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FR3030321B1 - Fabrication par fusion laser d'une piece telle qu'un boitier d'un dispositif optronique ou avionique et pieces associees - Google Patents

Fabrication par fusion laser d'une piece telle qu'un boitier d'un dispositif optronique ou avionique et pieces associees Download PDF

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FR3030321B1
FR3030321B1 FR1462649A FR1462649A FR3030321B1 FR 3030321 B1 FR3030321 B1 FR 3030321B1 FR 1462649 A FR1462649 A FR 1462649A FR 1462649 A FR1462649 A FR 1462649A FR 3030321 B1 FR3030321 B1 FR 3030321B1
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Ghislain Yantio
Jean-Yves Riou
Jerome Caillie
Pierrick Lemonnier
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Safran Electronics and Defense SAS
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Safran Electronics and Defense SAS
Sagem Defense Securite SA
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Abstract

L'invention concerne une pièce (1) de forme allongée comprenant : - une paroi de fond (10), et - des parois latérales (20) présentant une face interne (22) et une face externe (24), lesdites parois latérales (20) présentant en tout point une tangente dont un angle (y) avec la paroi de fond est au moins égal à une vingtaine de degrés, la pièce (1) étant caractérisée en ce que les parois latérales sont obtenues par un procédé (S) de fabrication par fusion sélective sur un lit de poudre par faisceau de haute énergie et en ce qu'elle comprend en outre un maillage en relief (30), formé intégralement et en une seule pièce avec la face interne (22) des parois latérales (20) de la pièce, ledit maillage (30) étant configuré pour supporter les parois latérales (20) lors du procédé de fabrication (S).

Description

DOMAINE DE L’INVENTION
L’invention concerne un procédé de fabrication de pièces de forme sensiblement allongée, notamment dans le domaine des équipements optroniques portables, présentant des parois fines réalisées dans un alliage métallique, ainsi que les pièces obtenues par ce procédé.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Dans le domaine des équipements électroniques ou optroniques portables ou avioniques (tels que des boîtiers électroniques), l’optimisation du poids de l’équipement est importante afin de faciliter son utilisation, son transport, sa manipulation ou son impact sur la masse embarquée dans l’avion et sa conséquence sur la consommation de carburant.
C’est notamment le cas des corps, boîtiers ou capots (le terme boîtier sera utilisé ultérieurement pour désigner ces éléments) des dispositifs optroniques portables d’observation, de télémétrie et/ou de visée, dont le poids représente un paramètre essentiel de l’équipement. Ces boîtiers peuvent comprendre des éléments de structure du dispositif mais constituent essentiellement la partie externe des dispositifs. Outre ces fonctions de tenue structurelle, ces boîtiers doivent en outre assurer une fonction de barrière électromagnétique et de drainage thermique (fonction radiateur thermique). Ces boîtiers sont donc généralement réalisés dans un matériau métallique afin de pouvoir assurer ces fonctions. Des épargnes de protection (généralement isolante) sont en outre appliquées sur les parois du boîtier afin d’assurer la continuité électrique pour la compatibilité électromagnétique du dispositif.
Par exemple, les boîtiers peuvent être réalisés dans un alliage de magnésium, qui présente une faible densité et une bonne tenue mécanique en assurant un drainage thermique. Toutefois, les alliages de magnésium sont sensibles à la corrosion, et doivent donc subir un traitement adapté afin de le revêtir d’une couche de protection contre la corrosion. Or, il s'avère difficile à l’usage de leur appliquer des traitements de surface efficaces qui sont capables de résister aux environnements climatiques sévères et qui sont en outre conducteurs.
On cherche donc à diminuer l’épaisseur des parois formant ces pièces, afin de réduire leur masse et/ou à utiliser d’autres matériaux plus légers. Toutefois, les procédés de fabrication habituels ne permettent pas d’atteindre des épaisseurs de paroi suffisamment faibles, notamment lorsque celles-ci sont réalisées dans un alliage métallique. En effet, les dispositifs optroniques portables d’observation, de télémétrie et/ou de visée présentent généralement une forme complexe et allongée, typiquement une enveloppe cylindrique à section quelconque avec bossages et ouvertures. De plus, étant donnée l’épaisseur recherchée pour les parois (inférieure au millimètre), il est difficilement envisageable d’effectuer des finitions par usinage, dans la mesure où celles-ci risqueraient d’endommager les parois, de les faire entrer en résonnance (réduisant ainsi la possibilité de les usiner), de les affaiblir mécaniquement et/ou de créer des balourds.
