pièce comportant deux matériaux différents présentant chacun un réseau tridimensionnel, les deux réseaux tridimensionnels étant intimement entrelacés.
[0015] L'enveloppe fabriquée par le procédé de fabrication additive peut comporter au moins deux régions présentant chacune une structure interne différente.
[0016] On peut ainsi envisager de fabriquer par fabrication additive une enveloppe comprenant par exemple une partie pleine et une partie comprenant une structure interne ou une partie pleine et une partie creuse ou une combinaison d'une partie pleine, d'une partie creuse et d'une partie comprenant une structure interne. L'enveloppe peut également comprendre deux structures internes différentes.
[0017] Préalablement au pressage isostatique, on peut fermer au moins partiellement l'enveloppe.
[0018] Ainsi, on peut choisir de densifier uniquement la partie de la pièce comprise dans la partie fermée de l'enveloppe.
[0019] La fermeture au moins partielle de l'enveloppe peut être réalisée par fabrication additive.
[0020] Préalablement au remplissage de l'enveloppe, on peut vider l'enveloppe de la poudre non fusionnée pendant la fabrication additive.
[0021] On peut ainsi créer des cavités au sein de l'enveloppe.
[0022] Au moins une cavité de l'enveloppe peut être remplie avec une poudre différente de la poudre utilisée pour l'enveloppe.
[0023] On peut ainsi former des pièces comprenant plusieurs matériaux différents.
[0024] On peut également envisager de remplir la ou les cavités avec un matériau non ou difficilement fusionnable, tel qu'un alliage métallique communément désigné par la marque déposée Astroloy™, ou un alliage métallique à base de nickel du type N18.
[0025] Le procédé peut comporter une étape d'usinage de la pièce.
[0026] On peut par exemple usiner la pièce de sorte à retirer une épaisseur donnée de matière correspondant à une épaisseur de l'enveloppe et/ou à une épaisseur supérieure à l'épaisseur de l'enveloppe. [0027] La pièce peut comprendre un alliage métallique et/ou un matériau céramique.
[0028] La pièce peut par exemple comprendre une matrice céramique renforcée avec des fibres. Les fibres peuvent être des fibres de carbone, des fibres minérales et/ou des fibres biologiques.
[0029] La pièce que l'on peut envisager de produire au moyen du procédé de fabrication définit ci-dessus est par exemple un conteneur alliant des propriétés différentes entre l'enveloppe et l'intérieur, l'enveloppe ayant par exemple une tenue à la corrosion supérieure à celle de l'intérieur de la pièce, ou de meilleures propriétés de soudage. L'intérieur peut par exemple avoir une meilleure tenue structurale et/ou de meilleures propriétés thermiques.
[0030] L'enveloppe peut être réalisée dans un matériau ayant ou non une certaine affinité avec des espèces chimiques, par exemple, l'enveloppe peut être inerte vis-à-vis de l'hydrogène. L'enveloppe peut également être réalisée dans un matériau protégeant des radiations, telles que des radiations électromagnétiques.
[0031] La pièce peut également être une pièce multi-matériaux permettant l'ancrage mécanique d'un autre élément ou permettant le soudage d'un autre élément ou permettant de contrôler le gradient thermique au sein de la pièce ou permettant un contrôle de la déformation (matériaux fibreux ou à structure élastique par exemple).
[0032] Selon le type de matériau utilisé pour le remplissage de l'enveloppe, on peut produire une pièce qui sera un échangeur gaz/gaz, gaz/liquide, gaz/solide, liquide/solide, solide/solide ou liquide/liquide.
[0033] La pièce peut également avoir une fonction structurale et présenter une structure interne maillée ou poreuse permettant d'assurer un refroidissement actif par transpiration ou effusion.
[0034] On peut également envisager de fabriquer des pièces pouvant servir de puit de chaleur, de barrière thermique, de moules comportant un maillage complexe, tel qu'un carter intégrant un échangeur thermique.
Brève description des dessins
[0035] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées, sur lesquelles :
- les figures 1 à 4 illustrent les étapes d'un premier mode de réalisation du procédé de fabrication ;
- les figures 5 à 14 illustrent les étapes d'un deuxième mode de réalisation du procédé de fabrication ; et
- la figure 15 est une vue en perspective d'une pièce fabriquée par le procédé de fabrication, représentant une coupe de la pièce.
