FR3021569A1 - Procede et dispositif de fabrication d'un objet tridimensionnel par solidification de poudre - Google Patents

Abstract

Ce procédé comprend une étape de mise en couche au cours de laquelle de la poudre est mise sous forme d'une couche (C1, C2, C3), et une étape de solidification au cours de laquelle un faisceau d'un laser solidifie une partie de la couche préparée à l'issue de l'étape de mise en couche, cette partie solidifiée correspondant à une section bidimensionnelle de l'objet à fabriquer (1), balayée par le faisceau du laser, le procédé prévoyant que l'étape de mise en couche puis l'étape de solidification sont répétées l'une après l'autre, en superposant les couches de poudre, jusqu'à obtenir l'objet qui est constitué des parties de couches solidifiées. Afin de renforcer la fiabilité de ce procédé, sa capacité à fabriquer des objets ayant des géométries complexes et la qualité des objets fabriqués, le procédé comprend en outre au moins une étape de correction de défaut, au cours de laquelle un outil de rectification (20) corrige au moins un, voire chaque, défaut (D) de la partie de couche solidifiée obtenue à l'issue d'au moins une des étapes de solidification répétées.

Description

1 PROCEDE ET DISPOSITIF DE FABRICATION D'UN OBJET TRIDIMENSIONNEL PAR SOLIDIFICATION DE POUDRE La présente invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication d'un objet tridimensionnel par solidification de poudre. Dans le domaine de la fabrication d'objets tridimensionnels, il est connu de réaliser de tels objets par solidification, à l'aide d'un laser, de couches de poudre successivement superposées : une matière pulvérulente, le cas échéant mélangeant plusieurs poudres et désignée simplement par la suite comme de la poudre, est mise en couche, typiquement par étalage et compaction, puis est balayée par le faisceau du laser pour être solidifiée, par frittage et/ou fusion, avant d'être recouverte par une nouvelle couche de poudre qui est à son tour solidifiée sous l'effet d'un nouveau balayage du laser et ainsi de suite, jusqu'à obtenir l'objet complet. Ce type de fabrication permet d'augmenter le nombre de fonctions dans un seul et même objet tridimensionnel, via un accroissement de la complexité des formes de l'objet, de ses surfaces, de ses volumes, de la finesse de ses détails, de ses dimensions, de la nature physico-chimique de ses matériaux, etc. Les perspectives auxquelles ouvre ce procédé de fabrication additive couche par couche repoussent constamment les limites du possible en termes de capacité de fabrication, génèrent une amélioration de la créativité, et augmentent les enjeux technologiques et les enjeux économiques du point de vue des coûts et délais de fabrication et de la fréquence de renouvellement des designs. Ceci étant, une des faiblesses de ce type de procédé de fabrication réside dans son originalité, qui consiste à solidifier successivement des parties respectives de couches de poudre, qui correspondent respectivement à des sections géométriques de l'objet tridimensionnel à fabriquer. En effet, un objet tridimensionnel à fabriquer est connu à l'avance par sa définition numérique : cette définition numérique est traitée à l'aide d'algorithmes connus, qui découpent en tranches la définition volumique de l'objet tridimensionnel, ce découpage en tranches donnant lieu au calcul d'un ensemble de sections géométriques de l'objet à fabriquer. Lors de la mise en oeuvre du procédé de fabrication, on agit par ajout de matière de manière itérative, dans le sens où on additionne les unes sur les autres des parties solidifiées de couches de poudre correspondant respectivement aux sections géométriques précitées, selon le résultat du calcul de ces sections préalablement établi. Selon ce principe, on comprend qu'il existe des combinaisons de sections successives qui peuvent amener des difficultés lors de la fabrication : en effet, certains types de sections à réaliser par solidification d'une partie de chaque couche de poudre, tels que des grandes sections, valant plusieurs dizaines de 3021569 2 milliers de millimètres carrés, ou des sections de faible largeur, valant typiquement quelques centaines de micromètres, ou bien tels que des sections en surplomb sur les sections précédentes, c'est-à-dire correspondant à des formes en contre-dépouilles, peuvent induire des déformations de la géométrie de l'objet tridimensionnel en cours de 5 fabrication. En pratique, ces déformations, qui se traduisent par des surépaisseurs dans la partie de couche solidifiée de l'objet en cours de fabrication, peuvent être la conséquence d'accumulations de contraintes résiduelles en lien direct avec les spécificités géométriques