WO2021123608A1 - Machine de fabrication additive par depot de lit de poudre avec une rampe centrale d'aspiration de gaz ou de soufflage de gaz - Google Patents

Machine de fabrication additive par depot de lit de poudre avec une rampe centrale d'aspiration de gaz ou de soufflage de gaz Download PDF

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Albin EFFERNELLI
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Definitions

  • the present invention relates to additive manufacturing by powder bed deposition and by melting.
  • the invention relates to the evacuation of the fumes produced by the melting of the powder above a manufacturing zone having large dimensions.
  • Document US 2015174823 relates to the additive manufacturing of large-sized objects by powder bed deposition and by melting.
  • the fumes produced by the fusion of the powder must be evacuated. Indeed, these fumes can impair the precision and / or reduce the power of the energy or heat beam (s) used to fuse the powder.
  • Document US 2015174823 proposes two embodiments of a device for evacuating fumes in an additive manufacturing machine aimed at allowing the evacuation of fumes above a work surface of large dimensions.
  • the work surface is divided into four work areas and four beams are used to consolidate the powder, each beam being associated with a different work area from the work areas associated with the other three beams. .
  • the smoke evacuation device comprises two gas inlet ramps arranged on either side of the work surface and a gas outlet in the form of 'a suction mouth disposed in the center of the work surface, in an overlap zone located between the four work zones of the four beams.
  • the smoke evacuation device comprises a gas inlet outlet arranged in the center of the work surface, in an overlap zone situated between the four work zones four beams, and two gas outlet ramps arranged on either side of the work surface.
  • the gas flows emanating from the side ramps converge towards the central suction mouth, allowing to evacuate to this central suction mouth the smoke particles emitted by the work consolidation of the four beams in the four work areas.
  • This central arrangement of the suction mouth is not optimal.
  • the central position of the suction mouth leads to a densification of the smoke particles in the center of the work surface which can impair the precision and / or reduce the power of the beams on approach. of this central area of the work surface.
  • the convergence of the different flows towards the same central point can lead to the creation of turbulence liable to eject smoke particles in different directions, and the smoke particles thus ejected are liable to pollute the walls of the manufacturing chamber and the panes through which the beams enter the manufacturing chamber, or to pollute a new layer of powder before its consolidation.
  • the convergence of the different flows towards the same central point can also lead to the creation of turbulence under the suction mouth which can lead to an accumulation of smoke particles under the suction mouth.
  • the gas flows emanating from the central gas inlet mouth diverge towards the side suction ramps to evacuate to these suction ramps the smoke particles emitted by the work of consolidating the four beams in the four work areas.
  • the suction / gas inlet mouth must be maintained at a sufficiently large height above the work surface to allow the beams to consolidate the powder located under the suction / gas inlet port.
  • the gas flows used to evacuate the smoke particles are located as close as possible to the powder during consolidation in order to evacuate the particles as quickly as possible to the gas outlets and prevent these particles from going. pollute the surrounding powder or the walls of the manufacturing chamber and the panes through which the beams enter the manufacturing chamber.
  • the gas flows circulating between the central mouth and the side ramps cannot be flows with constant flow rates and laminar flows while the efficiency of the flows used for the evacuation of smoke particles are strongly linked to these two characteristics.
  • the document EP3378 584 relates to a device for evacuating fumes in an additive manufacturing machine aimed at allowing the evacuation of fumes above a work surface of large dimensions. To this end, it provides a first lateral gas blowing ramp, at least one central gas suction and blowing ramp, and a second lateral gas suction ramp.
  • the central blowing and suction ramp must be maintained at a sufficiently large height above the work surface to allow the beams to consolidate the powder located under this central ramp.
  • part of the gas flow emitted by the first lateral blowing ramp reaches the second lateral suction ramp.
  • This part of the flow which passes under the central ramp is capable of transporting smoke particles and possible projections from the working zone of a first laser beam to the working zone of a second laser beam, and therefore of cause pollution of a first work zone by the laser beam working within a second work zone. Obviously, this pollution is not desirable because it can lead to defects in the manufactured articles.
  • the object of the present invention is to provide a technical solution making it possible to obtain, in the manufacturing chamber of an additive manufacturing machine by depositing a bed of powder, smoke discharge flows close to a bed. of powder deposited on a large working surface, with a surface area of more than 1 m 2 for example, and with constant flow rates and laminar flows, and avoiding pollution of a first working zone with a first laser beam by a second laser beam assigned to a second work zone.
  • the invention relates to an additive manufacturing machine by powder bed deposition, the machine comprising a work surface on which is deposited at least one layer of additive manufacturing powder, the machine comprising a device for selective consolidation by total or partial melting of a layer of powder deposited on the work surface, and the machine comprising a device for evacuating the fumes created by the selective consolidation of a layer of powder, the device for selective consolidation emitting at least two beams of energy or heat towards the work surface, the work surface being divided into at least two work zones contiguous to one another, and a first beam consolidating the powder in a first zone working area and a second beam consolidating the powder in a second working area.
  • the smoke evacuation device comprises at least one central gas suction and / or gas blowing ramp mounted movably in translation above a zone of overlap of the various zones of contiguous work, and two lateral gas suction and / or gas blowing ramps mounted fixed and arranged on either side of the work surface.
  • the central ramp extends at least over a maximum dimension of the working surface taken in a transverse direction and moves in translation in a longitudinal direction perpendicular to the transverse direction, the longitudinal and transverse directions being parallel to the plane of the work surface and powder.
  • smoke evacuation flows at constant rate and laminar flow can be generated over any area of the work surface and as close as possible to the powder bed .
  • a central ramp is a gas blowing ramp
  • the two side ramps are gas suction ramps, the central ramp making it possible to generate a first flow of gas towards a first lateral ramp and a second gas flow towards the second lateral ramp
  • a central ramp is a gas suction ramp
  • the two lateral ramps are gas blowing ramps, a first lateral ramp making it possible to generate a first flow of gas. gas towards the central ramp and the second lateral ramp making it possible to generate a second gas flow towards the central ramp.
  • the invention can also provide that:
  • a central ramp also moves in translation in a retraction direction perpendicular to the longitudinal and transverse directions and to the plane of the working surface and of the powder
  • the work surface being disposed between two walls, the two side ramps are provided in these walls,
  • each lateral ramp extends at least over a maximum dimension of the work surface taken in the transverse direction
  • the selective consolidation device emits four beams of energy or heat towards the work surface, the work surface being divided into four work zones contiguous to each other so that two work zones contiguous to one another the other are located in the transverse direction and that two work zones contiguous to each other are located in the longitudinal direction, each beam consolidating the powder in a separate work zone,
  • the smoke evacuation device comprises a first central ramp of gas suction and / or gas blowing mounted movably in translation above a first overlap zone located between the first working zone and the second working zone, a second central gas suction ramp and / or gas blower mounted mobile in translation above a second overlap zone located between the second work zone and the third work zone, and two side rails for gas suction and / or gas blowing mounted fixed and arranged on either side of the work surface.
  • FIG. 1 is a schematic front view of a first embodiment of a machine according to the invention, with a central ramp in a first position
  • Figure 2 is a schematic front view of a first embodiment of a machine according to the invention, with a central ramp in a second position
  • Figure 3 is a schematic front view of a second embodiment of a machine according to the invention
  • FIG. 4 is a schematic top view of a second embodiment of a machine according to the invention
  • FIG. 5 is a schematic front view of the retraction of a central ramp in a machine according to the invention
  • FIG. 6 is a schematic top view of a third embodiment of a machine according to the invention
  • FIG. 7 is a schematic view of above a fourth embodiment of a machine according to the in vention.
  • the invention relates to the evacuation of fumes produced by the melting of an additive manufacturing powder deposited on a work surface of an additive manufacturing machine by powder bed deposition and by melting.
  • Additive manufacturing by powder bed deposition is an additive manufacturing process in which one or more parts are manufactured by the selective consolidation of different layers of additive manufacturing powder superimposed on each other.