De plus, du fait de leur forme cylindrique fermée, l’usinage de la partie interne est complexe et ne permet pas d’obtenir certains types de surface qui seraient optimisés pour favoriser au mieux les échanges thermiques par convexion interne au dispositif.
Il a par ailleurs été entrepris de réaliser les pièces dans une matière thermoplastique. Toutefois, afin que la pièce soit capable d’assurer des fonctions de drainage thermique et de barrière électromagnétique, il est alors nécessaire d’ajouter des couches fonctionnelles et/ou des pièces assurant le drainage thermique, ce qui représente un poids et un coût additionnels non négligeables.
RESUME DE L’INVENTION
Un objectif de l’invention est donc de proposer une pièce de forme allongée présentant des parois de faible épaisseur, typiquement de quelques dixièmes de millimètres, tout en ayant de bonnes propriétés mécaniques, thermiques et électromagnétiques, et qui puisse en outre être conçue et fabriquée facilement.
Pour cela, l’invention propose une de forme allongée comprenant :
- une paroi de fond, et
- des parois latérales présentant une face interne et une face externe, lesdites parois latérales présentant en tout point une tangente dont un angle avec la paroi de fond est au moins égal à une vingtaine de degrés, la pièce étant caractérisée en ce que les parois latérales sont obtenues par un procédé de fabrication par fusion sélective sur un lit de poudre par faisceau de haute énergie et en ce qu’elle comprend en outre un maillage en relief, formé intégralement et en une seule pièce avec la face interne des parois latérales de la pièce, ledit maillage étant configuré pour supporter les parois latérales lors du procédé de fabrication.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de la pièce décrite ci-dessus sont les suivantes :
les parois latérales présentent une hauteur inférieure à 3,0 mm, de préférence 2.0 mm, voire inférieure à 1.0 mm, typiquement entre 0.4 mm et 0.7 mm,
- le maillage en relief comprend une série de cellules de forme et/ou de dimensions identiques ou variables, la forme desdites cellules étant choisie dans la liste suivante : un carré, un losange, un triangle, un parallélépipède, ou toute forme fermée comprenant des courbes et/ou des segments linéaires, ladite cellule présentant des bords rectilignes, courbes ou ondulés,
- le maillage en relief comprend des nervures,
- les nervures du maillage en relief présentent une largeur comprise entre 0.5 et 3.0 mm, de préférence entre 0.5 et 2.0 mm,
- les nervures du maillage en relief présentent une hauteur comprise entre 0.2 et 3.0 mm, de préférence entre 0.2 et 2.0 mm, par exemple 1.0 mm,
- les parois latérales sont réalisées dans l’un au moins des matériaux suivants : un alliage métallique, une céramique, un matériau polymère, un superalliage métallique, de préférence dans l’un au moins des matériaux suivants : un alliage d’aluminium, un alliage de titane, de l’acier,
- les parois latérales sont en alliage d’aluminium et présentent une hauteur comprise entre 0.4 mm et 1.0 mm, tandis que le maillage en relief présente une largeur de 0.5 mm et une hauteur de 0,2 mm ou 0.3 mm, et/ou
- la pièce comprend un boîtier d’un dispositif portable d’observation, de télémétrie et/ou de visée.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose un procédé de fabrication par fusion sélective d’un lit de poudre par faisceau de haute énergie d’une pièce de forme allongée comme décrite ci-dessus, comprenant une étape au cours de laquelle un maillage en relief, configuré pour former un support pour les parois latérales de ladite pièce, est formé intégralement et en une seule pièce avec la face interne desdites parois latérales.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du procédé de fabrication décrit ci-dessus sont les suivantes :
- le procédé comprend en outre une étape préalable de dimensionnement du maillage par conception assistée par ordinateur,
- l’étape préalable comprend les sous-étapes suivantes : définition d’un plan de construction, ledit plan de construction correspondant à la paroi de fond de la pièce ; modélisation des parois latérales de la pièce par rapport au plan de construction ; découpage des parois latérales en au moins deux surfaces distinctes ; pour chaque surface distincte, maillage de la surface conformément à un premier réseau de plans et à un deuxième réseau de plans, chaque réseau de plans correspondant à un ensemble de plans parallèles à un plan de référence du réseau, le plan de référence du premier réseau, le plan de référence du deuxième réseau et le plan de construction étant deux à deux sécants,