de l'objet en cours de fabrication. Par ailleurs, de telles surépaisseurs peuvent aussi être générées par des phénomènes externes à la géométrie 10 de l'objet à fabriquer, comme par exemple la nature physico-chimique de la poudre, notamment sa composition chimique, sa granulométrie et sa granularité. Des surépaisseurs peuvent aussi être induites par une dérive potentielle du fonctionnement du dispositif de fabrication, comme par exemple une variation temporaire des caractéristiques du faisceau laser, une variation de la densité d'énergie au point 15 d'interaction entre le faisceau laser et la poudre, une variation des caractéristiques de la couche de poudre préalablement fabriquée à sa solidification par laser, liées à sa compacité ou son homogénéité, ces diverses variations étant elles-mêmes la conséquence soit d'une défaillance temporaire ou définitive d'une fonction du dispositif de fabrication, soit une conséquence indirecte des spécificités géométriques de l'objet en 20 cours de fabrication. Plus globalement, la conséquence des phénomènes mentionnés ci- dessus est le surplus ou le manque de poudre dans la partie de couche de poudre, qui vient d'être solidifiée. Bien que certaines situations soient potentiellement prévisibles, il est difficile de prévoir tous les cas géométriques spécifiques, étant donné le potentiel de ce type de procédé de fabrication à permettre l'obtention d'objets tridimensionnels de plus 25 en plus complexes. Le but de la présente invention est d'améliorer le procédé de fabrication du type défini ci-dessus, en renforçant sa fiabilité, sa capacité à fabriquer des objets présentant des géométries complexes et la qualité des objets fabriqués. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un objet 30 tridimensionnel par solidification de poudre, procédé comprenant : - une étape de mise en couche au cours de laquelle de la poudre est mise sous forme d'une couche, et - une étape de solidification au cours de laquelle un faisceau d'un laser solidifie une partie de la couche de poudre préparée à l'issue de l'étape de mise en couche, cette 35 partie solidifiée correspondant à une section bidimensionnelle de l'objet à fabriquer, balayée par le faisceau du laser, 3021569 3 procédé dans lequel l'étape de mise en couche puis l'étape de solidification sont répétées l'une après l'autre, en superposant les couches de poudre, jusqu'à obtenir l'objet qui est constitué des parties de couches solidifiées, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre au moins une étape de correction de 5 défaut, au cours de laquelle un outil de rectification corrige au moins un, voire chaque, défaut de la partie de couche solidifiée obtenue à l'issue d'au moins une des étapes de solidification répétées. L'idée à la base de l'invention est de chercher à assurer la fabrication complète d'objets tridimensionnels malgré le risque que, au cours de la fabrication d'un tel objet, 10 apparaisse un défaut dans la partie solidifiée d'une des couches de poudre superposées. Il faut bien comprendre que, comme le procédé considéré ici est un procédé de fabrication itératif par ajout de matière, qui est intrinsèquement à l'origine potentielle d'un tel défaut, ce défaut, à lui seul, ne remet pas en cause la conformité locale de l'objet en cours de fabrication, dans le sens où, à l'origine, ce défaut est négligeable. Par contre, si 15 le défaut n'est pas traité dès son origine, il risque soit d'aboutir à la fabrication d'un objet final non conforme, soit, plus fréquemment, d'induire un arrêt de la fabrication, c'est-à-dire que la fabrication en cours n'ira pas à son terme, en raison d'un « effet boule de neige » : les conséquences du défaut sur les couches réalisées par-dessus celle présentant le défaut s'amplifient au fur et à mesure que le procédé de fabrication progresse. Selon 20 l'invention, ce défaut est corrigé juste après son apparition, grâce à un outil de rectification, agissant, en particulier par enlèvement de matière, notamment par abrasion, sur la partie solidifiée de la couche venant d'être réalisée, de manière à resurfacer cette partie solidifiée. Ainsi, grâce à l'invention, une fois que la correction est faite par l'outil de rectification, la partie solidifiée, ainsi rectifiée, de la couche de poudre, présente des 25 caractéristiques conformes à celles correspondant à la fabrication, sans défaut, de l'objet en cours de fabrication : l'étape de correction de défaut, mise en oeuvre conformément à l'invention, correspond ainsi, en quelque sorte, à une calibration de la partie solidifiée de la couche de poudre, obtenue à l'issue de chaque itération de la succession des étapes de mise en couche et de solidification.

