WO2018087488A1 - Dispositif porte-outil pour appareil de fabrication additive selective - Google Patents

Dispositif porte-outil pour appareil de fabrication additive selective Download PDF

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WO2018087488A1
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Jean-Pierre Nicaise
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Addup
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Definitions

  • the present invention relates to the general field of selective additive manufacturing.
  • Selective additive manufacturing consists in producing three-dimensional objects by consolidating selected areas on successive layers of powder material (metal powder, ceramic powder, etc.).
  • the consolidated areas correspond to successive sections of the three-dimensional object.
  • the consolidation is done for example layer by layer, by a total or partial selective melting carried out with a source of consolidation (high power laser beam, electron beam, etc.).
  • an additive manufacturing apparatus comprises in a manufacturing enclosure:
  • one or more sources of energy beams controlled to selectively scan the bed of powder
  • a tool such as a squeegee or a roller, which moves in translation on the bed of powder to spread the powder.
  • a general object of the invention is to overcome the disadvantages of the configurations proposed so far.
  • an object of the invention is to propose a solution that makes it possible to reduce downtime.
  • Another more specific object of the invention is to propose a solution that does not need to immobilize the entire additive manufacturing apparatus when it is considered that a tool inside the enclosure must be changed or maintained and can no longer be used.
  • Another object of the invention is to propose a solution that allows the use of several tools inside the enclosure, while being of a small footprint.
  • the invention proposes a tool-holder device for an additive manufacturing apparatus, characterized in that it comprises:
  • a tool shaft which is rotatably mounted about an axis and which is adapted to carry a plurality of working blades, a motor adapted to rotate the tool shaft to angularly position a selected blade in its working position. compared to the bed of powder.
  • the tool-carrying shaft comprises at least one row of grippers distributed along the same length of said shaft and adapted for clamping and locking said working blade in the shaft toolholders.
  • a clamp comprises a tilting piece which comprises a jaw portion and a lever portion, and a spring exerting on the lever portion a force tending to tilt the jaw portion on a blade when positioning it in the clamp to tighten said blade against a wall forming a stop of the tool-holder shaft.
  • a clip further includes a cone-shaped piece adapted to cooperate with a clamping screw to clamp the jaw portion and lock the blade in the clamp once said blade is in place and adjusted in position.
  • the device comprises at least two rows of diametrically opposed clamps for receiving working blades of the same type.
  • the tool shaft is configured to receive working blades for working in different directions of movement of the tool shaft relative to the powder bed.
  • the device comprises a gearbox at the motor output and a pulley-belt assembly which is driven by the gearbox and which rotates the tool-holding shaft, the motor and said gearbox being superimposed on the tool-holding shaft, pulley-belt assembly extending laterally with respect to the tool-carrier shaft and the gearbox,
  • the blades comprise blades intended to function as squeegees for spreading the powder and / or blades intended to serve as a planer for interventions after melting of the material,
  • the device carries the working blades
  • the blades are removably mounted on the tool shaft
  • the blades are adapted to be changed
  • the tool-carrying shaft comprises removable holding means, for example removable fixing means, of the blade in the bearing shaft; tool, for example for clamping and / or locking the working blade in the tool shaft,
  • the removable fastening means are adapted to lock the blade in a fixed position with respect to the tool-carrying shaft
  • the removable fixing means comprise for example at least one row of grippers distributed along the same length of said shaft and adapted for clamping and locking said working blade in the tool shaft
  • the removable holding means and / or removable fixing are configured on the shaft so that the blades they receive extend radially in the tree once in place
  • the device is adapted to allow spreading of the additive manufacturing powder, for example on the support (plate), for example on the support (plate) on which the various additive manufacturing layers are successively constituted,
