FR3100728A1 - Characterization of a lattice structure - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un Méthode de fabrication d’un ensemble (28) constitué au moins :- d’une éprouvette (18) d’axe longitudinal comprenant une première (20) et une seconde (22) parties de préhension reliées l’une à l’autre par un brin (24) présentant une section transverse de dimension inférieure relativement à la première partie (20) et à la seconde partie (22), - un caisson (30) de protection délimitant intérieurement un logement (32) de réception d’au moins une éprouvette (18),ladite au moins une éprouvette (18) étant disposée à l’intérieur du caisson (30) de protection et étant reliée à une face interne du caisson (30) au niveau de la première partie (20) par une première branche (42) et au niveau de la seconde partie (22) par une seconde branche (44),le procédé comprenant les étapes suivantes :a) Fournir au moins un support de fabrication (48) dudit ensemble (28) ;b) Obtenir ledit ensemble (28) en fabriquant l’au moins une éprouvette (18), l’au moins un caisson (30) de protection et lesdites au moins deux branches (42, 44) de connexion, d’une seule pièce par fabrication additive fusion sur ledit support de fabrication (48). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 4The invention relates to a method of manufacturing an assembly (28) consisting of at least: - a test piece (18) with a longitudinal axis comprising a first (20) and a second (22) gripping parts connected to one another. to the other by a strand (24) having a cross section of smaller dimension relative to the first part (20) and to the second part (22), - a protective casing (30) internally delimiting a housing (32) of reception of at least one specimen (18), said at least one specimen (18) being arranged inside the protective box (30) and being connected to an internal face of the box (30) at the level of the first part (20) by a first branch (42) and at the level of the second part (22) by a second branch (44), the method comprising the following steps: a) providing at least one manufacturing support (48) of said assembly ( 28); b) Obtain said assembly (28) by manufacturing at least one specimen (18), at least one protective casing (30) and said at least two connection branches (42, 44), in one piece by additive manufacturing fusion on said manufacturing medium (48). Figure to be published with the abstract: Figure 4
Description
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
L’invention porte sur la caractérisation des structures lattices réalisables par fabrication additive. En particulier, l’invention porte sur la réalisation d’éprouvette permettant une caractérisation expérimentale de telles structures lattices.The invention relates to the characterization of lattice structures achievable by additive manufacturing. In particular, the invention relates to the production of a specimen allowing experimental characterization of such lattice structures.
Etat de la technique antérieureState of the prior art
Les procédés de fabrication additive permettent aujourd’hui de réaliser des géométries de pièces jusqu’alors irréalisables par les procédés de fabrication traditionnels. En particulier, des géométries fines appelées structures lattices ou structures en treillis se révèlent particulièrement intéressantes pour se substituer entre autres à des structures de type mousse. Les structures lattices permettent ainsi de remplir des fonctions d’amortisseur, de filtre ou encore d’échangeurs thermiques. Elles peuvent être utilisées afin d’alléger les pièces ou pour rechercher des fonctions particulières.Additive manufacturing processes now make it possible to produce part geometries hitherto unachievable by traditional manufacturing processes. In particular, fine geometries called lattice structures or lattice structures prove to be particularly advantageous for replacing, among other things, structures of the foam type. The lattice structures thus make it possible to fulfill the functions of damper, filter or even heat exchangers. They can be used to lighten parts or to find specific functions.
Par structure lattice, on entend une structure treillis correspondant à un assemblage de brins métalliques entrecroisés et maintenus les uns aux autres de sorte à former un ensemble rigide et poreux.By lattice structure is meant a lattice structure corresponding to an assembly of metal strands criss-crossed and held together so as to form a rigid and porous assembly.
Un exemple de structure lattice 2 est illustré à la figure 1. Comme on peut le voir, la structure lattice 2 est ici constituée d’un motif élémentaire 6 qui se répète selon trois directions de l’espace, formant alors un réseau tridimensionnel. Les brins métalliques 4 constitutifs du motif 6, sont ordonnés, de sorte à former un volume géométrique élémentaire. Dans l’exemple illustré, le motif 6 est un polyèdre, définissant un volume intérieur creux.An example of a lattice 2 structure is illustrated in figure 1. As can be seen, the lattice 2 structure here consists of an elementary pattern 6 which is repeated in three directions in space, thus forming a three-dimensional network. The metal strands 4 constituting the pattern 6 are ordered so as to form an elementary geometric volume. In the example shown, pattern 6 is a polyhedron, defining a hollow interior volume.