30 On notera que l'invention est applicable quelle que soit la cause d'apparition du défaut, notamment parmi celles évoquées dans la partie introductive de ce document : plus globalement, comme expliqué plus en détail par la suite, l'invention traite aussi bien le cas de défauts prévisibles à l'avance, moyennant une identification préalable des couches prédisposées à l'apparition d'un défaut, que le cas de défauts imprévisibles, 35 moyennant une détection in situ des défauts dès leur apparition, avantageusement intégrée aux moyens de mise en couche de la poudre.

3021569 4 L'invention a également pour objet un dispositif de fabrication d'un objet tridimensionnel par solidification de poudre, comprenant : - des moyens de mise en couche adaptés pour mettre de la poudre sous forme de couches de poudre superposées, et 5 - un laser émettant un faisceau, qui est dirigé vers chaque couche de poudre mise en forme par les moyens de mise en couche et qui est adapté pour solidifier une partie de chaque couche de poudre, correspondant à une section bidimensionnelle de l'objet à fabriquer, balayée par le faisceau, caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre un outil de rectification adapté pour 10 corriger au moins un, voire chaque, défaut de la partie solidifiée des couches de poudre. Ce dispositif permet de mettre en oeuvre le procédé de fabrication tel que défini plus haut. Suivant des caractéristiques additionnelles avantageuses du procédé et/ou du dispositif conformes à l'invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons 15 techniquement possibles : - au cours de l'étape de correction de défaut, l'outil de rectification est appliqué sur la surface supérieure de la partie de couche solidifiée et y corrige le ou chaque défaut par enlèvement de matière, notamment par abrasion ; - au cours d'au moins une, voire de chacune, des étapes de mise en couche, on 20 contrôle la partie de couche solidifiée, obtenue à l'issue de l'étape de solidification qui a précédé l'étape de mise en couche en cours, pour y détecter un défaut, et, en cas de détection d'un défaut, on interrompt l'étape de mise en couche en cours puis on met en oeuvre l'étape de correction de défaut pour corriger le défaut détecté, puis on met en oeuvre une nouvelle fois l'étape de mise en couche ; 25 - pour mettre en oeuvre chaque étape de mise en couche, on utilise un rouleau, qui est entraîné simultanément en rotation sur lui-même autour d'un axe central du rouleau et en translation perpendiculairement à cet axe de manière à étaler la poudre à mettre en couche, et dont on mesure au moins un paramètre du comportement cinématique de manière à détecter le défaut par observation d'une variation de ce 30 paramètre ; - le procédé comprend en outre une étape préparatoire, qui est mise en oeuvre avant les autres étapes du procédé et au cours de laquelle on détermine un ensemble de sections superposées numérisées à partir d'une définition numérique de l'objet à fabriquer, qui correspondent aux parties de couche solidifiées à successivement obtenir 35 lors de la répétition des étapes de mise en couche et de solidification, 3021569 5 - au cours de l'étape préparatoire, on identifie, parmi l'ensemble des sections, au moins une section dite à risque, prédisposée à ce qu'au moins un défaut apparaisse dans la partie de couche solidifiées correspondant à cette section à risque, - après l'étape de solidification à l'issue de laquelle la partie de couche solidifiée 5 correspond à la ou chaque section à risque, l'étape de correction est mise en oeuvre ; - au cours de chaque étape de mise en couche, on déplace un piston de support de la poudre mise en couche, - au cours de l'étape de correction, le piston est déplacé de manière coordonnée à l'actionnement de l'outil de rectification ; 10 - l'outil de rectification est adapté pour corriger le ou les défauts par enlèvement de matière, notamment par abrasion ; - l'outil de rectification est une fraise ou une meule ; - l'outil de rectification et un rouleau d'étalement de poudre appartenant aux moyens de mise en couche sont commandés par des moyens communs d'actionnement 15 sélectif de l'outil de rectification et du rouleau d'étalement de poudre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels les figures 1 à 12 sont des sections schématiques d'un dispositif de fabrication, conforme à l'invention, utilisé pour mettre en oeuvre un procédé de fabrication conforme à l'invention, 20 ces figures 1 à 12 illustrant respectivement des opérations successives de ce procédé. Sur les figures 1 à 12 est représenté un dispositif 10 permettant de fabriquer, à partir d'une poudre P, un objet tridimensionnel 1 constitué de couches de poudre solidifiées par frittage et/ou fusion. Le dispositif 10 comporte un puits 12 qui est considéré fixe par rapport au reste du 25 dispositif : ce puits 12 définit ainsi un repère tridimensionnel incluant un axe X-X horizontal, un axe Y-Y, à la fois horizontal et perpendiculaire à l'axe X-X, et un axe Z-Z à la fois vertical et perpendiculaire aux axes X-X et Y-Y. Les axes X-X et Z-Z appartiennent au plan de coupe des figures 1 à 12, tandis que l'axe Y-Y s'étend à la perpendiculaire de ce plan de coupe.

30 Le dispositif 10 comprend un piston 14, qui est déplaçable, dans les deux sens, suivant un axe vertical Z14, parallèle à l'axe Z-Z, et ce de manière ajustée à l'intérieur du puits 12. Le piston 14 forme ainsi un support pour la poudre P, bordé, autour de l'axe Z14, par le puits 12. Le dispositif 10 comprend en outre un rouleau 16 qui est déplaçable par rapport au 35 puits 12, à la fois, en rotation sur lui-même, dans les deux sens, autour de son axe central Y16 qui est parallèle à l'axe Y-Y, et en translation horizontale, dans les deux sens, dans 3021569 6 une direction parallèle à l'axe X-X. Comme expliqué par la suite, le rouleau 16 permet d'étaler et de compacter la poudre P sur le piston 14. En pratique, de manière connue en soi, les déplacements du rouleau 16 sont commandés par des moyens d'entraînement ad hoc du dispositif 10, qui ne sont pas représentés sur les figures et dont la forme de 5 réalisation n'est pas limitative de l'invention. Le dispositif 10 comprend par ailleurs un laser 18, qui, pour des raisons de visibilité, n'est représenté que sur la figure 5, et qui est conçu pour émettre un faisceau 19 à l'aplomb vertical du piston 14 afin de balayer en partie la poudre P supportée par ce piston. Par le biais d'aménagements connus en soi, le faisceau 19 du laser 18 est 10 déplaçable, par rapport au puits 12, suivant une trajectoire de balayage contrôlée. Le dispositif 10 comporte en outre un outil 20 permettant de rectifier de la poudre P ayant été préalablement solidarisée par le laser 18. Pour des raisons de visibilité, cet outil 20 n'est représenté que sur les figures 6 à 12, ainsi qu'uniquement en pointillés sur la figure 1. L'outil 20 agit par contact direct avec la poudre solidifiée à rectifier, typiquement 15 par enlèvement de matières, notamment par abrasion. A titre d'exemple préférentiel non limitatif, l'outil de rectification 20 est une fraise, une meule ou, plus généralement un outil abrasif et/ou coupant. Comme expliqué plus en détail par la suite, l'outil 20 est déplaçable, par rapport au puits 12, de manière à agir par interférence mécanique avec de la poudre solidifiée, 20 reposant sur le piston 14. Dans l'exemple de réalisation considéré ici, l'outil 20 est ainsi déplaçable, à la fois, en rotation sur lui-même autour de son axe central Y20 qui est parallèle à l'axe Y-Y, en translation horizontale, dans les deux sens, dans une direction parallèle à l'axe X-X, et en translation verticale, dans les deux sens, suivant une direction parallèle à l'axe Z-Z. En pratique, les déplacements de l'outil de rectification 20 sont 25 commandés par des moyens d'entraînement ad hoc du dispositif 10, qui ne sont pas représentés sur les figures et dont la forme de réalisation n'est pas limitative de l'invention. Ceci étant, suivant un mode de réalisation préférentiel, qui est considéré ici, les moyens d'entraînement du rouleau 16 et les moyens d'entraînement de l'outil 20 peuvent, 30 au moins pour partie, être partagés, ce qui, entre autres, en facilite l'intégration au sein du dispositif 10, étant entendu que les actionnements respectifs du rouleau 16 et de l'outil 20 sont sélectifs, c'est-à-dire peuvent être réalisés indépendamment l'un de l'autre : autrement dit, le rouleau 16 et l'outil 20 sont préférentiellement commandés par des moyens communs d'actionnement sélectif de ce rouleau et de cet outil.