  • the motor is adapted to maintain the tool-holder shaft in a position, for example an angular position, where at least one of the blades is in its working position with respect to the powder bed,
  • each blade is provided for working in a given direction on the bed of powder
  • the removable holding means and / or removable fixing being for example configured to support the face of a blade which is opposite to that which is intended to work on an abutment wall of the shaft, for example while the working face of the blade is disengaged on a part, for example a major part, of its height
  • the shaft can be rotated, for example 180 °, for one of the blades, for example when a blade failing or to be changed or no longer usable, replaced by a similar blade already in place on the tool shaft,
  • the holding and / or fixing means comprise diametrically opposite means carrying the same type of blade, for example blades intended to function as a scraper for spreading the powder and / or blades intended to serve as a planer for interventions after melting of matter,
  • the device is adapted to allow the use of working blades acting on the powder bed in two directions of passage of the device, for example a block, for example with respect to a window and / or the bed of powder, the window being for example formed in a bottom to the right of a powder support of an additive manufacturing apparatus, the bottom forming for example a work plane, for example a work plan of the manufacturing enclosure, the block comprising, for example, the shaft and / or the blades and / or the motor and / or a motor and / or a gearbox and / or a pulley-belt system,
  • the motorization is for example controlled by a controller, for example to maintain the tool-holder shaft in an angular position which allows the selected blade to be in its working position with respect to the powder bed, for example when moving the tool tree in front of the powder bed,
  • the controller of the motorization is able to detect an increase in torque, for example an increase beyond a given threshold, for example a large increase, for example due to a "gratton" (agglomerate of powder), and for example to unlock the tool holder (for example by a small movement shifting the tray), for example to avoid damaging the blade and / or the piece manufacturing course.
  • the invention also proposes an assembly comprising a device of the aforementioned type and a plurality of working blades mounted on the tool-carrying shaft of said device, these blades being able to be working blades of different types.
  • the invention proposes an assembly of this type, characterized in that it comprises a tool-holder device movable in translation on a laying carriage of an additive manufacturing apparatus.
  • the invention further provides an additive manufacturing apparatus, characterized in that it comprises such an assembly in a manufacturing chamber.
  • FIG. 1 is a block diagram representation of a device according to a possible embodiment of the invention.
  • FIGS. 2a and 2b illustrate a squeegee block of a device of the type of that of FIG. 1;
  • FIG. 3 also illustrates such a scraper block and the intervention thereon in order to put in place new blades therein;
  • FIG. 4 illustrates the tool-holder shaft of the block of FIGS. 2a, 2b and 3;
  • FIG. 5 shows schematically in sectional view the tool-holder shaft of Figure 4, the section being formed at the tool locking clamps of said shaft;
  • Figure 6 is a representation of a detail of the sectional view of Figure 5;
  • FIG. 7 and FIG. 8 are a perspective view of the positioning of the device of FIGS. 2a and following on a layering carriage. DESCRIPTION OF ONE OR MORE MODES OF IMPLEMENTATION AND REALIZATION
  • the device illustrated in FIG. 1 comprises, in an enclosure E of an additive manufacturing apparatus, a tool-carrying shaft 1 on which a plurality of working blades 2 are mounted, as well as a motor 4 and a gearbox 5 which make it possible to driving said shaft in rotation through a belt-pulley system 6 (rotation around the axis of the shaft 1 or an off-axis axis).
  • the shaft 1 and its blades 2, the motor 4, the gearbox 5 and the pulley-belt system 6 together form a block B intended to be mounted on a support 3a which is movable in the bottom of the enclosure.
  • Block B and the mobile support 3a together form a layering carriage 3.
  • this carriage 3 In operation, during additive manufacturing, this carriage 3 is moved above the working surface of the enclosure E of the additive manufacturing apparatus. It is mainly intended to allow spreading the additive manufacturing powder on the support (plate) on which the various additive manufacturing layers are successively constituted.
  • the displacement is for example a displacement in translation.
  • the shaft 1 holder is held by the motor 4 in an angular position where a given blade 2 is in its working position relative to the powder bed.