Description détaillée de l'invention
[0036] La figure 1 représente une vue en coupe d'une pièce 10 après une première étape d'un procédé de fabrication. Une enveloppe 12 de la pièce 10 a été fabriquée par un procédé de fabrication additive. Le procédé de fabrication additive peut être un procédé de fabrication sur lit de poudre ou en procédé de fabrication additive par projection ou tout autre procédé de fabrication additive.
[0037] Cette enveloppe 12 comporte une cheminée de remplissage 14 ainsi qu'une structure interne 16.
[0038] Dans le mode de réalisation de la figure 1, la structure interne 16 comprend une première région 18 dans laquelle la structure interne 16 est une structure interne pleine 20 et une deuxième région 22 dans laquelle la structure interne 16 est une structure interne maillée 24. La structure interne pleine 20 et la structure interne maillée 24 sont réalisées dans le même matériau que le matériau de l'enveloppe 12, par exemple un alliage métallique communément désigné par la marque déposée Inconel™. On parle par la suite d'Inconel pour désigner un alliage à base de fer alliés avec du nickel et du chrome.
[0039] L'agrandissement de la structure interne maillée 24 montre une structure présentant un réseau tridimensionnel 26 du matériau de l'enveloppe 12 ainsi qu'un réseau tridimensionnel vide 28.
[0040] En outre, l'enveloppe 12 comprend également une cavité 30 qui communique avec la cheminée de remplissage 14 et le réseau tridimensionnel vide 28 de la structure interne maillée 24.
[0041] La figure 2 représente la pièce 10 après remplissage de l'enveloppe 12, c'est-à-dire du réseau tridimensionnel vide 28 de la structure interne maillée 24, de la cavité 30 et de la cheminée de remplissage 14, par une poudre 32. Cette poudre 32 peut être ou non du même matériau que le matériau de l'enveloppe 12, cette poudre peut par exemple être une poudre de titane.
[0042] Sur la figure 2, la pièce 10 comprend également un bouchon 34 disposé dans la cheminée de remplissage 14 de sorte à fermer l'enveloppe 12 avant pressage isostatiques, par exemple à chaud. Ce bouchon peut être une pièce extérieure rapportée sur l'enveloppe 12, il peut également être formé par soudage des bords de la cheminée de remplissage 14 et/ou par écrasement de la cheminée de remplissage 14 sur elle-même ou toute autre technique adaptée.
[0043] La figure 3 représente la pièce 10 après une étape de pressage isostatique à chaud au cours de laquelle la poudre de titane a été densifiée. La figure 4 représente la pièce 10 après une étape d'usinage au cours de laquelle l'enveloppe 12 a été retirée. La pièce 10 peut également être densifiée par pressage isostatique à froid et/ou pressage isostatique de densification sous vide. Il sera alors généralement souhaitable de soumettre la pièce à un traitement thermique.
[0044] Dans le mode de réalisation de la figure 4, la pièce 10 comprend trois régions : la première région 18 présentant la structure interne pleine 20 en Inconel, la deuxième région 22 présentant le réseau tridimensionnel 26 en Inconel est un réseau tridimensionnel en titane et la troisième région 36 présentant une structure interne pleine 38 en titane.
[0045] Grâce à l'utilisation combinée d'un procédé de fabrication additive et du pressage isostatique à chaud, la pièce 10 comprend deux matériaux différents qui sont intimement liés l'un à l'autre grâce à la deuxième région 22 présentant deux réseaux tridimensionnels intimement interconnectés. En particulier, la deuxième région présentant les deux réseaux tridimensionnels intimement interconnectés n'aurait pas pu être obtenue en utilisant en procédé de fabrication additive seule ou un procédé de pressage isostatique à chaud seul. Par ailleurs, le temps de réalisation de la pièce 10 est réduit du fait que seule la partie en Inconel est réalisée par le procédé de fabrication additive.
[0046] Dans ce qui suit, les éléments communs aux différents modes de réalisation sont identifiés par les mêmes références numériques. [0047] Les figures 5 à 14 illustrent différentes étapes d'un deuxième mode de réalisation du procédé de fabrication d'une pièce 10.