Aujourd’hui ces structures sont peu utilisées car il y a peu de connaissances et de méthodes pour établir le comportement des pièces intégrant de telles structures. En effet, il est connu que leur comportement est fortement influencé par le procédé de fabrication, et peut donc différer fortement du comportement théorique attendu.Today these structures are little used because there is little knowledge and methods to establish the behavior of parts integrating such structures. Indeed, it is known that their behavior is strongly influenced by the manufacturing process, and can therefore differ greatly from the expected theoretical behavior.
Par ailleurs, il est également connu dans le cas de la réalisation de pièces à géométrie classique, de caractériser ces géométries à l’aide d’éprouvette. En général, ces éprouvettes sont fabriquées avec le même procédé de fabrication que la pièce à caractériser.Moreover, it is also known in the case of the production of parts with conventional geometry, to characterize these geometries using test specimens. In general, these specimens are manufactured with the same manufacturing process as the part to be characterized.
Dans le cas des structures lattices, afin de caractériser le comportement de la structure dans son intégralité, il est nécessaire de réaliser des micro-éprouvettes représentatives d’un brin de lattice et ce par fabrication additive. Ces micro-éprouvettes doivent donc :
- présenter une portion représentative d’un brin de lattice ;
- être facilement fabricable par fabrication additive ;
- être adaptées à une machine de traction, notamment aux mors à pinces ;
- être adaptées pour les méthodes de mesures de géométries sans contact.In the case of lattice structures, in order to characterize the behavior of the structure in its entirety, it is necessary to produce micro-test specimens representative of a strand of lattice and this by additive manufacturing. These micro-test specimens must therefore:
- present a representative portion of a lattice strand;
- be easily manufacturable by additive manufacturing;
- be adapted to a traction machine, in particular to gripper jaws;
- be suitable for non-contact geometry measurement methods.
Un exemple de géométrie de micro-éprouvettes 8 est illustré à la figure 2. La première micro-éprouvette 8 comprend une première partie 10 et une seconde partie 12 de préhension, reliées l’une à l’autre par un brin de lattice 14. Chaque partie de préhension comprend deux faces opposées 14a, 14b planes, de forme rectangulaire (dans le premier exemple) ou polygonale. Le brin 14 présente une section transverse de dimension très inférieure aux dimensions transverses des première 10 et deuxième 12 parties de préhension. Les parties de traction sont dimensionnées de sorte à être assez grandes pour être maintenues dans des mors de traction.An example of geometry of micro-test specimens 8 is illustrated in FIG. 2. The first micro-test specimen 8 comprises a first part 10 and a second part 12 for gripping, connected to each other by a strand of lattice 14. Each gripping part comprises two opposite flat faces 14a, 14b, of rectangular (in the first example) or polygonal shape. The strand 14 has a transverse section of dimension much smaller than the transverse dimensions of the first 10 and second 12 gripping parts. The pulling parts are sized to be large enough to be held in pulling jaws.
La fabrication additive implique une fabrication généralement à la verticale sur un plateau. Ainsi, un défaut de fabrication, lors de la fabrication de micro-éprouvettes, est la déformation du brin du fait que la tête offre une surface importante d’accroche au système d’étalement de poudre lorsque celui-ci se déplace pour étaler les couches de poudre suivante. En pratique, les dimensions de la tête et notamment sa hauteur, au regard de l‘épaisseur du brin, sont très importantes et que les déformations sont dues au fait que le brin n’est pas suffisamment rigide pour résister aux contraintes « imposées » par le système d’étalement de poudre lors de son déplacement.Additive manufacturing involves manufacturing that is usually vertical on a platen. Thus, a manufacturing defect, during the manufacture of micro-test specimens, is the deformation of the strand due to the fact that the head offers a large surface for gripping the powder spreading system when the latter moves to spread the layers. next powder. In practice, the dimensions of the head and in particular its height, with regard to the thickness of the strand, are very important and that the deformations are due to the fact that the strand is not rigid enough to resist the constraints "imposed" by the powder spreading system as it moves.
Quelle que soit la géométrie des micro-éprouvettes 8, les micro-éprouvettes 8 obtenues par fabrication additive présentent systématiquement le même défaut, une déformation du brin à caractériser. Cette déformation est d’ailleurs observable à la figure 2. Les axes X1, X2, X3, X4et X5représentent des axes avec lesquels les parties de préhension 12 sont alignés. On observe que systématiquement les premières parties de préhension 14 supérieures sont légèrement inclinées par rapport aux secondes parties de préhension 12 inférieures qui est fabriqué en premier sur le support de fabrication.Whatever the geometry of the micro-test pieces 8, the micro-test pieces 8 obtained by additive manufacturing systematically have the same defect, a deformation of the strand to be characterized. This deformation is moreover observable in FIG. 2. The axes X 1 , X 2 , X 3 , X 4 and X 5 represent axes with which the gripping parts 12 are aligned. It is observed that systematically the first upper gripping parts 14 are slightly inclined with respect to the second lower gripping parts 12 which is manufactured first on the manufacturing support.