35 D'autres caractéristiques du dispositif 10 apparaîtront ci-après, dans le cadre de la description d'une utilisation de ce dispositif pour fabriquer l'objet tridimensionnel 1 à partir 3021569 7 de la poudre P. Cette utilisation est décomposée en douze temps successifs, correspondant respectivement aux figures 1 à 12. Sur la figure 1, le dispositif 10 est considéré alors que l'objet 1 a déjà commencé d'être fabriqué, moyennant la superposition de deux couches de poudre Cl et C2, la 5 couche de poudre Cl recouvrant la face supérieure du piston 14 tandis que la couche de poudre C2 recouvre la couche de poudre C1. Chacune des couches de poudre Cl et C2 inclut une partie solidifiée Cl .S, C2.S, qui, dans la couche C1, C2, forme une partie constitutive de l'objet 1 en cours de fabrication. Autrement dit, à l'instant de fabrication montré à la figure 1, l'objet 1, en cours de fabrication, est constitué des parties solidifiées 10 Cl .S et C2.S des couches de poudre Cl et C2. En vue de réaliser, comme montré à la figure 5, une troisième couche de poudre C3 dont une partie sera solidifiée, le piston 14 est translaté vers le bas suivant son axe Z14 depuis sa position de la figure 1 jusqu'à sa position de la figure 2, comme indiqué par la flèche Fl sur la figure 1, tandis que de la poudre supplémentaire est rapportée dans le 15 puits 12, en recouvrant la couche C2. Comme montré sur les figures 1, 2 et 3, cette poudre est étalée sur toute la couche de poudre C2, à l'intérieur du puits 12, par le rouleau 16. A cet effet, de manière connue en soi, le rouleau 16 est entraîné : - en translation horizontale dans la direction de l'axe X-X, comme indiqué par la flèche F2 sur les figures 1 à 3, l'axe Y16 du rouleau étant ainsi translaté horizontalement 20 d'une extrémité axiale, selon l'axe X-X, du puits 12 à son extrémité axiale opposée, en l'occurrence de l'extrémité gauche à l'extrémité droite du puits 12 sur les figures, et - en rotation sur lui-même autour de son axe Y16 de manière contrarotative, c'est-à-dire en sens opposé à celui de son roulement sur la poudre disposée à l'avant du rouleau 16 dans le sens de sa translation F2, comme indiqué par la flèche F3 sur les 25 figures 1 à 3. De cette façon, le contact provoqué par la surface extérieure du rouleau 16 sur la poudre P située à l'avant du rouleau 16 dans le sens de sa translation F2, s'oppose au déplacement du rouleau selon la translation F2, ce qui améliore l'étalage de la poudre, en une couche d'épaisseur maîtrisée. En pratique, on comprend que les moyens 30 d'entraînement du rouleau 16 sont conçus pour appliquer à ce dernier un effort rectiligne dans la direction de l'axe X-X et un couple autour de l'axe Y16, qui sont asservis l'un à l'autre de manière préétablie pour commander avec précision l'étalement de la poudre, en fonction, entre autres, de la nature de l'objet 1 à fabriquer, de la finesse voulue pour les détails de cet objet, de la nature physicochimique de la poudre, etc.