  • the first layer of powder is deposited on a support such as a tray, then selectively consolidated using at least one source of consolidation in a first horizontal section of the part or parts to be manufactured.
  • a second layer of powder is deposited on the first layer of powder which has just been consolidated, and this second layer of powder is selectively consolidated in turn, and so on until the last layer of powder useful for the manufacture of the last horizontal section of the part (s) to be manufactured.
  • the source of consolidation by fusion can be a source emitting a laser beam, a source emitting several laser beams or a combination of several sources each emitting a laser beam.
  • FIG. 1 A machine 10 for additive manufacturing by powder bed deposition and by melting according to the invention is schematically illustrated in FIG. 1.
  • This machine 10 comprises a work surface 12 on which is deposited at least one layer of powder 14 of additive manufacturing. Due to the fumes created by the powder melting operations, the work surface 12 is preferably disposed in an enclosure 15 which can be closed in a sealed manner. One wall of this enclosure 15 may include a door giving access to the work surface.
  • An additive manufacturing powder can be metallic or non-metallic.
  • the machine 10 comprises a device 16 for selective consolidation by total or partial melting of a layer of powder deposited on the work surface 12, and a device 18 for evacuating the fumes created by the selective consolidation of a powder layer by fusion.
  • the selective consolidation device 16 emits at least two beams F1, F2 of energy or heat towards the work surface to reduce fusion consolidation times.
  • the selective consolidation device 16 comprises two or four sources 22 each emitting a beam used to selectively consolidate the powder deposited on the work surface.
  • a source 22 is preferably located outside the enclosure 15 and its beam enters the enclosure through an opening provided in a wall of the enclosure and equipped with a window transparent to the wavelength of the beam passing through it.
  • each laser beam source 22 is equipped with means making it possible to move the emitted beam relative to the work surface and to modify the focusing of this beam in the plane of the layer of powder to consolidate.
  • the machine 10 comprising a work surface 24, the work surface 12 is a flat surface defined in this work surface by an opening from which extends a manufacturing liner 26.
  • the manufacturing liner 26 extends for example from the worktop and under the worktop.
  • the work surface 24 is horizontal and the sleeve extends vertically and it opens into the work surface.
  • the work surface can be rectangular, circular, polygonal, annular or take any other shape more suited to the geometry of the object (s) to be manufactured.
  • the machine 10 also comprises a manufacturing plate 28 movable in translation inside the liner under the effect of a actuator 30.
  • the manufacturing plate 28 slides vertically inside the manufacturing liner 26 under the effect of a jack.
  • the machine 10 comprises a powder deposition device 32 making it possible to deposit the powder. at least one layer of powder above the build plate 28.
  • this powder deposition device 32 comprises a mobile powder reservoir 34 allowing a bead of powder to be deposited on the work surface 24 and in front of the work surface. 12, and a powder spreading device 36, such as a roller or a squeegee, mounted on a carriage 38 movable in translation above the work surface 12 and making it possible to spread the powder of the bead on the work surface.
  • the mobile powder reservoir 34 can also be mounted on the carriage 38.
  • the selective consolidation device 16 emitting at least two beams F1, F2 of energy or heat towards the work surface, the work surface 12 is divided into at least two work areas Z1, Z2 contiguous with one at the other, a first beam F1 consolidating the powder in a first working zone ZI and a second beam F2 consolidating the powder in a second working zone Z2.
  • two rectangular work areas Z1, Z2 can be contiguous in the length L12 of a rectangular work surface 12.
  • the different work areas Preferably, the different work areas have substantially equal surfaces.
  • the contiguous work areas are, for example, quarter circles.
  • the device 18 for evacuating the fumes comprises at least one central ramp 40 for gas suction and / or gas blowing mounted movably in translation above a zone of overlap ZR of the different work zones Z1, Z2 contiguous, and two side ramps 42,44 for gas suction and / or gas blowing fixedly mounted and arranged on either side of the work surface 12.
  • a central gas suction and / or gas blowing ramp 40 only moves in translation above an overlap zone ZR. Indeed, it is unnecessary for a central ramp 40 to move in translation above the entire work surface.
  • the device 18 for evacuating the fumes also comprises a pump 46 and a device 48 for collecting the fume particles, such as a filter, connected to each other and to the suction ramps and gas blowing so as to form a closed gas treatment circuit passing through the enclosure 15 where the work surface 12 is located.
  • This closed gas treatment circuit makes it possible in particular to introduce a clean gas into the enclosure 15 via one or more gas blowing ramps and extracting from the chamber 15 the gas loaded with smoke particles via the gas suction ramp or ramps.
  • the gas used to remove the fumes is the same as that used to fill the enclosure 15. In the case where the enclosure 15 is under an inert atmosphere, the gas used to remove the fumes is the inert gas or the mixture of inert gas used to fill the chamber 15.
  • a central ramp 40 extends at least over a maximum dimension of the working surface 12 taken in a transverse direction DT and moves in translation in a longitudinal direction DL perpendicular to the transverse direction DT, the longitudinal DL and transverse DT directions being parallel to the plane P12 of the working surface and of the powder, as shown in Figures 1 to 7.
  • a central ramp 40 extends at least in any width W12 of the work surface and moves in translation at least in part of the length L12 of the work surface.
  • a central ramp 40 is a gas blowing ramp
  • the two side ramps 42,44 are gas suction ramps, the central ramp allowing to generate a first gas flow FX1 towards a first lateral ramp 42 and a second gas flow FX2 towards the second lateral ramp.
  • a central ramp 40 is a gas suction ramp
  • the two side ramps 42,44 are gas blowing ramps, a first side ramp 42 allowing to generate a first gas flow FX1 towards the central ramp and the second lateral ramp 44 making it possible to generate a second gas flow FX2 towards the central ramp.
  • the overlap zone ZR takes the form of a strip located in the middle position in the longitudinal direction and extending at least in a maximum dimension of the working surface 12 in the transverse direction.
  • a central ramp can also move in translation in a retraction direction DE perpendicular to the longitudinal DL and transverse directions DT and to the plane P12 of the working surface and the powder.
  • a central ramp 40 rises in translation in the retraction direction DE to allow the powder spreading device 36 to move above the work surface 12 and below this ramp. Once the powder has been spread out on the work surface, the central ramp 40 can be lowered as close as possible to the powder and participate in the evacuation of the fumes with the lateral ramps 42, 44 during the selective consolidation of the powder.
  • a central ramp can for example be offset in the longitudinal direction DL sufficiently away from the work surface 12 so as to allow the powder spreader 36 to move above the work surface and alongside the longitudinally offset central ramp.
  • the work surface 12 is preferably arranged in an enclosure 15.
  • An enclosure 15 comprises in particular side walls 50.
  • the work surface 12 being arranged between two walls 50, the two side ramps 42 , 44 are provided in these walls 50.
  • the side ramps 42, 44 can be fully integrated into the walls 50 of the enclosure 15 or protrude into the enclosure 15 as illustrated in the figures.
  • each side ramp 42,44 extends at least over a maximum dimension of the work surface 12 taken in the transverse direction DT.
  • each lateral ramp 42,44 extends at least over the entire width W12 of the work surface 12.
  • the selective consolidation device 16 emits four beams F1, F2, F3, F4 of energy or of heat towards the work surface 12 in order to reduce the manufacturing times of large objects.
  • the work surface 12 is divided into four work zones Z1, Z2, Z3, Z4 contiguous to each other so that two work zones contiguous to each other are located in the transverse direction DT and this that two work zones contiguous to each other are located in the longitudinal direction DL, and each beam consolidates the powder in a separate work zone.
  • the first work zone ZI is contiguous to the second work zone Z2 in the transverse direction DT and to the third work zone Z3 in the longitudinal direction DL
  • the fourth work zone Z4 is contiguous to the third working zone Z3 in the transverse direction DT and to the second working zone Z2 in the longitudinal direction DL.
  • the work surface 12 is square and comprises two rectangular work areas in its width W12 and two rectangular work areas in its length L12, the work areas being rectangular due to the overlap between the work areas .