L’objet de l’invention est donc de proposer une micro-éprouvette ainsi qu’un procédé de fabrication de la micro-éprouvette, compatible avec la caractérisation d’une structure lattice fabriquée par fabrication additive.The object of the invention is therefore to propose a micro-test specimen as well as a process for manufacturing the micro-test specimen, compatible with the characterization of a lattice structure manufactured by additive manufacturing.
Le présent document porte sur un procédé de fabrication d’un ensemble constitué au moins :
- d’une éprouvette, de préférence d’axe longitudinal, comprenant une première et une seconde parties de préhension reliées l’une à l’autre par un brin présentant une section transverse de dimension inférieure relativement à la première partie et à la seconde partie,
- un caisson de protection délimitant intérieurement un logement de réception d’au moins une éprouvette,
ladite au moins une éprouvette étant disposée à l’intérieur du caisson de protection et étant reliée à une face interne du caisson au niveau de la première partie par au moins une première branche et au niveau de la seconde partie par au moins une seconde branche,
le procédé comprenant les étapes suivantes :
a) Fournir au moins un support de fabrication dudit ensemble ;
b) Obtenir ledit ensemble en fabriquant au moins une éprouvette, au moins un caisson de protection et lesdites au moins deux branches de connexion, d’une seule pièce par fabrication additive.This document relates to a process for manufacturing an assembly consisting of at least:
- a test specimen, preferably with a longitudinal axis, comprising a first and a second gripping parts connected to each other by a strand having a cross-section of smaller dimension relative to the first part and to the second part ,
- a protective box internally delimiting a housing for receiving at least one specimen,
said at least one specimen being placed inside the protective casing and being connected to an internal face of the casing at the level of the first part by at least one first branch and at the level of the second part by at least one second branch,
the method comprising the following steps:
a) Provide at least one manufacturing support for said assembly;
b) Obtaining said assembly by manufacturing at least one specimen, at least one protective casing and said at least two connecting branches, in a single piece by additive manufacturing.
Lors d’un tel procédé de fabrication, le caisson joue le rôle de support, permettant, par le biais de la ou les premières branches et de la ou les secondes branches de l’ensemble d’assurer le maintien de la micro-éprouvette, lors de la fabrication. Ainsi, la partie de préhension fabriquée en deuxième, c’est-à-dire positionnée au-dessus de l’autre partie de préhension, est maintenue au moins en partie par le caisson par l’intermédiaire d’une branche, et pas uniquement par le brin de lattice à caractériser.During such a manufacturing process, the box plays the role of support, allowing, through the first branch or branches and the second branch or branches of the assembly to ensure the maintenance of the micro-test specimen, during manufacture. Thus, the gripping part manufactured second, that is to say positioned above the other gripping part, is held at least in part by the box via a branch, and not only by the lattice strand to be characterized.
L’ensemble est par la suite utilisé, notamment pour le transport des éprouvettes, le caisson associé aux branches, permettant alors de transporter sans risques, les micro-éprouvettes. Un tel caisson permet par conséquent de protéger les géométries fines et fragiles des micro-éprouvettes, lors de la réalisation par fabrication additive et d’assurer leurs intégrités même après leur fabrication.The assembly is then used, in particular for the transport of the test specimens, the box associated with the branches, then making it possible to transport the micro-test specimens without risk. Such a box therefore makes it possible to protect the fine and fragile geometries of the micro-test specimens, during production by additive manufacturing and to ensure their integrity even after their manufacture.
Lors de la fabrication, l’ébauche de caisson entourant les ébauches de micro-éprouvettes, permet de protéger ces dernières du passage du système d’étalement par poudre, pouvant être par exemple un racleur ou un rouleau.During manufacture, the box blank surrounding the micro-test specimen blanks protects them from the passage of the powder spreading system, which can be for example a scraper or a roller.
Egalement, lors des manipulations des pièces, notamment lors de la séparation des pièces du support sur lequel les pièces sont fabriquées, le caisson empêche toute déformation pouvant être générée par cette étape de séparation.Also, during handling of the parts, in particular during the separation of the parts from the support on which the parts are manufactured, the box prevents any deformation that may be generated by this separation step.
L’au moins une éprouvette peut être fabriquée de manière à ce que la direction longitudinale soit perpendiculaire à un plan P d’extension du support.