- le premier réseau de plans et le deuxième réseau de plan sont décalés suivant un premier intervalle et un deuxième intervalle, respectivement, et/ou
- le plan de référence du premier réseau et le plan de référence du deuxième réseau présentent une épaisseur identique, et/ou
- le plan de référence du premier réseau et le plan de référence du deuxième réseau forment un angle compris entre 30° et 80° avec le plan de construction,
- le maillage comprend au moins une cellule, ladite cellule comprenant au moins trois points distincts définis chacun par une intersection entre un plan du premier réseau, un plan du deuxième réseau et une surface distincte, et/ou
- le maillage comprend un treillage de nervures et chaque nervure est définie par une intersection entre un plan du premier réseau, un plan du deuxième réseau et une surface distincte.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :
La figure 1a est une vue tridimensionnelle d’un exemple de réalisation d’une pièce conforme à l’invention,
La figure 1 b est une vue de côté de l’exemple de la figure 1 a,
Les figures 2a à 2e illustrent de manière schématique des exemples d’étapes de conception de la pièce de la figure 1, et
La figure 3 est un organigramme représentant différentes étapes d’un exemple de réalisation d’un procédé de fabrication d’une pièce conforme à l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION
Dans ce qui suit, l’invention va plus particulièrement être décrite dans le cas d’une pièce 1 allongée du type boîtier 1 d’un dispositif optronique portable d’observation, de télémétrie et/ou de visée. En effet, une telle pièce 1 doit être capable de subir des contraintes thermiques, électromagnétiques, mécaniques, et géométriques importantes tout en respectant des critères de masse exigeants, de sorte qu’elle forme un exemple de réalisation particulièrement adapté pour expliquer les effets techniques de l’invention.
Ceci n’est toutefois pas limitatif, l’invention pouvant s’appliquer à tout type de pièce 1 de forme allongée, comprenant une paroi de fond 10 sensiblement plane et des parois latérales 20 présentant une face interne 22 et une face externe 24. On notera cependant que l’invention s’applique plus particulièrement aux pièces 1 dont les parois latérales 20 présentent en tout point une tangente dont un angle γ avec la paroi de fond est au moins égal à une vingtaine de degrés, typiquement entre 20° et 25°, par exemple d’environ 23°, afin de garantir le maintien et l’intégrité de la pièce 1 lors de sa fabrication. Cet angle limite correspond à la limite technologique au-delà de laquelle il est difficile, actuellement, de réaliser des parois latérales 20 de bonne qualité structurelle et dimensionnelle suivant le procédé S de l’invention. Cette limite est bien entendu susceptible d’évoluer étant donnée la progression technologique dans le domaine de la fabrication par fusion laser.
Par ailleurs, l’invention s’applique de préférence aux pièces 1 fermées (boucles), telles que des pièces 1 de forme circulaires, ovoïdes, carrées, etc., afin de réduire les risques de flexion des parois et/ou d’effondrement partiel ou total des parois.
Enfin, afin de faciliter la lecture de la description, le dispositif optronique portable d’observation, de télémétrie et/ou de visée sera dénommé « dispositif portable ».
Un boîtier 1 de dispositif portable comprend :
- une paroi de fond 10, qui est ici sensiblement plane et qui définit un plan de construction, et
- des parois latérales 20 présentant une face interne 22 et une face externe 24. Les parois latérales 20 présentant en tout point une tangente dont un angle γ avec le plan de construction est au moins égal à une vingtaine de degrés, par exemple 23°.
Dans l’exemple de réalisation illustré sur les figures, les parois latérales 20 comprennent:
- deux façades 20a qui sont sensiblement planes et parallèles (à + ou - 5° près), de forme sensiblement identique et qui s’étendent en regard, et
- deux façades courbes 20b, qui relient les deux façades 20a.
En variante, on comprendra que les façades ne sont pas nécessairement planes ni parallèles, et dépendent de la forme du boîtier 1 devant être réalisé.
Les façades 20a et les façades courbes 20b peuvent présenter des bossages 26 et/ou des fenêtres 28 ainsi que des surépaisseurs locales.