  • the overlap zone ZR takes the form of a strip located in the middle position in the longitudinal direction DL and extending at least in a maximum dimension of the working surface 12 in the direction transverse DT.
  • a first half of the overlap area in the transverse direction belongs to the second Z2 and fourth Z4 working areas which overlap in the longitudinal direction DL, and a second half of the overlap area in the transverse direction DT belongs to the first ZI and third Z3 work zones which overlap in the longitudinal direction DL.
  • This third embodiment of the machine 10 with a division into four work zones Z1, Z2, Z3, Z4 and a central ramp 40 can advantageously be used for the evacuation of fumes above a surface of 12 ′ circular work of large diameter (shown in dotted lines in FIG. 6), more than 1 meter in diameter for example.
  • a first stream FX1 sweeps the first and second work zones ZI and Z2 between a first lateral ramp 44 and the central ramp 40
  • a second stream FX2 sweeps the third and fourth work zones Z3 and Z4 between the other side ramp 42 and the central ramp 40.
  • the working surface 12 is divided into three consecutive working zones in the longitudinal direction DL: a first working zone Zl, a second Z2 work area and a third work area.
  • the first work zone Zl is contiguous to the second work zone Z2 in the longitudinal direction DL
  • the second work zone is contiguous on a first side to the first work zone Zl in the longitudinal direction DL, and d ' a second side to the third work zone Z3 in the longitudinal direction DL.
  • the smoke evacuation device 18 comprises a first central ramp 40-1 for gas suction and / or gas blowing mounted movably in translation above a first ZR1 overlap zone located between the first work zone Zl and the second work zone Z2, a second central gas suction and / or gas blowing ramp 40-2 mounted mobile in translation above a second overlap zone ZR2 located between the second work zone Z2 and third work zone Z3, and two side ramps 42,44 for gas suction and / or gas blowing fixedly mounted and arranged on either side of the work surface 12 .
  • the selective consolidation device 16 can emit three beams F1, F2, F3 of energy or heat towards the work surface 12, each beam consolidating the powder in a separate work zone.
  • a first beam F1 consolidates the powder in the first working zone Z1
  • a second beam F2 consolidates the powder in the second working zone Z2
  • a third beam F3 consolidates the powder in the third working zone Z3.
  • the work surface 12 is rectangular and the three work areas Z1, Z2, Z3 are also rectangular.
  • the overlap zones ZR1, ZR2 take the form of bands respectively located at 1/3 and 2/3 of the dimension of the working surface 12 in the longitudinal direction DL, and these strips extending at least in a maximum dimension of the working surface 12 in the transverse direction DT.
  • the first overlap zone ZR1 belongs to the first and second work zones Z1 and Z2, and the second overlap zone ZR2 belongs to the second and third work zones Z2 and Z3.
  • a first stream FX1 sweeps the first work zone Zl between the first central ramp 40-1 and a first lateral ramp 42
  • a second stream FX2 sweeps the second work zone Z2 between the first central ramp 40-1 and the second central ramp 40-2
  • a third flow FX3 sweeps the third work zone Z3 between the second central ramp and the second lateral ramp 44.
  • At least one of the central ramps is both a gas blowing and gas suction ramp.
  • an overlap zone ZR, ZR1, ZR2 above which a central ramp 40,40-1,40-2 moves has a dimension WZR, WZR1, WZR2, such as its width, at least twice as large as the dimension W40, W40-1, W40-2, such as its width, of the central ramp in the longitudinal direction DL.
  • an overlap zone ZR, ZR1, ZR2 above which a central ramp 40,40-1,40-2 moves has a dimension WZR, WZR1, WZR2, such as its width, more than twice greater than the dimension W40, W40-l, W40-2, such as its width, of the central ramp in the longitudinal direction DL.
  • WZR, WZR1, WZR2 such as its width, more than twice greater than the dimension W40, W40-l, W40-2, such as its width, of the central ramp in the longitudinal direction DL.
  • the dimension WZR, WZR1, WZR2, such as its width, of an overlap zone ZR, ZR1, ZR2 defines the useful length of the stroke of the central ramp 40,40-1,40-2 in the longitudinal direction DL.
  • the side ramps 42,44 are preferably glued to the work surface 24.
  • the side ramps 42,44 and the central ramp (s) 40,40-1,40-2 make it possible to generate gas flows FX1, FX2, FX3 grazing the surface of the powder bed, while maintaining their flow. laminar and their constant flow.
  • the openings 52,54 through which the side ramps 42,44 suck or blow the gas are located flush with the work surface 24.
  • the lower edges of the right 56D and left 56G openings through which a ramp central 40,40-1,40-2 blows or sucks the gas to evacuate the smoke particles are preferably located between 5 and 30 millimeters above the plane P12 of the work surface and the powder bed, this avoids that a part of the gas flow (s) used passes under a central ramp.
  • a central ramp 40 rises in translation in the retraction direction DE
  • the lower edges of the right 56D and left 56G openings of this ramp are located between 50 and 300 millimeters above the plane P12 of the work surface and of the powder bed.
  • the openings 52,54,56D, 56G of the central 40,40-1,40-2 or lateral ramps 42,44 extend over the largest dimension, in particular the width W12, of the work surface in the transverse direction DT, and they can be equipped with diffusers: grids or partitions separating an opening into different ducts or porous walls, in order to promote a laminar flow of gas flows between the ramps.
  • the flows FX1 and FX2 located on either side of a central ramp are both incoming or both outgoing.
  • the invention also covers embodiments of the machine according to the invention (not illustrated) in which a central ramp sucks in a first incoming flow and blows a second outgoing flow.
  • the distances traveled by the gas flows used to evacuate the fumes are divided by two, by three, etc., which allows to guarantee a laminar flow of flows with a constant flow.
  • a central ramp 40,40-1,40-2 allows consolidation at any point of the work surface, while making it possible to position said central ramp, and therefore the flows. of gas, as close as possible to the powder.

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Abstract

L'invention concerne une machine (10) de fabrication additive par dépôt de lit de poudre, la machine comprenant une surface de travail (12) sur laquelle est déposée au moins une couche de poudre (14) de fabrication additive, la machine comprenant un dispositif (16) de consolidation sélective par fusion totale ou partielle d'une couche de poudre déposée sur la surface de travail, et la machine comprenant un dispositif (18) d'évacuation des fumées créées par la consolidation sélective d'une couche de poudre, le dispositif de consolidation sélective émettant au moins deux faisceaux (F1,F2) d'énergie ou de chaleur vers la surface de travail, la surface de travail étant divisée en au moins deux zones de travail (Z1,Z2) accolées l'une à l'autre, et un premier faisceau (F1) consolidant la poudre dans une première zone de travail (Z1) et un second faisceau (F2) consolidant la poudre dans une seconde zone de travail (Z2). Le dispositif (18) d'évacuation des fumées comprend au moins une rampe centrale (40) d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montée mobile en translation au- dessus d'une zone de recouvrement (ZR) des différentes zones de travail accolées, et deux rampes latérales (42,44) d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montées fixes et disposées de part-et- d'autre de la surface de travail, et la rampe centrale (40) s'étend au moins sur une dimension maximale de la surface de travail (12) prise dans une direction transversale (DT) et se déplace en translation dans une direction longitudinale (DL) perpendiculaire à la direction transversale, les directions longitudinale et transversale étant parallèles au plan (P12) de la surface de travail et de la poudre.

Description

MACHINE DE FABRICATION ADDITIVE PAR DEPOT DE LIT DE POUDRE AVEC UNE RAMPE CENTRALE D'ASPIRATION DE GAZ OU DE SOUFFLAGE DE GAZ
[0001] La présente invention est relative à la fabrication additive par dépôt de lit de poudre et par fusion.
[0002] Plus précisément, l'invention concerne l'évacuation des fumées produites par la fusion de la poudre au-dessus d'une zone de fabrication ayant de grandes dimensions.
[0003] Le document US 2015174823 concerne la fabrication additive d'objets de grandes dimensions par dépôt de lit de poudre et par fusion.