Par conséquent, l’éprouvette peut être fabriquée à la verticale du support de fabrication, selon une direction transverse au plan d’extension du support. La fabrication additive implique ainsi qu’une première partie de préhension soit fabriquée, puis le brin de lattice à caractériser, puis la deuxième partie de préhension, ces éléments étant alors alignés selon une direction perpendiculaire au plan P. Grâce au caisson, la fabrication à la verticale sur le support de fabrication peut être réalisée sans risques de déformation de la micro-éprouvette qui est alors maintenue lors de la fabrication par le caisson par les biais des branches.The at least one specimen can be manufactured so that the longitudinal direction is perpendicular to an extension plane P of the support.
Consequently, the specimen can be manufactured vertically to the manufacturing support, in a direction transverse to the support's extension plane. Additive manufacturing thus implies that a first gripping part is manufactured, then the lattice strand to be characterized, then the second gripping part, these elements then being aligned in a direction perpendicular to the plane P. Thanks to the box, the manufacturing at the vertical on the manufacturing support can be achieved without risk of deformation of the micro-test specimen which is then held during manufacture by the box via the branches.
Les au moins deux branches de connexion forment un angle avec le plan P compris entre 30° et strictement 90°, de préférence entre 45° et 90°.The at least two connection branches form an angle with the plane P comprised between 30° and strictly 90°, preferably between 45° and 90°.
Les surfaces qui forment un angle inférieur à 45° sont plus difficilement fabricables. En effet, ces surfaces en surplomb peuvent entrer en collision avec le dispositif d’étalement de poudre. Le diamètre d’une section des branches de connexion peut être compris entre 0,1 et 1 mm.Surfaces that form an angle of less than 45° are more difficult to manufacture. Indeed, these overhanging surfaces can collide with the powder spreading device. The diameter of a section of the connecting branches can be between 0.1 and 1 mm.
Les première et seconde parties de préhension peuvent comprendre chacune deux faces planes opposées selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale, reliées chacune par au moins une branche de connexion au caisson.The first and second gripping parts can each comprise two opposite planar faces in a direction perpendicular to the longitudinal direction, each connected by at least one connecting branch to the box.
Les parties de préhension des faces radiales (par rapport à la direction longitudinale de la micro-éprouvette) sur lesquelles des points de connexion avec les premières et les secondes branches sont établis.The gripping portions of the radial faces (with respect to the longitudinal direction of the micro-test piece) on which points of connection with the first and the second branches are established.
De plus, les points de connexion entre des branches de connexion sur les faces opposées peuvent être disposés à une même distance du plan P.In addition, the connection points between connection branches on the opposite faces can be arranged at the same distance from the plane P.
Par conséquent les premières branches, disposées sur les faces opposées de la première partie de préhension peuvent être disposées à la même hauteur, permettant alors à la première partie d’être soutenue par le caisson, de part et d’autre de l’axe longitudinal à la même hauteur.Consequently the first branches, arranged on the opposite faces of the first gripping part can be arranged at the same height, then allowing the first part to be supported by the box, on either side of the longitudinal axis. at the same height.
Le caisson de protection peut présenter la forme d’un cylindre droit dont une génératrice est parallèle à la direction longitudinale, le caisson étant relié à une base.The protective casing may have the shape of a right cylinder whose generatrix is parallel to the longitudinal direction, the casing being connected to a base.
Le caisson peut être un cylindre elliptique droit. La forme elliptique permet notamment de dimensionner le caisson de l’ensemble au plus proche des micro-éprouvettes contenues dans le caisson. L’objectif est de ne pas fabriquer un caisson trop grand, de sorte de réduire au minimum le temps de fabrication de l’ensemble. Dans le cas d’un caisson cylindrique elliptique, les éprouvettes sont alignées le long de l’axe principal de la section elliptique du caisson de protection. Le caisson peut avoir toute autre forme pour s’adapter aux conditions de fabrication. Notamment la forme hexagonale pour permettre un encastrement optimal de plusieurs caissons sur la plateforme de fabrication.The box may be a right elliptical cylinder. The elliptical shape makes it possible in particular to size the casing of the assembly as close as possible to the micro-test specimens contained in the casing. The objective is not to make a box that is too big, so as to reduce the manufacturing time of the assembly to a minimum. In the case of an elliptical cylindrical box, the specimens are aligned along the main axis of the elliptical section of the protective box. The box can have any other shape to adapt to the manufacturing conditions. In particular the hexagonal shape to allow optimal embedding of several boxes on the manufacturing platform.
Le caisson de protection peut comprendre au moins un évidement.The protective casing may include at least one recess.