[0048] L'enveloppe 12 de la pièce 10 est fabriquée par un procédé de fabrication additive, par exemple sur lit de poudre. Aussi, au fur et à mesure que l'enveloppe 12 est fabriquée à partir de la poudre du lit de poudre, l'enveloppe 12 est également remplie par cette même poudre. Les étapes de fabrication de l'enveloppe 12 par le procédé de fabrication additive et de remplissage de l'enveloppe 12 sont donc simultanées.
[0049] Dans le mode de réalisation de la figure 5, l'enveloppe 12 comprend une structure interne 16 formés d'une cloison cylindrique 38 présente sur toute la hauteur de l'enveloppe 12. Cette cloison cylindrique 38 est dans le prolongement de la cheminée de remplissage 14. La cloison cylindrique 38 définit dans l'enveloppe 12 une première cavité 40 et une deuxième cavité 42 disposée autour de la première cavité 40. La première cavité 40 est donc en communication avec la cheminée de remplissage 14.
[0050] L'enveloppe 12 comprend également une cheminée de remplissage secondaire 40 qui est en communication avec la deuxième cavité 42.
[0051] On comprend que la cloison circulaire 38 peut avoir un diamètre supérieur à celui de la cheminée de remplissage 14 et/ou avoir une autre forme qui peut être différente d'une forme régulière.
[0052] La figure 6 représente l'étape au cours de laquelle on vide l'enveloppe 12 de la poudre provenant du lit de poudre. Dans cet exemple particulier, les deux cavités 40, 42 sont vidées.
[0053] Comme représenté sur la figure 7, une fois l'enveloppe 12 complètement vidée, elle est prête à être remplie. Chaque cavité 40, 42 peut être remplie par une poudre ou un mélange de poudres, un liquide ou un gaz. On peut également envisager d'insérer un système électromécanique dans une des cavités 40, 42 et de la remplir ensuite avec une poudre ou un mélange de poudres, un liquide ou un gaz. Chaque cavité 40, 42 peut être remplie avec des matériaux de nature différente.
[0054] La figure 8 représente la pièce 10 dans laquelle la cavité 42 a été remplie avec une première poudre 46 par la cheminée de remplissage secondaire 44. La figure 9 représente la pièce 10 dans laquelle la cheminée de remplissage secondaire 44 a été fermée par un premier bouchon 48 avant une première étape de pressage isostatique à chaud. L'enveloppe 12 est donc partiellement fermée.
[0055] Tout comme dans le premier mode de réalisation, ce premier bouchon 48 peut être une pièce extérieure rapportée sur l'enveloppe 12, il peut également être formé par soudage des bords de la cheminée de remplissage secondaire 44 et/ou par écrasement de la cheminée de remplissage secondaire 44 sur elle-même ou toute autre technique adaptée.
[0056] La figure 10 représente la pièce 10 après densification de la première poudre 46 par pressage isostatique à chaud. Comme la cheminée de remplissage 14 n'a pas été fermée, la pression appliquée sur la pièce 10 lors de l'étape de pressage isostatique à chaud est également appliqué à la première poudre 46 du côté de la première cavité 40 de la pièce 10. On obtient donc une densification isotrope de la première poudre 46.
[0057] Comme représenté sur la figure 11, après la première étape de pressage isostatique à chaud, la première cavité 40 est remplie par une deuxième poudre 50 par la cheminée de remplissage 14. La figure 12 représente la pièce 10 dans laquelle la cheminée de remplissage 14 a été fermée au moyen d'un deuxième bouchon 52, similaire au premier bouchon 48, et ce, préalablement à la deuxième étape de pressage isostatique à chaud.
[0058] La figure 13 représente la pièce 10 après la deuxième étape de pressage isostatique chaud au cours de laquelle la deuxième poudre 50 a été densifiée. La figure 14 représente la pièce 10 après usinage de la cheminée de remplissage 14 et de la cheminée de remplissage secondaire 44.
[0059] Dans le mode de réalisation de la figure 14, la pièce 10 comprend l'enveloppe 12 réalisée dans le matériau du lit de poudre et un cylindre plein qui correspondant au volume de la première cavité 40. Ce cylindre plein est réalisé dans le matériau de la deuxième poudre 50. La pièce 10 comporte également un volume de section annulaire réalisé dans le matériau de la première poudre 46. Ce volume de section annulaire est interposé entre l'enveloppe 12 et le cylindre plein.