Selon l’invention, le boîtier 1 est obtenu suivant un procédé S de fabrication par fusion sélective sur un lit de poudre par faisceau de haute énergie, typiquement un laser. Par fusion sélective par laser, en anglais Selective Laser Melting (SLM), on entend un procédé S comprenant les étapes suivantes :
(i) Alimenter le bac d’alimentation d’un matériau sous forme de particules de poudre.
(ii) Déposer une première couche de poudre du matériau à fusionner sur un support de construction. Par support de construction, on comprendra ici le plan sur lequel sont formées les parois latérales 20. Le support de construction est donc perpendiculaire à la direction d’empilement des couches formées obtenues par fusion. Le support de construction peut comprendre un socle massif, la paroi de fond 10 du boîtier 1.
(iii) Balayer au moins une région de la première couche avec le faisceau de haute énergie de façon à chauffer localement la poudre de cette région à sa température de fusion, de telle sorte que les particules de la poudre ainsi fondue forment au moins un premier élément d'un seul tenant. Le support de construction peut ensuite être déplacé verticalement vers le bas d’une distance égale à l’épaisseur de poudre de la couche suivante.
(iv) Déposer une deuxième couche de poudre du matériau sur cette première couche de poudre, (v) Balayer au moins une région de la deuxième couche par le faisceau de façon à chauffer la poudre de cette région à une température supérieure à sa température de fusion, de telle sorte que les particules de la poudre ainsi fondue forment au moins un deuxième élément d'un seul tenant. On notera que la région de la deuxième couche est généralement située en tout ou partie au-dessus de la région de la première couche déjà fondue par le faisceau, de telle sorte que les particules de poudre fondues ou frittées dans les deux couches forment un ensemble d'un seul tenant.
(vi) Déplacer verticalement vers le bas le support de construction d’une distance sensiblement égale à l’épaisseur de la couche de poudre suivante, (vii) Répéter les étapes (iv) à (vi) pour chaque nouvelle couche de poudre à déposer au-dessus d'une couche précédente, dont au moins une région a déjà été préalablement fondue, et ce jusqu'à la formation complète de la pièce 1.
Les étapes (ii) et (iv) de dépôt peuvent notamment être effectuées à l’aide d’un moyen de pose conventionnel, par exemple un rouleau configuré pour transvaser la poudre depuis un bac d’alimentation. Le rouleau peut alors déposer des couches de poudre d’épaisseur adaptée, typiquement d’une épaisseur minimale de 20 microns pour un alliage métallique
La couche ainsi déposée est ensuite nivelée à l’aide d’un racleur, configuré pour uniformiser l’épaisseur de la couche de poudre qui vient d’être déposée sur la couche sous-jacente qui vient d’être fondue. L’excédent de poudre qui est évacué par le racleur peut ensuite être récupéré dans un bac de recyclage, situé de façon adjacente au bac d’alimentation dans lequel se déplace verticalement le support de construction après chaque balayage de la poudre.
Ce procédé S peut utiliser n'importe quel faisceau de haute énergie à la place du faisceau laser, tant que ce faisceau est suffisamment énergétique pour fondre les particules de poudre et une partie du matériau sur lequel les particules reposent (encore appelée zone diluée faisant partie intégrante du bain liquide). Ce balayage du faisceau est effectué par exemple à l’aide d’un laser.
Un tel procédé S étant connu, il ne sera pas détaillé davantage ici.
L’utilisation de la fusion sélective sur un lit de poudre par un faisceau laser présente l’avantage de permettre de fabriquer des pièces 1 dont les parois latérales 20 présentent une faible épaisseur.
Toutefois, la poudre non fondue n’est pas autoporteuse et n'est donc pas capable de supporter les parois lors des étapes de fabrication de la pièce 1. Des supports, fabriqués simultanément avec les pièces 1 lors des étapes (iv) et (v) du procédé S, sont habituellement utilisés pour résoudre ce problème afin de permettre la tenue des parois latérales 20 et d’éviter leur effondrement sous le poids de la poudre en raison de leur faible épaisseur. Ces supports présentent cependant l’inconvénient majeur de devoir être supprimés à la fin du procédé S de fabrication à l’aide d’opérations de finition du type usinage, sciage, fraisage, etc. ce qui n’est pas envisageable lorsque les parois latérales 20 présentent une épaisseur inférieure au millimètre. Typiquement, le fraisage fait entrer les parois latérale en vibration, ce qui risque de les endommager et empêche tout usinage précis. La mise en œuvre de tels supports limite donc de facto l’épaisseur des parois pouvant être obtenue.