[0004] Pour garantir une bonne qualité de fusion et éviter des défauts dans les objets fabriqués, les fumées produites par la fusion de la poudre doivent être évacuées. En effet, ces fumées peuvent nuire à la précision et/ou réduire la puissance du ou des faisceaux d'énergie ou de chaleur utilisés pour fusionner la poudre.
[0005] Plus les objets fabriqués ont des dimensions importantes, plus la surface de travail de la machine de fabrication additive est importante, et plus la quantité de fumées produite par la fusion de la poudre est importante. En outre, plus la distance entre la zone de fusion et les bords de la surface de travail est importante, plus l'évacuation des fumées est rendue difficile.
[0006] Le document US 2015174823 propose deux modes de réalisation d'un dispositif d'évacuation des fumées dans une machine de fabrication additive visant à permettre l'évacuation des fumées au-dessus d'une surface de travail de grandes dimensions. Dans la machine décrite dans le document US 2015174823, la surface de travail est divisée en quatre zones de travail et quatre faisceaux sont utilisés pour consolider la poudre, chaque faisceau étant associé à une zone de travail différente des zones de travail associées aux trois autres faisceaux.
[0007] Dans un premier mode de réalisation illustré en figure 2, le dispositif d'évacuation des fumées comprend deux rampes d'arrivée de gaz disposées de part et d'autre de la surface de travail et une sortie de gaz prenant la forme d'une bouche d'aspiration disposée au centre de la surface de travail, dans une zone de recouvrement située entre les quatre zones de travail des quatre faisceaux.
[0008] Dans un second mode de réalisation illustré en figure 3, le dispositif d'évacuation des fumées comprend une bouche d'arrivée de gaz disposée au centre de la surface de travail, dans une zone de recouvrement située entre les quatre zones de travail des quatre faisceaux, et deux rampes de sortie de gaz disposées de part et d'autre de la surface de travail.
[0009] Dans le premier mode de réalisation de la figure 2, les flux de gaz émanant des rampes latérales convergent vers la bouche d'aspiration centrale, permettant d'évacuer vers cette bouche d'aspiration centrale les particules de fumées émises par le travail de consolidation des quatre faisceaux dans les quatre zones de travail.
[0010] Cet agencement central de la bouche d'aspiration n'est pas optimal. [0011] D'une part, la position centrale de la bouche d'aspiration conduit à une densification des particules de fumée au centre de la surface de travail qui peut nuire à la précision et/ou réduire la puissance des faisceaux à l'approche de cette zone centrale de la surface de travail.
[0012] D'autre part, la convergence des différents flux vers un même point central peut conduire à la création de turbulences susceptibles d'éjecter des particules de fumées dans différentes directions, et les particules de fumée ainsi éjectées sont susceptibles d'aller polluer les parois de la chambre de fabrication et les vitres par lesquelles les faisceaux pénètrent dans la chambre de fabrication, ou d'aller polluer une nouvelle couche de poudre avant sa consolidation. La convergence des différents flux vers un même point central peut aussi conduire à la création de turbulences sous la bouche d'aspiration pouvant entraîner une accumulation des particules de fumée sous la bouche d'aspiration.
[0013] Dans le second mode de réalisation de la figure 3, les flux de gaz émanant de la bouche d'arrivée de gaz centrale divergent vers les rampes d'aspiration latérales pour évacuer vers ces rampes d'aspiration les particules de fumées émises par le travail de consolidation des quatre faisceaux dans les quatre zones de travail.
[0014] Cet agencement central de la bouche d'arrivée de gaz n'est pas optimal.
[0015] D'une part, en divergeant, les flux de gaz perdent du débit et donc en efficacité pour évacuer les particules de fumées les plus lourdes.
[0016] D'autre part, avec une telle configuration, certaines zones de la surface de travail ne sont pas parcourues par des flux de gaz à écoulement laminaire et débit constant. C'est par exemple le cas des zones de la surface de travail situées en position médiane entre les rampes latérales et éloignées de la bouche d'arrivée de gaz, et de la zone située sous la bouche d'arrivée de gaz.
[0017] Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation décrits dans le document US 2015174823, la bouche d'aspiration/d'arrivée de gaz doit être maintenue à une hauteur suffisamment importante au-dessus de la surface de travail pour permettre aux faisceaux de consolider la poudre située sous la bouche d'aspiration/d'arrivée de gaz. Or, il est préférable que les flux de gaz utilisés pour évacuer les particules de fumée se situent au plus près de la poudre en cours de consolidation pour évacuer le plus rapidement possible les particules vers les sorties de gaz et éviter que ces particules n'aillent polluer la poudre environnante ou les parois de la chambre de fabrication et les vitres par lesquelles les faisceaux pénètrent dans la chambre de fabrication.
[0018] Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation décrits dans le document US 2015174823, les flux de gaz circulant entre la bouche centrale et les rampes latérales ne peuvent être des flux avec des débits constants et des écoulements laminaires alors que l'efficacité des flux utilisés pour l'évacuation des particules de fumée sont fortement liées à ces deux caractéristiques.
[0019] Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation décrits dans le document US 2015174823, la position centrale de la bouche d'arrivée ou d'aspiration de gaz conduit à la création de zones où les flux de gaz sont turbulents et/ou à la création de zones mortes qui ne sont pas parcourues par les flux de gaz, ce qui évidement nuit à l'évacuation des particules de fumée. [0020] Le document EP3378 584 est relatif à un dispositif d'évacuation des fumées dans une machine de fabrication additive visant à permettre l'évacuation des fumées au-dessus d'une surface de travail de grandes dimensions. A cet effet, il prévoit une première rampe latérale de soufflage de gaz, au moins une rampe centrale d'aspiration et de soufflage de gaz, et une deuxième rampe latérale d'aspiration de gaz.
[0021] Dans ce document EP3378 584, la rampe centrale de soufflage et d'aspiration doit être maintenue à une hauteur suffisamment importante au-dessus de la surface de travail pour permettre aux faisceaux de consolider la poudre située sous cette rampe centrale. Comme le montre la figure 2, une partie du flux de gaz émis par la première rampe latérale de soufflage parvient jusqu'à la deuxième rampe latérale d'aspiration. Cette partie du flux qui passe sous la rampe centrale est susceptible de transporter des particules de fumées et d'éventuelles projections de la zone de travail d'un premier faisceau laser à la zone de travail d'un deuxième faisceau laser, et donc d'entraîner une pollution d'une première zone de travail par le faisceau laser travaillant au sein d'une deuxième zone de travail. Evidemment, cette pollution n'est pas souhaitable car elle peut conduire à des défauts dans les objets fabriqués.
[0022] La présente invention a pour objectif de fournir une solution technique permettant d'obtenir, dans la chambre de fabrication d'une machine de fabrication additive par dépôt de lit de poudre, des flux d'évacuation des fumées proches d'un lit de poudre déposé une surface de travail de grandes dimensions, de plus d'1 m2 de surface par exemple, et avec des débits constants et des écoulements laminaires, et évitant une pollution d'une première zone de travail d'un premier faisceau laser par un deuxième faisceau laser affecté à une deuxième zone de travail.
[0023] A cet effet, l'invention a pour objet une machine de fabrication additive par dépôt de lit de poudre, la machine comprenant une surface de travail sur laquelle est déposée au moins une couche de poudre de fabrication additive, la machine comprenant un dispositif de consolidation sélective par fusion totale ou partielle d'une couche de poudre déposée sur la surface de travail, et la machine comprenant un dispositif d'évacuation des fumées créées par la consolidation sélective d'une couche de poudre, le dispositif de consolidation sélective émettant au moins deux faisceaux d'énergie ou de chaleur vers la surface de travail, la surface de travail étant divisée en au moins deux zones de travail accolées l'une à l'autre, et un premier faisceau consolidant la poudre dans une première zone de travail et un second faisceau consolidant la poudre dans une seconde zone de travail.