[0060] La figure 15 représente une pièce 10 obtenue par fabrication additive de l'enveloppe 12, l'enveloppe 12 comprenant une structure interne maillée 24 présentant un réseau tridimensionnel 26 et un réseau bidimensionnel de vide 54 qui a été rempli par une poudre différente ou non de la poudre du lit de poudre.
[0061] Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à un exemple de réalisation spécifique, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.
[0062] Par simplification, l'enveloppe 12 de la pièce 10 a été représentée sur les figures 1 à 15 sous forme d'un cylindre, on comprend que l'enveloppe peut être de forme plus complexe, par exemple avoir la forme d'une aube de turbine ou d'un carter. Il en va de même de la cloison cylindrique 38. On comprend également que la cloison cylindrique est représentée centrée par rapport à l'enveloppe 12, elle pourrait ne pas l'être. L'enveloppe 12 pourrait également comprendre une pluralité de cloisons internes définissant chacune une cavité distincte. Par ailleurs, on peut également envisager de réaliser des structures maillées au sein des différentes cavités. Ces structures maillées peuvent être différentes les unes des autres. Les structures maillées peuvent être régulières ou présenter un gradient, c'est-à-dire par exemple que l'épaisseur de la structure du réseau tridimensionnel réalisé par fabrication additive peut évoluer d'une zone à une autre de la structure interne maillée. On peut ainsi produire des pièces comprenant des gradients de matériaux.
[0063] Dans le mode de réalisation des figures 5 à 14, on pourrait envisager, par exemple à la fin de l'étape de fabrication additive, de fermer partiellement l'enveloppe 12 en fermant la cheminée de remplissage 14 ou la cheminée de remplissage secondaire 44, par procédé de fabrication additive ou par un bouchon. Aussi, seule la cavité n'ayant pas été fermée est vidée de la poudre provenant du lit de poudre. On réduit ainsi le temps de fabrication par fabrication additive de la partie de l'enveloppe qui n'a pas été vidée. En effet, après pressage isostatique à chaud la partie de l'enveloppe qui comprend la poudre du lit de poudre est densifiée sans avoir été produite par fabrication additive. [0064] La fabrication additive peut être bien entendu réalisée par tout procédé de fabrication additive.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une pièce (10), comprenant les étapes suivantes :
- fabrication d'une enveloppe (12) de la pièce (10) par un procédé de fabrication additive ;
- remplissage de l'enveloppe (12) ;
- pressage isostatique de la pièce ;
le procédé étant caractérisé en ce qu'au moins une cavité (30 ; 40, 42) de l'enveloppe est remplie avec une poudre différente de la poudre utilisée pour l'enveloppe.
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel, la fabrication de l'enveloppe (12) comporte la fabrication d'une structure interne (16) à l'enveloppe.
3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, dans lequel la structure interne (16) comprend une structure interne maillée (24).
4. Procédé de fabrication selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'enveloppe (12) fabriquée par le procédé de fabrication additive comporte au moins deux régions (18, 22) présentant chacune une structure interne différente.
5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, préalablement au pressage isostatique, on ferme au moins partiellement de l'enveloppe (12).
6. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, lequel la fermeture au moins partielle de l'enveloppe (12) est réalisée par fabrication additive.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, préalablement au remplissage de l'enveloppe (12), on vide l'enveloppe (12) de la poudre non fusionnée pendant la fabrication additive.
8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une étape d'usinage de la pièce (10).