35 Une fois que le rouleau 16 a étalé de la poudre P sur toute l'étendue axiale, selon l'axe X-X, du piston 14 à l'intérieur du puits 12 et que le rouleau 16 occupe donc la 3021569 8 position translatée de la figure 3, le piston 14 est translaté vers le haut selon son axe Z14, comme indiqué par la flèche F4 sur la figure 4, de manière à rendre saillante, vis-à-vis du bord supérieur du puits 12, une partie de la couche de poudre qui vient d'être étalée par le rouleau 16. Puis, comme représenté sur la figure 4, le rouleau 16 est entraîné, à la fois, 5 en translation horizontale selon l'axe X-X, depuis l'extrémité axiale du puits 12, qu'il occupe à l'issue de l'étalement de la poudre, autrement dit depuis sa position translatée de la figure 3, jusqu'à l'extrémité axiale opposée du puits 12, autrement dit jusqu'à sa position initiale de la figure 1, comme indiqué par la flèche F5 sur les figures 4 et 5, et en rotation sur lui-même autour de son axe Y16 de manière contrarotative, comme indiqué 10 par la flèche F6 sur les figures 4 et 5. De cette façon, le rouleau 16 compacte la couche de poudre venant d'être étalée, en en réduisant l'épaisseur, selon l'axe Z-Z, à une valeur prédéterminée : à l'issue de cette opération de compactage, la poudre, étalée et compactée, recouvrant la couche de poudre C2, forme la couche de poudre C3. Comme représenté sur la figure 5, le laser 18 est ensuite actionné de manière que 15 son faisceau 19 balaye en partie la couche de poudre C3, en solidifiant, par frittage et/ou fusion, une partie C3.S de cette couche de poudre C3, comme indiqué par la flèche F7 sur la figure 5. Cette partie de couche solidifiée C3.S est prévue, moyennant une définition appropriée de la trajectoire du faisceau 19 de laser 18, pour correspondre à une section bidimensionnelle de l'objet à fabriquer 1 : autrement dit, de manière connue en 20 soi, le faisceau 19 du laser 18 frappe progressivement une partie de la surface supérieure de la couche de poudre C3, cette partie de surface constituant une section de l'objet à fabriquer, calculée à l'avance, dans le sens où, préalablement à la réalisation de la première couche de poudre C1, un ensemble de sections superposées numérisées est déterminé à partir d'une définition numérique de l'objet à fabriquer, ces sections 25 superposées correspondant aux parties de couches solidifiées à successivement obtenir par balayage, par le faisceau laser, de poudre P mise en couche. Ainsi, on comprend que, antérieurement à l'instant de fabrication montré à la figure 1, de la poudre P a été mise en couche sur la face supérieure du piston 14, par étalement puis compactage à l'aide du rouleau 16 et du piston 14, puis la couche de poudre Cl ainsi obtenue a été partiellement 30 balayée par le faisceau 19 du laser 18 de manière à en solidifier la partie Cl .S pour correspondre à la première des sections préétablies de l'objet à fabriquer 1, puis de la poudre P a été mise en couche sur la couche de poudre C1, par étalement puis compaction à l'aide du rouleau 16 et du piston 14, puis la couche de poudre ainsi obtenue C2 a été partiellement balayée par le faisceau laser de manière à en solidifier la partie 35 C2.S pour correspondre à la seconde section de l'objet à fabriquer 1.

3021569 9 A l'issue de l'application du laser 18 sur la couche de poudre C3, la partie solidifiée C3.S de cette dernière présente un ou plusieurs défauts D, tels que ceux présentés en détail dans la première partie de ce document. Comme expliqué plus haut, ce ou chacun de ces défauts forme une surépaisseur dans la partie de couche solidifiée C3.S, en saillie 5 vers le haut de la surface supérieure du reste de cette partie solidifiée C3.S. En particulier, dans l'exemple de réalisation considéré sur les figures, la partie solidifiée C3.S de la couche C3 présente des défauts D liés à des contre-dépouilles que forme cette partie de couche solidifiée C3.S par rapport à la partie solidifiée C2.S de la couche C2. Sur les figures, les défauts D sont exagérés à des fins de visibilité. Bien entendu, cet 10 exemple d'apparition des défauts D n'est pas limitatif, dans le sens où, quelle que soit la cause d'apparition du ou des défauts de la partie solidifiée C3.S de la couche de poudre C3, ce ou ces défauts sont corrigés comme expliqué plus loin à l'aide de l'outil 20, en étant, le cas échéant, préalablement détectés comme expliqué ci-après en regard de la figure 6.