[0024] Selon l'invention, le dispositif d'évacuation des fumées comprend au moins une rampe centrale d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montée mobile en translation au-dessus d'une zone de recouvrement des différentes zones de travail accolées, et deux rampes latérales d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montées fixes et disposées de part-et-d'autre de la surface de travail. De plus, la rampe centrale s'étend au moins sur une dimension maximale de la surface de travail prise dans une direction transversale et se déplace en translation dans une direction longitudinale perpendiculaire à la direction transversale, les directions longitudinale et transversale étant parallèles au plan de la surface de travail et de la poudre.
[0025] Grâce à la combinaison d'une telle rampe d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz avec des rampes latérales d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz, des flux d'évacuation des fumées avec des écoulements laminaires et des débits constants peuvent être générés au-dessus de surfaces de travail de grandes dimensions. En effet, il est plus aisé de créer et de maintenir des flux d'évacuation des fumées avec des écoulements laminaires et des débits constants sur de courtes distances, et la rampe centrale permet de diviser la distance entre la ou les rampes d'arrivée de gaz et la ou les rampes de sortie de gaz, et cela sur toute la largeur de la surface de travail.
[0026] De plus, grâce à la mobilité en translation d'une rampe centrale, des flux d'évacuation des fumées à débit constant et écoulement laminaire peuvent être générés sur toute zone de la surface de travail et au plus près du lit de poudre.
[0027] Toujours selon l'invention, une rampe centrale est une rampe de soufflage de gaz, et les deux rampes latérales sont des rampes d'aspiration de gaz, la rampe centrale permettant de générer un premier flux de gaz vers une première rampe latérale et un second flux de gaz vers la seconde rampe latérale, ou, une rampe centrale est une rampe d'aspiration de gaz, et les deux rampes latérales sont des rampes de soufflage de gaz, une première rampe latérale permettant de générer un premier flux de gaz vers la rampe centrale et la seconde rampe latérale permettant de générer un second flux de gaz vers la rampe centrale.
[0028] Avec ces deux configurations, on évite le transport de particules de fumées et d'éventuelles projections d'une zone de travail à une autre car les flux de gaz utilisés de part et d'autre de la rampe centrale sont dirigés dans des sens opposés.
[0029] Avantageusement mais non obligatoirement, l'invention peut aussi prévoir que :
- une rampe centrale se déplace aussi en translation dans une direction d'escamotage perpendiculaire aux directions longitudinale et transversale et au plan de la surface de travail et de la poudre,
- la surface de travail étant disposée entre deux parois, les deux rampes latérales sont prévues dans ces parois,
- chaque rampe latérale s'étend au moins sur une dimension maximale de la surface de travail prise dans la direction transversale,
- le dispositif de consolidation sélective émet quatre faisceaux d'énergie ou de chaleur vers la surface de travail, la surface de travail étant divisée en quatre zones de travail accolées les unes aux autres de manière à ce que deux zones travail accolées l'une à l'autre se situent dans la direction transversale et à ce que deux zones travail accolées l'une à l'autre se situent dans la direction longitudinale, chaque faisceau consolidant la poudre dans une zone de travail distincte,
- la surface de travail étant divisée en trois zones de travail consécutives dans la direction longitudinale : une première zone de travail, une deuxième zone de travail et une troisième zone de travail, le dispositif d'évacuation des fumées comprend une première rampe centrale d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montée mobile en translation au-dessus d'une première zone de recouvrement située entre la première zone de travail et la deuxième zone de travail, une seconde rampe centrale d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montée mobile en translation au-dessus d'une seconde zone de recouvrement située entre la deuxième zone de travail et la troisième zone de travail, et deux rampes latérales d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montées fixes et disposées de part-et-d'autre de la surface de travail. [0030] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre. Cette description, donnée à titre d'exemple et non limitative, se réfère aux dessins joints en annexe sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique de face d'un premier mode de réalisation d'une machine selon l'invention, avec une rampe centrale dans une première position, la figure 2 est une vue schématique de face d'un premier mode de réalisation d'une machine selon l'invention, avec une rampe centrale dans une seconde position, la figure 3 est une vue schématique de face d'un deuxième mode de réalisation d'une machine selon l'invention, la figure 4 est une vue schématique de dessus d'un deuxième mode de réalisation d'une machine selon l'invention, la figure 5 est une vue schématique de face de l'escamotage d'une rampe centrale dans une machine selon l'invention, la figure 6 est une vue schématique de dessus d'un troisième mode de réalisation d'une machine selon l'invention, la figure 7 est une vue schématique de dessus d'un quatrième mode de réalisation d'une machine selon l'invention.
[0031] L'invention est relative à l'évacuation des fumées produites par la fusion d'une poudre de fabrication additive déposée sur une surface de travail d'une machine de fabrication additive par dépôt de lit de poudre et par fusion.
[0032] La fabrication additive par dépôt de lit de poudre est un procédé de fabrication additif dans lequel une ou plusieurs pièces sont fabriquées par la consolidation sélective de différentes couches de poudre de fabrication additive superposées les unes sur les autres. La première couche de poudre est déposée sur un support tel un plateau, puis consolidée sélectivement à l'aide d'au moins une source de consolidation selon une première section horizontale de la ou des pièces à fabriquer. Puis, une deuxième couche de poudre est déposée sur la première couche de poudre qui vient d'être consolidée, et cette deuxième couche de poudre est consolidée sélectivement à son tour, et ainsi de suite jusqu'à la dernière couche de poudre utile à la fabrication de la dernière section horizontale de la ou des pièces à fabriquer.
[0033] La source de consolidation par fusion peut être une source émettant un faisceau laser, une source émettant plusieurs faisceaux laser ou une combinaison de plusieurs sources émettant chacune un faisceau laser.
[0034] Une machine 10 de fabrication additive par dépôt de lit de poudre et par fusion selon l'invention est schématiquement illustrée en figure 1.
[0035] Cette machine 10 comprend une surface de travail 12 sur laquelle est déposée au moins une couche de poudre 14 de fabrication additive. [0036] En raison des fumées créées par les opérations de fusion de la poudre, la surface de travail 12 est de préférence disposée dans une enceinte 15 pouvant être fermée de manière étanche. Une paroi de cette enceinte 15 peut comprendre une porte donnant accès à la surface de travail.
[0037] Une poudre de fabrication additive peut être métallique ou non métallique.
[0038] Pour la mise en oeuvre de la fabrication additive, la machine 10 comprend un dispositif 16 de consolidation sélective par fusion totale ou partielle d'une couche de poudre déposée sur la surface de travail 12, et un dispositif 18 d'évacuation des fumées créées par la consolidation sélective d'une couche de poudre par fusion.
[0039] La surface de travail ayant par exemple de grandes dimensions, de plus d'1 m2 pour donner un ordre de grandeur, le dispositif 16 de consolidation sélective émet au moins deux faisceaux F1,F2 d'énergie ou de chaleur vers la surface de travail pour réduire les temps de consolidation par fusion. Par exemple, le dispositif 16 de consolidation sélective comprend deux ou quatre sources 22 émettant chacune un faisceau utilisé pour consolider de manière sélective la poudre déposée sur la surface de travail.
[0040] Dans le cas d'une consolidation par faisceau laser, une source 22 est de préférence située à l'extérieur de l'enceinte 15 et son faisceau pénètre dans l'enceinte par une ouverture prévue dans une paroi de l'enceinte et équipée d'une vitre transparente à la longueur d'onde du faisceau qui la traverse.
[0041] Pour mettre en oeuvre la consolidation de manière sélective, chaque source 22 de faisceau laser est équipée de moyens permettant de déplacer le faisceau émis par rapport à la surface de travail et de modifier la focalisation de ce faisceau dans le plan de la couche de poudre à consolider.
[0042] La machine 10 comprenant un plan de travail 24, la surface de travail 12 est une surface plane définie dans ce plan de travail par une ouverture depuis laquelle s'étend une chemise de fabrication 26. La chemise de fabrication 26 s'étend par exemple depuis le plan de travail et sous le plan de travail. Par exemple, le plan de travail 24 est horizontal et la chemise s'étend verticalement et elle débouche dans le plan de travail. La surface de travail peut être rectangulaire, circulaire, polygonale, annulaire ou prendre tout autre forme plus adaptée à la géométrie du ou des objets à fabriquer.