9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la pièce comprend un alliage métallique et/ou un matériau céramique.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017215321A1 (de) * 2017-09-01 2019-03-07 MTU Aero Engines AG Verfahren zur herstellung eines titanaluminid - bauteils mit zähem kern und entsprechend hergestelltes bauteil
WO2019058020A1 (fr) * 2017-09-25 2019-03-28 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Procédé de fabrication de composant multimatériau et composant multimatériau
WO2019102203A1 (fr) * 2017-11-23 2019-05-31 Lpw Technology Limited Procédé de fabrication et de prédiction d'une dégradation de poudre lors d'un processus de fabrication additive
DE102017130126A1 (de) 2017-12-15 2019-06-19 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Gyroskopie-Trägerstruktur, inertiale Raumflugkörper-Messeinheit und Raumflugkörper
WO2020197535A1 (fr) * 2019-03-22 2020-10-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Unités de traitement d'impression
CN113056340A (zh) * 2018-09-24 2021-06-29 沃斯贝茨公司 如何生产具有高成本效益的几何形状复杂零件
US11097348B2 (en) 2017-12-08 2021-08-24 General Electric Company Structures and components having composite unit cell matrix construction

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3111414B1 (fr) 2020-06-15 2022-09-02 Safran Helicopter Engines Production par fabrication additive de pièces complexes

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19903436A1 (de) * 1999-01-29 2000-08-24 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Formkörper
JP2005171299A (ja) * 2003-12-09 2005-06-30 Toyota Motor Corp 三次元造形物の製造方法
EP2551040A1 (fr) * 2011-07-25 2013-01-30 EADS Deutschland GmbH Procédé de fabrication de composant par pression isostatique à chaud
US20140349132A1 (en) * 2011-12-20 2014-11-27 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung Method for manufacturing a compact component, and component that can be produced by means of the method
EP2910324A2 (fr) * 2014-02-25 2015-08-26 General Electric Company Procédé de fabrication d'un objet tridimensionel à l'aide de poudres

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19903436A1 (de) * 1999-01-29 2000-08-24 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Formkörper
JP2005171299A (ja) * 2003-12-09 2005-06-30 Toyota Motor Corp 三次元造形物の製造方法
EP2551040A1 (fr) * 2011-07-25 2013-01-30 EADS Deutschland GmbH Procédé de fabrication de composant par pression isostatique à chaud
US20140349132A1 (en) * 2011-12-20 2014-11-27 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung Method for manufacturing a compact component, and component that can be produced by means of the method
EP2910324A2 (fr) * 2014-02-25 2015-08-26 General Electric Company Procédé de fabrication d'un objet tridimensionel à l'aide de poudres

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017215321A1 (de) * 2017-09-01 2019-03-07 MTU Aero Engines AG Verfahren zur herstellung eines titanaluminid - bauteils mit zähem kern und entsprechend hergestelltes bauteil
WO2019058020A1 (fr) * 2017-09-25 2019-03-28 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Procédé de fabrication de composant multimatériau et composant multimatériau
US11733677B2 (en) 2017-11-23 2023-08-22 Lpw Technology Ltd. Method of manufacture and predicting powder degredation in an additive manufacturing process
WO2019102203A1 (fr) * 2017-11-23 2019-05-31 Lpw Technology Limited Procédé de fabrication et de prédiction d'une dégradation de poudre lors d'un processus de fabrication additive
JP7458986B2 (ja) 2017-11-23 2024-04-01 エルピーダブリュ テクノロジー リミテッド 積層造形プロセスにおける製造及び粉末の劣化の予測方法
JP2021510184A (ja) * 2017-11-23 2021-04-15 エルピーダブリュ テクノロジー リミテッドＬｐｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ 積層造形プロセスにおける製造及び粉末の劣化の予測方法
US11865619B2 (en) 2017-12-08 2024-01-09 General Electric Company Structures and components having composite unit cell matrix construction
US11097348B2 (en) 2017-12-08 2021-08-24 General Electric Company Structures and components having composite unit cell matrix construction
EP3720684A4 (fr) * 2017-12-08 2021-08-25 General Electric Company Structures et éléments ayant une construction matricielle cellulaire unitaire composite
DE102017130126A1 (de) 2017-12-15 2019-06-19 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Gyroskopie-Trägerstruktur, inertiale Raumflugkörper-Messeinheit und Raumflugkörper
CN113056340B (zh) * 2018-09-24 2023-12-05 沃斯贝茨公司 如何生产具有高成本效益的几何形状复杂零件
CN113056340A (zh) * 2018-09-24 2021-06-29 沃斯贝茨公司 如何生产具有高成本效益的几何形状复杂零件
WO2020197535A1 (fr) * 2019-03-22 2020-10-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Unités de traitement d'impression

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