Afin de permettre l’utilisation de la fusion sélective d’un lit de poudre par un faisceau tout en obtenant une pièce 1 dont les parois latérales 20 présentent une faible épaisseur, l’invention propose de former un maillage en relief 30 sur la face interne 22 des parois latérales 20 et configuré pour renforcer les parois latérales 20 lors du procédé S de fabrication en les rendant autoporteuses. Le maillage en relief 30 peut être formé intégralement et en une seule pièce avec la face interne 22 des parois latérales 20 lors des étapes (iv) et (v) du procédé S de fabrication.
La mise en œuvre d’un tel maillage 30 permet ainsi de former des pièces 1 de forme allongée telles qu’un boîtier 1, avec des parois latérales 20 dont la hauteur est inférieure à 3,0 mm, de préférence 2.0 mm, voire inférieure à 1.0 mm, typiquement de l’ordre de 0.7 mm, et pouvant atteindre jusqu’à 0.4 mm dans le cas d’un alliage d’aluminium. Les Demanderesses ont en effet pu vérifier que des parois latérales 20 en alliage d’aluminium présentant une épaisseur de 0.4 mm présentaient une intégrité structurelle suffisante pour être obtenues à l’aide du procédé S de fabrication décrit cidessus.
Afin de garantir le maintien des parois latérales 20 lors du procédé S de fabrication et la qualité de la pièce 1 obtenue (parois lisses et mécaniquement résistantes), il est préférable que les parois latérales 20 présentent en tout point de leur surface une tangente dont un angle γ avec le plan de construction est au moins égal à une vingtaine de degrés, typiquement entre 20° et 25°, par exemple 23°. Il n’est donc pas nécessaire que les parois latérales 20 soient planes : celles-ci peuvent notamment comprendre des bossages 26 ou des surépaisseurs tant que, en tout point de ces bossages 26 et surépaisseurs, l’angle γ entre la tangente aux parois latérales 20 et le support de construction reste inférieur à l’angle limite indiqué ci-dessus.
La pièce 1 peut alors être réalisée dans tout matériau susceptible d’être utilisé dans un procédé S de fabrication par fusion sélective sur un lit de poudre par un faisceau, et adapté au domaine d’utilisation de la pièce 1. De façon non limitative, la pièce 1 peut donc être réalisée dans l’un au moins des matériaux suivants : un alliage métallique, une céramique, un matériau polymère, un superalliage métallique. Dans le cas du boîtier 1 pour jumelles optroniques, le matériau peut notamment comprendre un alliage d’aluminium, un alliage de titane, et/ou de l’acier. De préférence, le boîtier 1 est réalisé dans un alliage d’aluminium, qui représente un très bon compromis entre termes de densité, de compatibilité électromagnétique et de dissipation thermique. Il pourra notamment s’agir de tout type d’alliage d’aluminium compatible avec les techniques de fonderie (tels que les alliages de fonderie type AS7G06, AS10G, AISÎ12, etc.) ou encore des alliages d’aluminium corroyés des séries 2000, 3000, 5000, 6000, 7000, etc.
La Demanderesse s’est par ailleurs aperçue du fait qu’un tel maillage 30 permettait de réduire les bruits acoustiques en cassant les résonnances dans le boîtier 1. Il est ainsi possible d’obtenir un boîtier 1 capable de réduire à la fois les bruits solidiens résultant des vibrations transmises par la matière solide et les bruits acoustiques aériens (à l’aide du maillage en relief 30 formé sur les faces internes des parois latérales 20).
La forme et les dimensions du maillage en relief 30 sont choisies de manière à garantir la rigidité structurelle de la pièce 1.
Dans une première forme de réalisation, le maillage 30 peut comprendre un motif comprenant une série de cellules 34 formées chacune par des nervures 32. Le motif peut être régulier et comprendre des cellules 34 de dimensions et de forme identiques, ou irrégulières et comprendre des cellules 34 de dimensions et de forme distinctes. Par ailleurs, les nervures 32 peuvent être continues ou discontinues.
Par exemple, la forme de la ou des cellules 34 peut être choisie dans la liste suivante : un carré, un losange, un triangle, un parallélépipède, ou un polygone quelconque ou toute forme fermée comprenant des courbes et/ou des segments linéaires. Les cellules 34 peuvent en outre présenter des bords rectilignes, courbes ou ondulés.