Cela permet entre autres de réduire la quantité de poudre utilisée et le coût de réalisation d’un tel ensemble. Cela permet également de réduire le temps de fabrication de l’ensemble.This allows, among other things, to reduce the quantity of powder used and the cost of producing such a set. This also reduces the manufacturing time of the assembly.
Le procédé peut en outre comprendre l’étape suivante :
- Séparer l’ensemble obtenu du support à l’aide d’une pince.The method may further comprise the following step:
- Separate the assembly obtained from the support using pliers.
Cette étape se retrouve facilitée, dès lors que seule la base du caisson sera à séparer du support de fabrication. Ainsi, il n’y a plus de risques d’altération des éprouvettes lors de cette étape, celles-ci n’étant pas fabriquées en contact direct sur le support.This step is facilitated, since only the base of the box will have to be separated from the manufacturing support. Thus, there is no longer any risk of alteration of the specimens during this stage, as they are not manufactured in direct contact on the support.
L’ensemble peut comprendre entre 2 et 20 éprouvettes.The set can include between 2 and 20 specimens.
Brève description des figuresBrief description of figures
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
Il est maintenant fait référence aux figures 3 et suivantes.Reference is now made to Figures 3 et seq.
Le procédé présenté ici vise à fabriquer, en fabrication additive un ensemble métallique.The process presented here aims to manufacture, in additive manufacturing, a metal assembly.
L’ensemble comprend au moins une micro-éprouvette apte à représenter un brin d’une structure lattice. La figure 3 illustre un exemple de micro-éprouvette selon l’invention.The assembly comprises at least one micro-test piece capable of representing a strand of a lattice structure. Figure 3 illustrates an example of a micro-test piece according to the invention.
L’éprouvette 18 s’étend selon un axe longitudinal X. L’éprouvette comprend une première partie de préhension 20 et une seconde partie de préhension 22. Les première 20 et seconde 22 parties de préhension sont destinées à être maintenues par des mors d’une machine d’essais de traction. Les parties de préhension 20, 22 doivent donc présenter des dimensions longitudinales et transverses (dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale) suffisantes pour assurer le bon maintien de l’éprouvette dans les mors de la machine de traction.The test piece 18 extends along a longitudinal axis X. The test piece comprises a first gripping part 20 and a second gripping part 22. The first 20 and second 22 gripping parts are intended to be held by gripping jaws. a tensile testing machine. The gripping parts 20, 22 must therefore have longitudinal and transverse dimensions (in a direction perpendicular to the longitudinal direction) sufficient to ensure that the test specimen is held in place in the jaws of the traction machine.
Les parties de préhension 20, 22 peuvent avoir des formes identiques. Il s’agit de pavés, s’étendant longitudinalement selon une longueur
Ces parties de préhension 20, 22 sont reliées l’une à l’autre par un brin 24 de lattice à caractériser. Une zone de jonction 26, entre les parties de préhension 20, 22 et le brin 24, est de forme générale tronconique, permettant d’éviter la rupture au niveau de la zone de jonction 26 entre les parties de préhension 20, 22 et le brin 24.These gripping parts 20, 22 are connected to each other by a strand 24 of lattice to be characterised. A junction zone 26, between the gripping parts 20, 22 and the strand 24, is of generally frustoconical shape, making it possible to avoid breaking at the level of the junction zone 26 between the gripping parts 20, 22 and the strand. 24.
Le brin 24 présente une section transverse de dimension inférieure relativement à la première 20 et seconde 22 parties de préhension. Ainsi, la partie de jonction 26 présente une première section transverse proche des dimensions de la première 20 et seconde 22 parties de préhension. En d’autres termes, la section transverse est de l’ordre de la longueur
L’ensemble 28 comprend en outre un caisson 30, tel qu’illustré à la figure 4.The assembly 28 further includes a box 30, as shown in Figure 4.
Il s’agit d’un caisson 30 de protection, délimitant intérieurement un logement 32 de réception, dans lequel une ou plusieurs éprouvettes 18 sont agencées.This is a protective box 30, internally delimiting a reception housing 32, in which one or more test specimens 18 are arranged.
Dans l’exemple illustré à la figure 3, quatre éprouvettes 18 sont disposées dans le logement 32 du caisson 30 de protection. L’ensemble 28 peut comprendre entre 2 et 20 éprouvettes environ.In the example illustrated in Figure 3, four specimens 18 are placed in the housing 32 of the box 30 of protection. The set 28 can comprise between 2 and approximately 20 test specimens.