[0043] Pour supporter les différentes couches de poudre utiles à la fabrication additive du ou des objets P à fabriquer, la machine 10 comprend aussi un plateau de fabrication 28 mobile en translation à l'intérieur de la chemise sous l'effet d'un actionneur 30. Par exemple, le plateau de fabrication 28 coulisse verticalement à l'intérieur de la chemise de fabrication 26 sous l'effet d'un vérin.
[0044] Comme le montrent les figures 4 ou 5 et afin de réaliser la ou les différentes couches de poudre utiles à la fabrication additive du ou des objets P à fabriquer, la machine 10 comprend un dispositif de dépôt de poudre 32 permettant de déposer au moins une couche de poudre au-dessus du plateau de fabrication 28. Par exemple, ce dispositif de dépôt de poudre 32 comprend un réservoir de poudre mobile 34 permettant de déposer un cordon de poudre sur le plan de travail 24 et devant la surface de travail 12, et un dispositif d'étalement de poudre 36, tel un rouleau ou une raclette, monté sur un chariot 38 mobile en translation au-dessus de la surface de travail 12 et permettant d'étaler la poudre du cordon sur la surface de travail. Avantageusement, le réservoir de poudre mobile 34 peut aussi être monté sur le chariot 38.
[0045] Le dispositif 16 de consolidation sélective émettant au moins deux faisceaux F1,F2 d'énergie ou de chaleur vers la surface de travail, la surface de travail 12 est divisée en au moins deux zones de travail Z1,Z2 accolées l'une à l'autre, un premier faisceau Fl consolidant la poudre dans une première zone de travail ZI et un second faisceau F2 consolidant la poudre dans une seconde zone de travail Z2.
[0046] Comme l'illustre la figure 4, deux zones de travail Z1,Z2 rectangulaires peuvent être accolées dans la longueur L12 d'une surface de travail 12 rectangulaire. De préférence, les différentes zones de travail ont des surfaces sensiblement égales. Lorsque la surface de travail 12 est circulaire, les zones de travail accolées sont par exemple des quarts de cercle.
[0047] Selon l'invention, le dispositif 18 d'évacuation des fumées comprend au moins une rampe centrale 40 d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montée mobile en translation au-dessus d'une zone de recouvrement ZR des différentes zones de travail Z1,Z2 accolées, et deux rampes latérales 42,44 d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montées fixes et disposées de part-et- d'autre de la surface de travail 12.
[0048] De préférence, une rampe centrale 40 d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz ne se déplace en translation qu'au-dessus d'une zone de recouvrement ZR. En effet, il est inutile qu'une rampe centrale 40 se déplace en translation au-dessus de toute la surface de travail.
[0049] De préférence, le dispositif 18 d'évacuation des fumées comprend aussi une pompe 46 et un dispositif de captation 48 des particules de fumées, tel un filtre, reliés l'un à l'autre et aux rampes d'aspiration et de soufflage de gaz de manière à former un circuit fermé de traitement de gaz passant par l'enceinte 15 où se trouve la surface de travail 12. Ce circuit fermé de traitement de gaz permet notamment d'introduire un gaz propre dans l'enceinte 15 via une ou des rampes de soufflage de gaz et d'extraire de l'enceinte 15 le gaz chargé avec des particules de fumée via la ou les rampes d'aspiration de gaz.
[0050] Le gaz utilisé pour évacuer les fumées est le même que celui utilisé pour remplir l'enceinte 15. Dans le cas où l'enceinte 15 est sous atmosphère inerte, le gaz utilisé pour évacuer les fumées est le gaz inerte ou le mélange de gaz inerte utilisé pour remplir l'enceinte 15.
[0051] Selon l'invention, une rampe centrale 40 s'étend au moins sur une dimension maximale de la surface de travail 12 prise dans une direction transversale DT et se déplace en translation dans une direction longitudinale DL perpendiculaire à la direction transversale DT, les directions longitudinale DL et transversale DT étant parallèles au plan P12 de la surface de travail et de la poudre, comme le montrent les figures 1 à 7.
[0052] Dans le cas où la surface de travail 12 est rectangulaire et que sa largeur W12 s'étend dans la direction transversale DT et que sa longueur L12 s'étend dans la direction longitudinale DL, une rampe centrale 40 s'étend au moins dans toute largeur W12 de la surface de travail et se déplace en translation au moins dans une partie de la longueur L12 de la surface de travail. [0053] Dans un premier mode de réalisation illustré par les figures 1 et 2, une rampe centrale 40 est une rampe de soufflage de gaz, et les deux rampes latérales 42,44 sont des rampes d'aspiration de gaz, la rampe centrale permettant de générer un premier flux de gaz FX1 vers une première rampe latérale 42 et un second flux de gaz FX2 vers la seconde rampe latérale. Ce premier mode de réalisation permet de garantir qu'aucune particule de fumées ou projection n'est transportée par un flux de gaz d'une zone de travail à une autre zone de travail.
[0054] Dans un deuxième mode de réalisation illustré par la figure 3, une rampe centrale 40 est une rampe d'aspiration de gaz, et les deux rampes latérales 42,44 sont des rampes de soufflage de gaz, une première rampe latérale 42 permettant de générer un premier flux de gaz FX1 vers la rampe centrale et la seconde rampe latérale 44 permettant de générer un second flux de gaz FX2 vers la rampe centrale.
[0055] Dans les premier et deuxième modes de réalisation, la zone de recouvrement ZR prend la forme d'une bande située en position médiane dans la direction longitudinale et s'étendant au moins dans une dimension maximale de la surface de travail 12 dans la direction transversale.
[0056] Comme l'illustre la figure 5, une rampe centrale peut aussi se déplacer aussi en translation dans une direction d'escamotage DE perpendiculaire aux directions longitudinale DL et transversale DT et au plan P12 de la surface de travail et de la poudre. Une rampe centrale 40 s'élève en translation dans la direction d'escamotage DE pour permettre au dispositif d'étalement de poudre 36 de se déplacer au-au-dessus de la surface de travail 12 et au-dessous de cette rampe. Une fois la poudre étalée sur la surface de travail, la rampe centrale 40 peut être abaissée au plus près de la poudre et participer à l'évacuation des fumées avec les rampes latérales 42,44 pendant la consolidation sélective de la poudre.
[0057] Dans le cas où une rampe centrale n'est pas mobile dans la direction d'escamotage DE, une rampe centrale peut par exemple être déportée dans la direction longitudinale DL suffisamment à l'écart de la surface de travail 12 de manière à permettre au dispositif d'étalement de poudre 36 de se déplacer au-dessus de la surface de travail et à côté de la rampe centrale déportée longitudinalement.
[0058] Comme indiqué précédemment, la surface de travail 12 est de préférence disposée dans une enceinte 15. Une enceinte 15 comprend notamment des parois latérales 50. Aussi, la surface de travail 12 étant disposée entre deux parois 50, les deux rampes latérales 42, 44 sont prévues dans ces parois 50. Les rampes latérales 42,44 peuvent être totalement intégrées dans les parois 50 de l'enceinte 15 ou faire saillie dans l'enceinte 15 comme illustré sur les figures.
[0059] Comme le montrent les figures 4, 6 et 7, chaque rampe latérale 42,44 s'étend au moins sur une dimension maximale de la surface de travail 12 prise dans la direction transversale DT. Dans le cas où la surface de travail est rectangulaire, chaque rampe latérale 42,44 s'étend au moins dans toute la largeur W12 de la surface de travail 12. Ainsi, les rampes permettent de créer facilement des flux de gaz FX1,FX2 à débit constant et écoulement laminaire entre elles favorisant une évacuation rapide et efficace des particules de fumées.
[0060] Dans un troisième mode de réalisation de la machine selon l'invention illustré par la figure 6, le dispositif de consolidation sélective 16 émet quatre faisceaux F1,F2,F3,F4 d'énergie ou de chaleur vers la surface de travail 12 afin de réduire les temps de fabrication d'objets de grande dimensions. La surface de travail 12 est divisée en quatre zones de travail Z1,Z2,Z3,Z4 accolées les unes aux autres de manière à ce que deux zones travail accolées l'une à l'autre se situent dans la direction transversale DT et à ce que deux zones travail accolées l'une à l'autre se situent dans la direction longitudinale DL, et chaque faisceau consolide la poudre dans une zone de travail distincte.