De préférence, les nervures 32 formant les cellules 34 sont définies de manière à former un angle non nul et non droit avec le plan de construction. En d’autres termes, les nervures 32 sont inclinées par rapport au plan de construction. L’angle d’inclinaison des nervures 32 est notamment déterminé en fonction des contraintes subies par les parois latérales 20 lors de la fabrication de la pièce 1. Un angle compris entre 30° et 80° avec le plan de construction est par exemple adapté dans le cas de la réalisation d’un boîtier 1.
Dans l’exemple de réalisation illustré sur la figure 1, le maillage est régulier et comprend des cellules 34 en forme de losange dont la projection des bords sur un plan est rectiligne. On notera toutefois que le maillage peut être différent sur les parois latérales 20 parallèles que sur les parois latérales 20 courbes, afin de tenir compte de la forme desdites parois 20. Par ailleurs, les projections des nervures 32 sur un plan sont rectilignes (les nervures 32 en elles-mêmes étant courbes) afin de simplifier la modélisation et le dimensionnement structurel de la pièce 1 en amont de la fabrication.
Dans une deuxième forme de réalisation (non illustrée sur les figures), le maillage en relief 30 peut comprendre une série d’alvéoles. Les alvéoles peuvent par exemple présenter une forme sensiblement polygonale ou circulaire, et sont de préférence reliées les unes aux autres afin de permettre la transmission des efforts entre les différentes alvéoles du maillage 30.
Dans le cas d’un boîtier 1 réalisé en alliage métallique, le maillage 30 peut comprendre un treillage comprenant des cellules 34 identiques en forme de losanges dont la projection des côtés sur un plan est rectiligne. Chaque losange est donc formé par quatre nervures 32 continues qui se croisent deux à deux. La projection sur un plan de l’angle formé entre deux nervures 32 qui se croisent peut par exemple être de 45°, comme illustré sur la figure 1.
La hauteur des nervures 32 formant les cellules 34 peut être comprise entre 0.2 et 3.0 mm, de préférence entre 0.2 et 2.0 mm, par exemple 1.0 mm. On notera que par hauteur des nervures 32, on comprendra ici la dimension des nervures 32 suivant une direction normale à la face interne 22, la hauteur de la face interne 22 étant comprise dans ladite mesure d’hauteur. On en déduit que, pour une paroi latérale présentant une hauteur (hors nervures 32) de 0.4 mm, la dimension de la partie des nervures 32 faisant saillie des parois latérales 20 est au minimum de 0.2 mm, par exemple 0.3 mm.
Par ailleurs, une largeur des nervures 32 peut être comprise entre 0.5 et 3.0 mm, de préférence entre 0.5 et 2 mm. Par largeur des nervures 32, on comprendra la dimension des nervures 32 suivant une direction perpendiculaire à leur direction longitudinale d’extension. Comme nous le verrons par la suite, la largeur des nervures 32 peut correspondre à l’épaisseur du plan mis en œuvre lors de la conception du boîtier 1.
La mise en œuvre d’un maillage en relief 30 sur la face interne 22 des parois latérales 20 permet ainsi d’utiliser un procédé S de fabrication capable d’obtenir une pièce 1 dont les parois 20 présentent une très faible hauteur, sans étape ultérieure d’usinage. En effet, le maillage en relief 30 n’alourdit pas significativement la pièce 1 obtenue, présente l’avantage de renforcer structurellement les parois latérales 20, en dépit de leur très faible hauteur (jusqu’à 0.4 mm par exemple dans le cas d’une pièce 1 en alliage métallique), et permet de réduire les bruits acoustiques générés par l’électronique embarquée dans la pièce 1.
Dans une variante de réalisation, le procédé S de fabrication par fusion sélective sur un lit de poudre par faisceau de haute énergie peut comprendre une étape préalable de paramétrage du maillage 30 par conception assistée par ordinateur.
L’utilisation d’un maillage en relief 30 pour renforcer les parois latérales 20 et les rendre autoporteuse lors des étapes (iv) et (v) du procédé S de fabrication est en effet particulièrement avantageuse pour le dimensionnement, dans la mesure où un maillage 30 peut être aisément modélisé et paramétré en trois dimensions par les outils de conception conventionnels.
Un exemple non limitatif de modélisation du maillage 30 va être décrit ci-après.