15 Dans l'exemple de réalisation considéré sur les figures, une fois que la partie solidifiée C3.S de la couche de poudre C3 est obtenue, les opérations visant à obtenir une quatrième couche de poudre, recouvrant la couche de poudre C3, commencent d'être mises en oeuvre : de manière similaire à ce qui a été expliqué en regard des figures 1 et 2 en vue de l'obtention de la couche de poudre C3, ces opérations consistent, comme 20 montré sur la figure 6, à translater vers le bas le piston 14 selon son axe Z14 de manière similaire à la translation F1, comme indiqué par la flèche F8 sur la figure 6, puis à commencer d'étaler sur la couche de poudre C3 de la poudre supplémentaire P à l'aide du rouleau 16 entraîné simultanément en translation et en rotation de manière similaire à la translation F2 et à la rotation F3, comme respectivement indiqué par les flèches F9 et 25 F10 sur la figure 6. Cependant, ces opérations de mise en couche visant à obtenir une quatrième couche de poudre sont interrompues à l'instant montré sur la figure 6, en raison de la détection d'un des défauts D de la partie solidifiée C3.S de la couche de poudre C3, par le rouleau 16, plus précisément au moment où ce rouleau interfère avec l'un de ces défauts 30 D. Pour ce faire, les moyens d'entraînement du rouleau 16 sont conçus pour contrôler le comportement cinématique du rouleau 16 aux fins de l'étalement de poudre à mettre en couche, à savoir, son couple résistant, sa vitesse de translation et son écart de position angulaire par rapport à la consigne initiale prédéterminée. Une variation mesurée sur l'un de ces paramètres représentatifs du comportement du rouleau indique la présence des 35 défauts D. Autrement dit, plus généralement, le dispositif 10 permet de contrôler, notamment de mesurer, au moins un paramètre représentatif du comportement 3021569 10 cinématique du rouleau 16 lors de son utilisation pour mettre en couche la poudre P et ainsi d'observer une variation de ce ou ces paramètres, due à une résistance à l'étalement de cette poudre sur la partie solidifiée de la couche de poudre à recouvrir par la poudre P, en raison de la présence du défaut D de cette partie de couche solidifiée : 5 par exemple, dans le cas considéré sur les figures, lors de l'étalement de la poudre P par le rouleau 16, le couple d'entraînement en rotation du rouleau 16 s'accroît au moment où ce dernier interfère avec le défaut D de la partie solidifiée C3.S de la couche C3, ce qui implique que le rouleau 16 rencontre un obstacle résistant à son déplacement. Une fois que le défaut D est détecté et que les opérations de mise en couche sont 10 interrompues, le rouleau 16 est entraîné de manière à se retrouver suffisamment écarté du défaut D pour que ce dernier puisse être traité par l'outil de rectification 20. Dans l'exemple de réalisation considéré sur les figures, ce dégagement du rouleau 16 consiste en une translation horizontale dans la direction de l'axe X-X et en sens opposé à la translation F9, comme indiqué par la flèche F11 sur la figure 7. En pratique, le rouleau 16 15 retrouve ainsi, par la translation F11, sa position initiale de la figure 1, autrement dit la position qu'il occupait avant le commencement des opérations de mise en couche visant à réaliser la quatrième couche de poudre. Afin d'éliminer le défaut D, l'outil de rectification 20 est alors actionné, en étant, à la fois, entraîné en rotation sur lui-même autour de son axe central Y20, comme indiqué 20 par la flèche F12 sur la figure 8, et rapproché de la surface supérieure de la partie solidifiée C3.S de la couche de poudre C3 pour y corriger au moins le défaut D précédemment détecté, voire pour y corriger tous les défauts D présents comme dans l'exemple considéré sur les figures. En pratique, le rapprochement entre l'outil 20 et la partie solidifiée C3.S de la couche C3, de manière que la surface extérieure de l'outil 20 25 soit appliquée au contact de la surface supérieure de cette partie de couche solidifiée C3.S, est réalisé selon toutes le cinématiques envisageables : dans l'exemple de réalisation considéré ici, ce rapprochement est réalisé par entraînement de l'outil 20 en translation horizontale dans la direction de l'axe X-X, comme indiqué par la flèche F13 sur les figures 8 à 10, cette translation F13 étant précédée d'un décalage vertical, dans la 30 direction de l'axe Z-Z, entre l'outil 20 et le piston 14, ce décalage résultant ici de la combinaison d'une translation vers le bas selon l'axe Z-Z de l'outil 20 et d'une translation vers le haut selon l'axe Z-Z du piston 14, comme respectivement indiqué par les flèches F14 et F15 sur la figure 8. Plus généralement, le piston 14 est avantageusement déplacé de manière coordonnée à l'actionnement de l'outil de rectification 20, notamment pour 35 renforcer l'action de cet outil sur le défaut D à éliminer.

3021569 11 Lorsque la face extérieure de l'outil 20 interfère avec le défaut D qui avait été détecté par le rouleau 16, comme représenté sur la figure 9, l'outil élimine le défaut D, par enlèvement de matière, autrement dit en retirant, typiquement par abrasion et/ou découpe, la surépaisseur constituant ce défaut. Bien entendu, les conditions 5 d'actionnement de l'outil de rectification 20, ici, la vitesse de sa rotation F12 et la vitesse de sa translation F13, sont adaptées pour réduire la surépaisseur constituant le défaut D en de fines particules, qui sont détachées de la partie solidifiée C3.S de la couche de poudre C3 et dont la présence ne sera pas sensible pour la suite de la mise en oeuvre de la fabrication de l'objet tridimensionnel 1.