Le caisson 30 a la forme générale d’un cylindre droit. La génératrice de ce cylindre est parallèle à l’axe X longitudinal selon lequel les éprouvettes 18 s’étendent. Dans l’exemple illustré il s’agit d’un cylindre elliptique droit, c’est-à-dire à section elliptique, dans lequel les éprouvettes 18 sont alignées le long de l’axe principal de l’ellipse. Le caisson 30 comprend une base 34 inférieure, et une ouverture 36 au niveau de la partie supérieure, par laquelle les éprouvettes 18 peuvent être sorties hors du caisson 30. La base 34 s’étend selon un plan P.The box 30 has the general shape of a right cylinder. The generatrix of this cylinder is parallel to the longitudinal axis X along which the specimens 18 extend. In the example shown, it is a straight elliptical cylinder, that is to say with an elliptical section, in which the test pieces 18 are aligned along the main axis of the ellipse. The box 30 comprises a lower base 34, and an opening 36 at the level of the upper part, through which the specimens 18 can be taken out of the box 30. The base 34 extends along a plane P.
Le caisson 30 peut comprendre des évidements. En d’autre termes, le caisson 30 peut être évidé par endroit à l’aide d’alvéoles c’est-à-dire de trous, afin de réduire la quantité de poudre métallique à utiliser dans la fabrication du caisson 30.The box 30 may include recesses. In other words, the box 30 can be hollowed out in places using cells, that is to say holes, in order to reduce the quantity of metal powder to be used in the manufacture of the box 30.
Les première 20 et seconde 22 parties de préhension des éprouvettes 18 comprennent chacune deux faces planes 38a et 38b opposées selon une direction perpendiculaire à l’axe X longitudinal et deux faces planes 40a et 40b opposées selon l’axe X.The first 20 and second 22 parts for gripping the test specimens 18 each comprise two flat faces 38a and 38b opposite in a direction perpendicular to the longitudinal axis X and two flat faces 40a and 40b opposite along the axis X.
Les faces 38a et 38b des première 20 et seconde 22 parties de préhension sont reliées à une face interne du caisson 30 par le biais de branches de connexion 42, 44. Les premières branches de connexion 42 relient les premières parties de préhension 20 des éprouvettes 18 contenues dans le caisson 30. Les deuxièmes branches de connexion 44 relient les secondes parties de préhension 22 des éprouvettes 18 contenues dans le caisson 30.The faces 38a and 38b of the first 20 and second 22 gripping parts are connected to an internal face of the box 30 by means of connection branches 42, 44. The first connection branches 42 connect the first gripping parts 20 of the test specimens 18 contained in the box 30. The second connection branches 44 connect the second gripping parts 22 of the test specimens 18 contained in the box 30.
Les branches de connexion 42, 44 peuvent être positionnées à différentes hauteurs, par rapport au plan P, sur les parties de préhension 20, 22 des éprouvettes 18, pour maintenir celles-ci dans le caisson 30. Ces branches 42, 44 sont suffisamment fines pour pouvoir être aisément retirées sans outillage lourd. Ainsi, les branches de connexion 42, 44 ont un diamètre compris entre 0,1 et 1 mm.The connection branches 42, 44 can be positioned at different heights, relative to the plane P, on the gripping parts 20, 22 of the test specimens 18, to hold the latter in the box 30. These branches 42, 44 are sufficiently thin so that they can be easily removed without heavy tools. Thus, the connection branches 42, 44 have a diameter of between 0.1 and 1 mm.
Les éprouvettes 18 sont disposées de sorte à être alignées le long de l’axe principal des sections elliptiques du caisson 30, et que les faces 38a et 38b s’étendent respectivement dans deux plans parallèles entre eux. Egalement, les faces planes 40a des éprouvettes 18 sont en regard des faces planes 40b de l’éprouvette 18 directement adjacentes dans le caisson 30 (à l’exception des éprouvettes 18 disposées au début et à la fin de l’alignement).The specimens 18 are arranged so as to be aligned along the main axis of the elliptical sections of the box 30, and that the faces 38a and 38b extend respectively in two planes parallel to each other. Also, the flat faces 40a of the test pieces 18 are opposite the flat faces 40b of the test piece 18 directly adjacent in the box 30 (with the exception of the test pieces 18 arranged at the start and at the end of the alignment).
Dans l’exemple, les premières parties de préhension 20 sont reliées au caisson 30 par le biais de deux premières branches de connexion 42 et les secondes parties de préhension 22 sont reliées au caisson 30 par le biais de deux secondes branches 44 de connexion.In the example, the first gripping parts 20 are connected to the box 30 by means of two first connecting branches 42 and the second gripping parts 22 are connected to the box 30 by means of two second connecting branches 44.
Ces branches de connexion 42, 44 forment un angle α avec le plan P. L’angle α compris entre 45° et strictement 90°.These connection branches 42, 44 form an angle α with the plane P. The angle α is between 45° and strictly 90°.