Au cours d’une première étape S1, un plan de construction P est défini. Le plan de construction P correspond au support de construction, typiquement la paroi de fond 10 de la pièce 1 dans le cas d’un boîtier 1.
Au cours d’une deuxième étape S2 (figure 2a), une surface 40 correspondant aux parois latérales 20 de la pièce 1 est modélisée. Dans le cas d’un boîtier 1, la surface 40 peut par exemple être modélisée sous la forme d’une enveloppe cylindrique de forme sensiblement ovoïde. Le cas échéant, la précision de la modélisation peut être affinée en modélisant en outre les surfaces correspondant aux bossages 26, surépaisseurs et fenêtres 28 de la pièce 1.
Au cours d’une troisième étape S3, la surface 40 est découpée en au moins deux surfaces distinctes 42, 44 (figure 2b), correspondant ici aux façades planes 20a et courbes 20b.
Au cours d’une quatrième étape S4 (figures 2c et 2d), pour chaque surface distincte 42, 44, ladite surface distincte 42, 44 est maillée conformément à un premier réseau de plans et à un deuxième réseau de plans, chaque réseau de plans correspondant à un ensemble de plans parallèles à un plan de référence P1 du réseau. Afin de former un maillage 30 comprenant des nervures 32 sécantes, le plan de référence P1 du premier réseau, le plan de référence P2 du deuxième réseau et le plan de construction P sont sécants deux à deux (voir figure 2d).
Le premier réseau de plans et le deuxième réseau de plan peuvent être décalés suivant un premier intervalle et un deuxième intervalle, respectivement. Le premier intervalle et le deuxième intervalle peuvent être identiques ou différents, réguliers (d’un décalage à l’autre) ou irréguliers, selon le maillage 30 que l’on souhaite obtenir.
Dans l’exemple illustré sur les figures 2a à 2e, le premier intervalle et le deuxième intervalle sont identiques et réguliers.
On obtient alors un maillage 30 dont les cellules 34 sont délimitées par au moins trois points distincts, chacun des points étant défini par l’intersection entre un plan du premier réseau, un plan du deuxième réseau et l’une des surfaces distinctes. Il est alors possible de former les cellules 34 du maillage 30 tridimensionnel en reliant les points à l’aide de nervures 32, qui peuvent être de rectilignes, courbes ou ondulées.
Dans une forme de réalisation, chaque nervure peut par exemple être définie par l’intersection de la surface distincte avec l’un des plans du premier ou du deuxième réseau. Dans cette forme de réalisation, la largeur des nervures 32 peut alors être déterminée par l’épaisseur du plan correspondant. C’est par exemple le cas des exemples de réalisation illustrés sur les figures 2a à 2e.
On notera que le plan de référence P du premier réseau et le plan de référence P2 du deuxième réseau peuvent présenter une épaisseur identique. Les nervures 32 du maillage en relief 30 de la surface distincte sont alors de largeur identique.
Par ailleurs, l’inclinaison a du plan de référence P1 du premier réseau et l’inclinaison β du plan de référence P2 du deuxième réseau par rapport au plan de construction P correspondent à l’inclinaison des nervures 32. Ces plans de référence forment donc de préférence un angle a, β compris entre 30° et 80° avec le plan de construction P.
Le choix de nervures 32 continues dont la projection sur un plan est rectiligne permet donc de simplifier la conception de la pièce 1, et en particulier de son maillage en relief 30.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Pièce (1) de forme allongée comprenant :
    - une paroi de fond (10), et
    - des parois latérales (20) présentant une face interne (22) et une face externe (24), lesdites parois latérales (20) présentant en tout point une tangente dont un angle (γ) avec la paroi de fond est au moins égal à une vingtaine de degrés, la pièce (1) étant caractérisée en ce que les parois latérales présentent une hauteur inférieure à 3.0 mm et sont obtenues par un procédé (S) de fabrication par fusion sélective sur un lit de poudre par faisceau de haute énergie et en ce qu’elle comprend en outre un maillage en relief (30), formé intégralement et en une seule pièce avec la face interne (22) des parois latérales (20) de la pièce, ledit maillage (30) étant configuré pour supporter les parois latérales (20) lors du procédé de fabrication (S).
  2. 2. Pièce (1) selon la revendication 1, dans laquelle les parois latérales (20) présentent une hauteur inférieure à 2.0 mm, de préférence inférieure à 1.0 mm, typiquement entre 0.4 mm et 0.7 mm.