10 Avantageusement, comme représenté sur la figure 10, l'entraînement de l'outil de rectification 20 est maintenu de manière que ce dernier passe en regard de toute la surface supérieure de la partie de couche solidifiée C3.S : de cette façon, en plus de corriger le défaut D détecté par le rouleau 16, l'outil 20 corrige les éventuels autres défauts de la partie solidifiée C3.S. Dans l'exemple de réalisation considéré ici, cela 15 revient à réaliser la translation F13 de l'outil 20 depuis l'une des extrémités axiales, selon l'axe X-X, du puits 12 jusqu'à son extrémité axiale opposée, pendant que sa rotation F12 est maintenue. Une fois que le ou les défauts D sont corrigés par l'outil de rectification 20, l'actionnement de ce dernier cesse. Plus précisément, sa rotation F12 est arrêtée et l'outil 20 est déplacé jusqu'à sa position initiale qu'il occupait avant son actionnement, c'est-à-dire à sa position de la figure 7. Pour ce faire, dans l'exemple de réalisation considéré ici, l'outil 20 est d'abord translaté vers le haut selon l'axe Z-Z, comme indiqué par la flèche F16 sur la figure 11, puis est translaté horizontalement selon l'axe X-X, comme indiqué par la flèche F17 sur la figure 12. Les opérations de mise en couche, visant à former une 25 quatrième couche de poudre sur la couche C3, peuvent alors recommencer : cette fois-ci, ces opérations de mise en couche seront menées à leur terme puisque le défaut D, dont la détection avait interrompu précédemment ces opérations, a été éliminé. Et, bien entendu, une fois que la quatrième couche de poudre est finie d'être mise en forme, une partie de cette quatrième couche de poudre est ensuite solidifiée par le laser 18. Plus 30 généralement, les opérations qui viennent d'être décrites de la figure 1 à la figure 12 sont répétées pour mettre en couche et partiellement solidifier autant de couches de poudre que nécessaires à l'obtention de l'objet tridimensionnel 1 complet, c'est-à-dire autant de couches de poudre que de sections de cet objet préalablement calculées, comme expliqué plus haut.

35 On notera que, dans l'exemple de réalisation considéré sur les figures, dans la mesure où le rouleau 16 et l'outil 20 partagent en partie leurs moyens d'entraînement, les 3021569 12 translations F13 et F17 de l'outil 20 s'accompagnent d'une translation correspondante du rouleau 16, tandis que les translations F14 et F16 de l'outil 20 induisent un décalage vertical relatif entre cet outil et le rouleau 16. Par ailleurs, suivant un mode de réalisation, l'actionnement de l'outil de 5 rectification 20 pour corriger au moins un défaut de la partie solidifiée d'une couche de poudre venant d'être réalisée, comme sur les figures 8 à 12 pour la correction des défauts D de la partie de couche solidifiée C3.S, est commandé sans détection préalable du défaut à éliminer, mais de manière préétablie selon une stratégie d'actionnement préalablement paramétrée. Pour ce faire, avant de commencer à mettre en couche la 10 poudre P pour réaliser la première couche C1, et après avoir, comme expliqué plus haut, déterminé l'ensemble des sections superposées numérisées à partir de la définition numérique de l'objet 1 à fabriquer, une ou plusieurs sections dites à risque sont identifiées parmi l'ensemble des sections superposées précitées, chaque section à risque présentant une prédisposition à l'apparition de défauts dans la partie de couche solidifiée 15 correspondant à cette section à risque. En pratique, cette identification des sections à risque repose sur l'expertise de l'opérateur mettant en oeuvre le procédé de fabrication de l'objet 1 et/ou sur des moyens prédictifs dédiés, typiquement des algorithmes, prévus pour répertorier les régions de l'objet à fabriquer tendant à faire apparaître des défauts, telles que des régions en contre-dépouille. Dans tous les cas, une fois que les opérations 20 de mise en couche et de solidification de la poudre ont commencé, en vue de fabriquer l'objet 1, les opérations de correction de défaut, telles que celles illustrées par les figures 7 à 12, sont systématiquement mises en oeuvre juste après la solidification d'une partie de couche correspondant à l'une des sections à risque précitées. En tenant compte des explications qui précèdent, on comprend qu'une variante du 25 procédé consiste à corriger exclusivement des défauts que l'on peut qualifier de prévisibles, dans le sens où ils concernent les sections à risque de l'objet à fabriquer, préalablement identifiées avant même la mise en couche et la solidification de la première couche de poudre : dans cette variante, cela revient à dire que les opérations de détection, telles qu'illustrées par les figures 6 et 7, ne sont pas mises en oeuvre. A 30 l'inverse, une autre variante consiste à corriger exclusivement des défauts faisant l'objet d'une détection, comme celle illustrée par les figures 6 et 7, sans chercher préalablement aux opérations de mise en couche et de solidification, à identifier, parmi les sections superposées numérisées, des sections à risque. Bien entendu, une autre variante, qui est préférée, consiste à combiner les deux variantes précédentes : de cette façon, les défauts 35 prévisibles sont traités systématiquement, sans même chercher à les détecter, ce qui évite, pour ces défauts prévisibles, de mettre en oeuvre des opérations de détection, telles 3021569 13 que celles illustrées par les figures 6 et 7, tandis que des défauts imprévisibles, c'est-à- dire apparaissant dans des parties de couches solidifiées correspondant à des sections autres que les sections à risque, sont tout de même éliminés, après avoir été détectés comme sur les figures 6 et 7.