Des points de connexion 46 entre les branches de connexion 42, 44 et les faces opposées 38a, 38b des premières et secondes parties de préhension 20, 22, assurent donc la liaison entre les branches de connexion 42, 44 et les faces opposées 38a, 38b.Connection points 46 between the connection branches 42, 44 and the opposite faces 38a, 38b of the first and second gripping parts 20, 22, therefore ensure the connection between the connection branches 42, 44 and the opposite faces 38a, 38b .
Ces points de connexion 46, pour chaque partie de préhension 20, 22, sont disposés à une même distance du plan P, de sorte que les branches de connexion 42, 44 sont disposées à la même hauteur, et sont symétriques par rapport à l’axe X.These connection points 46, for each gripping part 20, 22, are arranged at the same distance from the plane P, so that the connection branches 42, 44 are arranged at the same height, and are symmetrical with respect to the X axis.
Le présent document porte sur le procédé de fabrication d’un tel ensemble. La fabrication estThis document covers the manufacturing process for such an assembly. The manufacturing is
La première étape consiste à fournir au moins un support 48 de fabrication dudit ensemble 28. Il s’agit d’un support 48 s’étendant dans le plan P, sur lequel l’ensemble 28 est fabriqué.The first step consists in providing at least one support 48 for manufacturing said assembly 28. This is a support 48 extending in the plane P, on which the assembly 28 is manufactured.
L’ensemble 28 est fabriqué à la verticale, sur le support 48, telles que la ou les éprouvettes 18 sont fabriquées de manière à ce que leur direction longitudinale selon l’axe X soit perpendiculaire à un plan P d’extension.The assembly 28 is manufactured vertically, on the support 48, such that the specimen(s) 18 are manufactured so that their longitudinal direction along the axis X is perpendicular to an extension plane P.
La deuxième étape consiste à obtenir l’ensemble 28 en fabriquant la ou les éprouvettes 18, le caisson 30 de protection et les premières 42 et secondes 44 branches de connexion, d’une seule pièce par fabrication additive sur le support 48 de fabrication.The second step consists in obtaining the assembly 28 by manufacturing the specimen(s) 18, the protective casing 30 and the first 42 and second 44 connection branches, in a single piece by additive manufacturing on the manufacturing support 48.
Par fabrication additive, on entend par exemple le procédé de fusion sélective sur lit de poudre également connu sous les noms anglais de « laser beam melting» ou « Electron Beam Melting ».By additive manufacturing is meant, for example, the process of selective melting on a powder bed also known by the English names of “ laser beam melting ” or “ Electron Beam Melting ”.
Ce procédé consiste à fabriquer l’ensemble 28 par fusion de couches successives de poudre au moyen d'un faisceau laser ou d'un faisceau d'électrons commandé par un système de traitement de l'information dans lequel on a enregistré les coordonnées tridimensionnelles des points des couches successives à réaliser. De façon pratique, on dispose sur le fond d’une cuve formé par le support 48 mobile en translation verticale, une première couche de poudre à l’aide d’un racleur. La couche présente alors une surface inférieure correspondant à la surface supérieure du plateau et une surface supérieure sur laquelle est dirigé et déplacé le faisceau laser ou le faisceau d’électrons. L'énergie apportée par ce faisceau provoque la fusion locale de la poudre qui, en se solidifiant, forme une première couche de l’ensemble 28.This method consists in manufacturing the assembly 28 by melting successive layers of powder by means of a laser beam or an electron beam controlled by an information processing system in which the three-dimensional coordinates of the points of the successive layers to be produced. In practice, there is placed on the bottom of a tank formed by the support 48 movable in vertical translation, a first layer of powder using a scraper. The layer then has a lower surface corresponding to the upper surface of the plate and an upper surface on which the laser beam or the electron beam is directed and moved. The energy provided by this beam causes the local melting of the powder which, on solidifying, forms a first layer of assembly 28.
Après formation de cette première couche, le support 48 est descendu d’une distance correspondant à l’épaisseur d’une couche, puis une seconde couche de poudre est amenée par le racleur sur la couche précédente. De la même manière que précédemment, une seconde couche de la pièce métallique est formée par fusion à l’aide du faisceau laser ou du faisceau d’électrons. Ces opérations sont répétées jusqu’à fabrication complète de l’ensemble 28.After formation of this first layer, the support 48 is lowered by a distance corresponding to the thickness of one layer, then a second layer of powder is brought by the scraper onto the previous layer. In the same way as before, a second layer of the metal part is formed by melting using the laser beam or the electron beam. These operations are repeated until the assembly 28 is completely manufactured.