  3. 3. Pièce (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle le maillage en relief (30) comprend une série de cellules (34) de forme et/ou de dimensions identiques ou variables, la forme desdites cellules (34) étant choisie dans la liste suivante : un carré, un losange, un triangle, un parallélépipède, ou toute forme fermée comprenant des courbes et/ou des segments linéaires, ladite cellule présentant des bords rectilignes, courbes ou ondulés.
  4. 4. Pièce (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le maillage en relief (30) comprend des nervures (32).
  5. 5. Pièce (1 ) selon la revendication 4, dans laquelle les nervures (32) du maillage en relief (30) présentent une largeur comprise entre 0.5 et 3.0 mm, de préférence entre 0.5 et 2.0 mm.
  6. 6. Pièce (1) selon l’une des revendications 4 ou 5, dans laquelle les nervures (32) du maillage en relief (30) présentent une hauteur comprise entre 0.2 et 3.0 mm, de préférence entre 0.2 et 2.0 mm, par exemple 1.0 mm.
  7. 7. Pièce (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle les parois latérales (20) sont réalisées dans l’un au moins des matériaux suivants : un alliage métallique, une céramique, un matériau polymère, un superalliage métallique, de préférence dans l’un au moins des matériaux suivants : un alliage d’aluminium, un alliage de titane, de l’acier.
  8. 8. Pièce (1) selon la revendication 7, dans laquelle les parois latérales (20) sont en alliage d’aluminium et présentent une hauteur comprise entre 0.4 mm et 1.0 mm, tandis que le maillage (30) en relief présente une largeur de 0.5 mm et une hauteur de 0,2 mm ou 0.3 mm.
  9. 9. Pièce (1) selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant un boîtier d’un dispositif portable d’observation, de télémétrie et/ou de visée.
  10. 10. Procédé de fabrication (S) par fusion sélective d’un lit de poudre par faisceau de haute énergie d’une pièce (1) de forme allongée selon l’une des revendications 1 à 9, comprenant une étape (S5) au cours de laquelle un maillage en relief (30), configuré pour former un support pour les parois latérales (20) de ladite pièce (1), est formé intégralement et en une seule pièce avec la face interne (22) desdites parois latérales (20).
  11. 11. Procédé de fabrication (S) selon la revendication 10, comprenant en outre une étape préalable (S1-S4) de dimensionnement du maillage par conception assistée par ordinateur.
  12. 12. Procédé de fabrication (S) selon la revendication 11, dans lequel l’étape préalable comprend les sous-étapes suivantes :
    - définition (S1 ) d’un plan de construction (P), ledit plan de construction (P) correspondant à la paroi de fond (10) de la pièce (1),
    - modélisation (S2) des parois latérales (20) de la pièce (1) par rapport au plan de construction,
    - découpage (S3) des parois latérales (20) en au moins deux surfaces distinctes (42, 44),
    - pour chaque surface distincte, maillage (S4) de la surface conformément à un premier réseau de plans et à un deuxième réseau de plans, chaque réseau de plans correspondant à un ensemble de plans parallèles à un plan de référence du réseau (P1, P2), le plan de référence (P1) du premier réseau, le plan de référence (P2) du deuxième réseau et le plan de construction (P) étant deux à deux sécants.
  13. 13. Procédé de fabrication (S) selon la revendication 12, dans lequel :
    - le premier réseau de plans et le deuxième réseau de plan sont décalés suivant un premier intervalle et un deuxième intervalle, respectivement, et/ou
    - le plan de référence (P1) du premier réseau et le plan de référence (P2) du deuxième réseau présentent une épaisseur identique, et/ou
    - le plan de référence (P1) du premier réseau et le plan de référence (P2) du deuxième réseau forment un angle compris entre 30° et 80° avec le plan de construction (P).
  14. 14. Procédé de fabrication (S) selon l’une des revendications 12 ou 13, dans lequel le maillage (30) comprend au moins une cellule (34), ladite cellule (34) comprenant au moins trois points distincts définis chacun par une intersection entre un plan du premier réseau, un plan du deuxième réseau et une surface distincte (42, 44).
    5
  15. 15. Procédé de fabrication (S) selon l’une des revendications 12 ou
    13, dans lequel le maillage (30) comprend un treillage de nervures (32) et chaque nervure (32) est définie par une intersection entre un plan du premier réseau, un plan du deuxième réseau et une surface distincte (42, 44).
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