[0061] Plus en détail, la première zone de travail ZI est accolée à la seconde zone de travail Z2 dans la direction transversale DT et à la troisième zone de travail Z3 dans la direction longitudinale DL, et la quatrième zone de travail Z4 est accolée à la troisième zone de travail Z3 dans la direction transversale DT et à la deuxième zone de travail Z2 dans la direction longitudinale DL.
[0062] Par exemple, la surface de travail 12 est carrée et comprend deux zones de travail rectangulaires dans sa largeur W12 et deux zones de travail rectangulaires dans sa longueur L12, les zones de travail étant rectangulaires en raison du recouvrement entre les zones de travail.
[0063] Dans ce troisième mode de réalisation, la zone de recouvrement ZR prend la forme d'une bande située en position médiane dans la direction longitudinale DL et s'étendant au moins dans une dimension maximale de la surface de travail 12 dans la direction transversale DT. Une première moitié de la zone de recouvrement dans la direction transversale appartient aux deuxième Z2 et quatrième Z4 zones de travail qui se recouvrent dans la direction longitudinale DL, et une seconde moitié de la zone de recouvrement dans la direction transversale DT appartient aux première ZI et troisième Z3 zones de travail qui se recouvrent dans la direction longitudinale DL.
[0064] Ce troisième mode de réalisation de la machine 10 avec un découpage en quatre zones de travail Z1,Z2,Z3,Z4 et une rampe centrale 40 peut avantageusement être utilisé pour l'évacuation des fumées au-dessus d'une surface de travail 12'circulaire de grand diamètre (représentée en traits pointillés sur la figure 6), de plus d'1 mètre de diamètre par exemple.
[0065] Dans ce troisième mode de réalisation, un premier flux FX1 balaie les première et deuxième zones de travail ZI et Z2 entre une première rampe latérale 44 et la rampe centrale 40, et un second flux FX2 balaie les troisième et quatrième zones de travail Z3 et Z4 entre l'autre rampe latérale 42 et la rampe centrale 40.
[0066] Dans un quatrième mode de réalisation de la machine selon l'invention illustré par la figure 7, la surface de travail 12 est divisée en trois zones de travail consécutives dans la direction longitudinale DL : une première zone de travail Zl, une deuxième zone de travail Z2 et une troisième zone de travail. La première zone de travail Zl est accolée à la seconde zone de travail Z2 dans la direction longitudinale DL, et la deuxième zone de travail est accolée d'un premier côté à la première zone de travail Zl dans la direction longitudinale DL, et d'un deuxième côté à la troisième zone de travail Z3 dans la direction longitudinale DL.
[0067] Le dispositif d'évacuation des fumées 18 comprend une première rampe centrale 40-1 d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montée mobile en translation au-dessus d'une première zone de recouvrement ZR1 située entre la première zone de travail Zl et la deuxième zone de travail Z2, une seconde rampe centrale 40-2 d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montée mobile en translation au-dessus d'une seconde zone de recouvrement ZR2 située entre la deuxième zone de travail Z2 et la troisième zone de travail Z3, et deux rampes latérales 42,44 d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montées fixes et disposées de part-et-d'autre de la surface de travail 12.
[0068] Avantageusement, le dispositif de consolidation sélective 16 peut émettre trois faisceaux F1,F2,F3 d'énergie ou de chaleur vers la surface de travail 12, chaque faisceau consolidant la poudre dans une zone de travail distincte. Par exemple, un premier faisceau Fl consolide la poudre dans la première zone de travail Zl, un deuxième faisceau F2 consolide la poudre dans la deuxième zone de travail Z2, et un troisième faisceau F3 consolide la poudre dans la troisième zone de travail Z3.
[0069] Par exemple, la surface de travail 12 est rectangulaire et les trois zones de travail Z1,Z2,Z3 sont aussi rectangulaires.
[0070] Dans ce quatrième mode de réalisation, les zones de recouvrement ZR1,ZR2 prennent la forme de bandes respectivement situées au 1/3 et au 2/3 de la dimension de la surface de travail 12 dans la direction longitudinale DL, et ces bandes s'étendant au moins dans une dimension maximale de la surface de travail 12 dans la direction transversale DT. La première zone de recouvrement ZR1 appartient aux première et deuxième zones de travail Zl et Z2, et la seconde zone de recouvrement ZR2 appartient aux deuxième et troisième zones de travail Z2 et Z3.
[0071] Dans ce quatrième mode de réalisation, un premier flux FX1 balaie la première zone de travail Zl entre la première rampe centrale 40-1 et une première rampe latérale 42, un deuxième flux FX2 balaie la deuxième zone de travail Z2 entre la première rampe centrale 40-1 et la deuxième rampe centrale 40-2, et un troisième flux FX3 balaie la troisième zone de travail Z3 entre la deuxième rampe centrale et la deuxième rampe latérale 44.
[0072] Dans ce quatrième mode de réalisation, au moins une des rampes centrales est à la fois une rampe de soufflage de gaz et d'aspiration de gaz.
[0073] Dans les différents modes de réalisation de la machine selon l'invention, une zone de recouvrement ZR,ZR1,ZR2 au-dessus de laquelle se déplace une rampe centrale 40,40-1,40-2 a une dimension WZR, WZR1,WZR2, telle sa largeur, au moins deux fois supérieure à la dimension W40,W40-l,W40-2, telle sa largeur, de la rampe centrale dans la direction longitudinale DL. Ainsi, en déplaçant une rampe centrale d'un côté ou de l'autre de la zone de recouvrement, tout point de la zone de recouvrement peut être atteint par un faisceau laser, et donc tout grain de poudre présent sur la surface de travail peut être fusionné par un faisceau laser, même si la rampe centrale est disposée au plus près de la poudre.
[0074] Aussi, la translation dans la direction longitudinale DL d'une rampe centrale 40,40-1,40-2 au-dessus d'une zone de recouvrement ZR,ZR1, ZR2 de la surface de travail permet de dégager alternativement une première moitié de la zone de recouvrement ou une seconde moitié de la zone de recouvrement.
[0075] Idéalement, une zone de recouvrement ZR,ZR1,ZR2 au-dessus de laquelle se déplace une rampe centrale 40,40-1,40-2 a une dimension WZR, WZR1,WZR2, telle sa largeur, plus de deux fois supérieure à la dimension W40,W40-l,W40-2, telle sa largeur, de la rampe centrale dans la direction longitudinale DL. De cette façon, il existe une partie centrale de la zone de recouvrement ZR,ZR1,ZR2 qui peut être atteinte à la fois par le ou les faisceaux travaillant d'un premier côté de la rampe centrale lorsque cette rampe se situe d'un premier côté de la zone de recouvrement et par le ou les faisceaux travaillant de l'autre côté de la rampe centrale lorsque cette rampe centrale se situe de l'autre côté de la zone de recouvrement.
[0076] La dimension WZR, WZR1,WZR2, telle sa largeur, d'une zone de recouvrement ZR,ZR1,ZR2 définit la longueur utile de la course de la rampe centrale 40,40-1,40-2 dans la direction longitudinale DL.
[0077] Dans les différents modes de réalisation de la machine selon l'invention et afin d'évacuer les fumées au plus près de la poudre, les rampes latérales 42,44 sont de préférence collées au plan de travail 24.
[0078] Idéalement, les rampes latérales 42,44 et la ou les rampes centrales 40,40-1,40-2 permettent de générer des flux de gaz FX1,FX2,FX3 rasant la surface du lit poudre, tout en conservant leur écoulement laminaire et leur débit constant.