L’ensemble 28 est donc monobloc, les différents éléments constitutifs de l’ensemble 28 sont ainsi fabriqués lors de la même opération de fabrication additive.The assembly 28 is therefore one-piece, the various constituent elements of the assembly 28 are thus manufactured during the same additive manufacturing operation.
La troisième étape consiste ensuite à séparer l’ensemble 28 obtenu du support. La base 34 inférieure du caisson 30 est la seule partie de l’ensemble 28 en contact avec le support 48. Ainsi, un outil permet de décoller cette partie du support 48. Cela permet donc d’éviter toutes déformations des éprouvettes 18 lors de la séparation avec le support 48.The third step then consists in separating the assembly 28 obtained from the support. The lower base 34 of the box 30 is the only part of the assembly 28 in contact with the support 48. Thus, a tool makes it possible to take off this part of the support 48. This therefore makes it possible to avoid any deformation of the specimens 18 during the separation with support 48.
L’ensemble 28 est donc conservé tel quel, de sorte que les éprouvettes 18 sont protégées par le caisson 30 lors de la fabrication, mais également lors du transport.The assembly 28 is therefore kept as it is, so that the specimens 18 are protected by the box 30 during manufacture, but also during transport.
La géométrie et les dimensions du caisson 30 de protection permet de protéger et de maintenir les éprouvettes 18 (lors de la fabrication, la manipulation et le transport), de dépoudrer facilement l’ensemble 28 et de fabriquer en un temps minimum le caisson 30.The geometry and dimensions of the protective box 30 make it possible to protect and hold the specimens 18 (during manufacture, handling and transport), to easily depowder the assembly 28 and to manufacture the box 30 in a minimum time.
La largeur des éprouvettes 18 est réduite, par rapport aux éprouvettes existantes, de sorte à permettre une acquisition par tomographie précise sans engendrer des temps d’acquisitions trop importants.
The width of the specimens 18 is reduced, compared to the existing specimens, so as to allow acquisition by precise tomography without generating too long acquisition times.
Claims (9)
- d’une éprouvette (18) de préférence d’axe longitudinal, comprenant une première (20) et une seconde (22) parties de préhension reliées l’une à l’autre par un brin (24) présentant une section transverse de dimension inférieure relativement à la première partie (20) et à la seconde partie (22),
- un caisson (30) de protection délimitant intérieurement un logement (32) de réception d’au moins une éprouvette (18),
ladite au moins une éprouvette (18) étant disposée à l’intérieur du caisson (30) de protection et étant reliée à une face interne du caisson (30) au niveau de la première partie (20) par au moins une première branche (42) et au niveau de la seconde partie (22) par au moins une seconde branche (44),
le procédé comprenant les étapes suivantes :
a) Fournir au moins un support de fabrication (48) dudit ensemble (28) ;
b) Obtenir ledit ensemble (28) en fabriquant l’au moins une éprouvette (18), l’au moins un caisson (30) de protection et lesdites au moins deux branches (42, 44) de connexion, d’une seule pièce par fabrication additive fusion sur ledit support de fabrication (48).Method of manufacturing an assembly (28) consisting of at least:
- a test piece (18) preferably with a longitudinal axis, comprising a first (20) and a second (22) gripping parts connected to each other by a strand (24) having a cross section of dimension lower relative to the first part (20) and to the second part (22),
- a protective box (30) internally delimiting a housing (32) for receiving at least one specimen (18),
said at least one specimen (18) being disposed inside the protective casing (30) and being connected to an internal face of the casing (30) at the level of the first part (20) by at least one first branch (42 ) and at the level of the second part (22) by at least one second branch (44),
the method comprising the following steps:
a) Providing at least one manufacturing support (48) of said assembly (28);
b) Obtaining said assembly (28) by manufacturing the at least one test specimen (18), the at least one protective casing (30) and the said at least two connecting branches (42, 44) in a single piece by additive fusion fabrication on said fabrication medium (48).
- ladite au moins une éprouvette (18) est fabriquée de manière à ce que la direction longitudinale soit perpendiculaire à un plan P d’extension du support (48).A method according to claim 1, wherein:
- said at least one specimen (18) is manufactured so that the longitudinal direction is perpendicular to an extension plane P of the support (48).
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| US9109979B2 (en) * | 2009-12-03 | 2015-08-18 | The Boeing Company | Z-axis test coupon structure and method for additive manufacturing process |
-
2019
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| WO2024153881A1 (en) | 2023-01-17 | 2024-07-25 | Safran Power Units | Device for guiding a shaft and for cooling a bearing for a gas generator |
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| Publication number | Publication date |
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| FR3100728B1 (en) | 2021-11-05 |
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