5 Ainsi, le procédé de fabrication et le dispositif associé 10 permettent : - d'améliorer la fiabilité pour réaliser la fabrication, sans interruption, de l'objet 1 complet, grâce à l'élimination, dès leur apparition, des défauts D dans les parties de couche solidifiées ; et - d'augmenter la faisabilité et la qualité des objets tridimensionnels pouvant être 10 fabriqués, en facilitant, entre autres, la réalisation des contre-dépouilles présentes dans la géométrie de ces objets, ainsi que la réalisation de formes complexes.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1.- Procédé de fabrication d'un objet tridimensionnel (1) par solidification de poudre, procédé comprenant : - une étape de mise en couche au cours de laquelle de la poudre (P) est mise sous forme d'une couche (C1, C2, C3), et - une étape de solidification au cours de laquelle un faisceau (19) d'un laser (18) solidifie une partie (C1 .S, C2.S, C3.S) de la couche de poudre préparée à l'issue de l'étape de mise en couche, cette partie solidifiée correspondant à une section bidimensionnelle de l'objet à fabriquer (1), balayée par le faisceau du laser, procédé dans lequel l'étape de mise en couche puis l'étape de solidification sont répétées l'une après l'autre, en superposant les couches de poudre (C1, C2, C3), jusqu'à obtenir l'objet qui est constitué des parties de couches solidifiées (Cl.S, C2.S, C3.S), caractérisé en ce que le procédé comprend en outre au moins une étape de correction de défaut, au cours de laquelle un outil de rectification (20) corrige au moins un, voire chaque, défaut (D) de la partie de couche solidifiée (C3.S) obtenue à l'issue d'au moins une des étapes de solidification répétées.
2. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, au cours de l'étape de correction de défaut, l'outil de rectification (20) est appliqué sur la surface supérieure de la partie de couche solidifiée (C3.S) et y corrige le ou chaque défaut (D) par enlèvement de matière, notamment par abrasion.
3. 3.- Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, au cours d'au moins une, voire de chacune, des étapes de mise en couche, on contrôle la partie de couche solidifiée (C3.S), obtenue à l'issue de l'étape de solidification qui a précédé l'étape de mise en couche en cours, pour y détecter un défaut, et, en cas de détection d'un défaut, on interrompt l'étape de mise en couche en cours puis on met en oeuvre l'étape de correction de défaut pour corriger le défaut détecté, puis on met en oeuvre une nouvelle fois l'étape de mise en couche.
4. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, pour mettre en oeuvre chaque étape de mise en couche, on utilise un rouleau (16), qui est entraîné simultanément en rotation sur lui-même autour d'un axe central (Y16) du rouleau et en translation perpendiculairement à cet axe de manière à étaler la poudre (P) à mettre en 3021569 15 couche, et dont on mesure au moins un paramètre du comportement cinématique de manière à détecter le défaut (D) par observation d'une variation de ce paramètre.
5. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que le procédé comprend en outre une étape préparatoire, qui est mise en oeuvre avant les autres étapes du procédé et au cours de laquelle on détermine un ensemble de sections superposées numérisées à partir d'une définition numérique de l'objet à fabriquer, qui correspondent aux parties de couche solidifiées à successivement obtenir lors de la répétition des étapes de mise en couche et de solidification, 10 en ce que, au cours de l'étape préparatoire, on identifie, parmi l'ensemble des sections, au moins une section dite à risque, prédisposée à ce qu'au moins un défaut (D) apparaisse dans la partie de couche solidifiées correspondant à cette section à risque, et en ce que, après l'étape de solidification à l'issue de laquelle la partie de couche solidifiée correspond à la ou chaque section à risque, l'étape de correction est mise en 15 oeuvre.
6. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, au cours de chaque étape de mise en couche, on déplace un piston (14) de support de la poudre mise en couche, 20 et en ce que, au cours de l'étape de correction, le piston est déplacé de manière coordonnée à l'actionnement de l'outil de rectification (20).
7. 7.- Dispositif de fabrication d'un objet tridimensionnel (1) par solidification de poudre, comprenant : 25 - des moyens de mise en couche (14, 16) adaptés pour mettre de la poudre (P) sous forme de couches de poudre (C1, C2, C3) superposées, et - un laser (18) émettant un faisceau (19), qui est dirigé vers chaque couche de poudre mise en forme par les moyens de mise en couche et qui est adapté pour solidifier une partie (Cl.S, C2.S, C3.S) de chaque couche de poudre, correspondant à une section 30 bidimensionnelle de l'objet à fabriquer (1), balayée par le faisceau, caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre un outil de rectification (20) adapté pour corriger au moins un, voire chaque, défaut (D) de la partie solidifiée (C1.S, C2.S, C3.S) des couches de poudre (C1, C2, C3). 3021569 16
8. 8.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'outil de rectification (20) est adapté pour corriger le ou les défauts (D) par enlèvement de matière, notamment par abrasion. 5
9. 9.- Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'outil de rectification (20) est une fraise ou une meule.
10. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'outil de rectification (20) et un rouleau d'étalement de poudre (16) appartenant aux 10 moyens de mise en couche (14, 16) sont commandés par des moyens communs d'actionnement sélectif de l'outil de rectification et du rouleau d'étalement de poudre.