[0079] Par exemple, les ouvertures 52,54 par lesquelles les rampes latérales 42,44 aspirent ou soufflent le gaz se situent au ras du plan de travail 24. Parallèlement, les bords inférieurs des ouvertures droite 56D et gauche 56G par lesquelles une rampe centrale 40,40-1,40-2 souffle ou aspire le gaz pour évacuer les particules de fumée se situent de préférence entre 5 et 30 millimètres au-dessus du plan P12 du plan de travail et du lit de poudre, on évite ainsi qu'une partie du ou des flux de gaz utilisés passe sous une rampe centrale. Lorsqu'une rampe centrale 40 s'élève en translation dans la direction d'escamotage DE, les bords inférieurs des ouvertures droite 56D et gauche 56G de cette rampe se situent entre 50 et 300 millimètres au-dessus du plan P12 du plan de travail et du lit de poudre.
[0080] Les ouvertures 52,54,56D,56G des rampes centrales 40,40-1,40-2 ou latérales 42,44 s'étendent sur la plus grande dimension, notamment la largeur W12, de la surface de travail dans la direction transversale DT, et elles peuvent être équipées de diffuseurs : grilles ou cloisons séparant une ouverture en différents conduits ou parois poreuses, afin de favoriser un écoulement laminaire des flux de gaz entre les rampes.
[0081] Sur les modes de réalisation de la machine selon l'invention illustrés sur les figures 1 à 4, les flux FX1 et FX2 situés de part et d'autre d'une rampe centrale sont tous deux entrants ou tous deux sortants. L'invention couvre aussi des modes de réalisation de la machine selon l'invention (non illustrés) dans lesquels une rampe centrale aspire un premier flux entrant et souffle un second flux sortant.
[0082] Grâce à la présence d'une ou des rampes centrales 40,40-1,40-2, les distances parcourues par les flux de gaz utilisés pour évacuer les fumées sont divisés par deux, par trois, etc, ce qui permet de garantir un écoulement laminaire des flux avec un débit constant.
[0083] Parallèlement, et toujours en raison de la réduction des distances parcourues par les flux de gaz, les particules de fumée sont évacuées plus rapidement, favorisant ainsi la qualité de fusion des grains de poudre. [0084] Grâce à sa mobilité dans la direction longitudinale DL, une rampe centrale 40,40-1,40-2 autorise une consolidation en tout point de la surface de travail, tout en permettant de positionner ladite rampe centrale, et donc les flux de gaz, au plus près de la poudre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Machine (10) de fabrication additive par dépôt de lit de poudre, la machine comprenant une surface de travail (12) sur laquelle est déposée au moins une couche de poudre (14) de fabrication additive, la machine comprenant un dispositif (16) de consolidation sélective par fusion totale ou partielle d'une couche de poudre déposée sur la surface de travail, et la machine comprenant un dispositif (18) d'évacuation des fumées créées par la consolidation sélective d'une couche de poudre, le dispositif de consolidation sélective émettant au moins deux faisceaux (F1,F2) d'énergie ou de chaleur vers la surface de travail, la surface de travail étant divisée en au moins deux zones de travail (Z1,Z2) accolées l'une à l'autre, et un premier faisceau (Fl) consolidant la poudre dans une première zone de travail (Zl) et un second faisceau (F2) consolidant la poudre dans une seconde zone de travail (Z2), le dispositif (18) d'évacuation des fumées comprenant au moins une rampe centrale (40) d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montée mobile en translation au-dessus d'une zone de recouvrement (ZR) des différentes zones de travail accolées, et deux rampes latérales (42,44) d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montées fixes et disposées de part-et-d'autre de la surface de travail, la rampe centrale (40) s'étendant au moins sur une dimension maximale de la surface de travail (12) prise dans une direction transversale (DT) et se déplace en translation dans une direction longitudinale (DL) perpendiculaire à la direction transversale, les directions longitudinale et transversale étant parallèles au plan (P12) de la surface de travail et de la poudre, la machine étant caractérisée en ce qu'une rampe centrale (40) est une rampe de soufflage de gaz, et en ce que les deux rampes latérales (42,44) sont des rampes d'aspiration de gaz, la rampe centrale permettant de générer un premier flux de gaz (FX1) vers une première rampe latérale et un second flux de gaz (FX2) vers la seconde rampe latérale.
2. Machine (10) de fabrication additive par dépôt de lit de poudre, la machine comprenant une surface de travail (12) sur laquelle est déposée au moins une couche de poudre (14) de fabrication additive, la machine comprenant un dispositif (16) de consolidation sélective par fusion totale ou partielle d'une couche de poudre déposée sur la surface de travail, et la machine comprenant un dispositif (18) d'évacuation des fumées créées par la consolidation sélective d'une couche de poudre, le dispositif de consolidation sélective émettant au moins deux faisceaux (F1,F2) d'énergie ou de chaleur vers la surface de travail, la surface de travail étant divisée en au moins deux zones de travail (Z1,Z2) accolées l'une à l'autre, et un premier faisceau (Fl) consolidant la poudre dans une première zone de travail (Zl) et un second faisceau (F2) consolidant la poudre dans une seconde zone de travail (Z2), le dispositif (18) d'évacuation des fumées comprenant au moins une rampe centrale (40) d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montée mobile en translation au-dessus d'une zone de recouvrement (ZR) des différentes zones de travail accolées, et deux rampes latérales (42,44) d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montées fixes et disposées de part-et-d'autre de la surface de travail, la rampe centrale (40) s'étendant au moins sur une dimension maximale de la surface de travail (12) prise dans une direction transversale (DT) et se déplace en translation dans une direction longitudinale (DL) perpendiculaire à la direction transversale, les directions longitudinale et transversale étant parallèles au plan (P12) de la surface de travail et de la poudre, la machine étant caractérisée en ce qu'une rampe centrale (40) est une rampe d'aspiration de gaz, et en ce que les deux rampes latérales (42,44) sont des rampes de soufflage de gaz, une première rampe latérale (42) permettant de générer un premier flux de gaz (FX1) vers la rampe centrale et la seconde rampe latérale permettant de générer un second flux de gaz (FX2) vers la rampe centrale.
3. Machine (10) de fabrication additive par dépôt de lit de poudre selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle une rampe centrale (40) se déplace aussi en translation dans une direction d'escamotage (DE) perpendiculaire aux directions longitudinale et transversale et au plan (P12) de la surface de travail et de la poudre.
4. Machine (10) de fabrication additive par dépôt de lit de poudre selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la surface de travail (12) étant disposée entre deux parois (50), les deux rampes latérales (42,44) sont prévues dans ces parois.
5. Machine (10) de fabrication additive par dépôt de lit de poudre selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque rampe latérale s'étend au moins sur une dimension maximale de la surface de travail (12) prise dans la direction transversale (DT).
6. Machine (10) de fabrication additive par dépôt de lit de poudre selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif de consolidation sélective (16) émet quatre faisceaux (F1,F2,F3,F4) d'énergie ou de chaleur vers la surface de travail, la surface de travail étant divisée en quatre zones de travail (Z1,Z2,Z3,Z4) accolées les unes aux autres de manière à ce que deux zones travail accolées l'une à l'autre se situent dans la direction transversale (DT) et à ce que deux zones travail accolées l'une à l'autre se situent dans la direction longitudinale (DL), chaque faisceau consolidant la poudre dans une zone de travail distincte.
7. Machine (10) de fabrication additive par dépôt de lit de poudre selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle, la surface de travail (12) étant divisée en trois zones de travail consécutives dans la direction longitudinale (DL) : une première zone de travail (Zl), une deuxième zone de travail (Z2) et une troisième zone de travail (Z3), le dispositif d'évacuation des fumées (18) comprend une première rampe centrale (40-1) d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montée mobile en translation au-dessus d'une première zone de recouvrement (ZR1) située entre la première zone de travail et la deuxième zone de travail, une seconde rampe centrale (40-2) d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montée mobile en translation au-dessus d'une seconde zone de recouvrement (ZR2) située entre la deuxième zone de travail et la troisième zone de travail, et deux rampes latérales (42,44) d'aspiration de gaz et/ou de soufflage de gaz montées fixes et disposées de part-et-d'autre de la surface de travail.
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