  • the motor 4 and the gearbox 5 are superimposed on the shaft 1 in the block B.
  • the axis of the motor 4 and the axes of entry and output of the gearbox 5 are parallel to the axis of the shaft 1.
  • the pulley-belt assembly 6 extends meanwhile in a lateral housing 10, at one end of the tool-holding shaft 1 and the gearbox 5.
  • the tool shaft 1 comprises several rows 7 of clamps 7a which ensure the maintenance of the blades 2 on the body of said shaft.
  • the clamps 7a are themselves two to two symmetrical with respect to the axis A of the shaft 1, two axially symmetrical clamps 7a receiving identical blades 2.
  • clamps 7a are further configured on the shaft 1 so that the blades 2 they receive extend radially in the shaft 1 once in place.
  • Each blade 2 is provided to work in a given direction on the bed of powder.
  • the clamps 7a are configured to support the face of a blade 2 which is opposed to that which is intended to work on an abutment wall BT of the shaft 1 (FIG. 5), whereas the working face of FIG. the blade 2 is disengaged over a major part of its height.
  • two successive blades 2 on the shaft 1 are intended to work in different directions, the clamps 7a being configured so that the blades 2 extend at an angle of the order of 15 to 25 °, and preferably 20 °, relative to the diametral plane P of the shaft 1.
  • the angular space between two successive blades 2 on the same side of the diametrical plane P is clear to allow the work of said blades, while the space between two blades 2 successive on either side of said plane P is occupied by the material which defines their abutment walls BT.
  • a gripper 7a is in the form of a part which is pivotably mounted around an axis A1 parallel to the axis of the tool-holder shaft 1.
  • This part comprises a portion 8 forming jaw (part farthest from the axis A) and a lever portion 9 biased by a spring R (compressed coil spring).
  • the force exerted by the spring R is intended to tilt said clamp member to close the jaw 8 on the blade 2 and thus clamp it against the abutment wall BT facing.
  • the spring 9 of a clamp 7a produces a clamping force of 5 kg (25 kg of holding force per blade 2).
  • This effort is intended to be only temporary. It allows the sliding of the blades 2 when they are placed in the clamps 7a.
  • blades 2 are placed in the clamps 7a with an overhang, without being wedged to the bottom thereof to allow their adjustment in position in a second time as is described in detail below.
  • the locking of the blades 2 in position is for example by means of torque screwdrivers.
  • the jaw portion 8 On its face opposite to its face intended to close on a blade 2, the jaw portion 8 is engaged with a conical bearing surface 11 whose clamping on said jaw portion 8 serves to lock the blades 2 in the bearing shaft. tool 1.
  • the tightening of said screw 12 is for example carried out by means of a torque screwdriver (screwdriver T in FIG. 3).
  • the locking achieved by a conical bearing surface 11 can be up to 100 kg per gripper 7a.
  • the shaft 1 and the block B are respectively represented in FIG. 7 and in FIG. 8 in position relative to the working plane 17 of the manufacturing enclosure.
  • a window F is formed in said bottom 17 to the right of the powder support of the additive manufacturing apparatus (in this case a plate 14 which descends gradually, layer after layer).
  • An actuator 15 associated with pulley / belt assemblies 16 drives the block B and thus the carriage 3 moving above said window F, which makes it possible to spread a new layer of powder with a blade 2 or to perform a planing operation with a blade 2 adapted.
  • the tool-holder device 1 which has just been described has the advantage, when a blade 2 of work is defective or that it is desired to change the type of working blade, to allow, by simple rotation of the shaft tool holder 1 on itself, to use a new working blade among those carried by the tool shaft 1.
  • this device allows a saving of operating time by making it possible to use working blades intervening on the bed of powder during the two directions of passage of the block B with respect to the window F and to the bed of powder.
  • blades 2 are also used for blades 2.
  • the tool holder blades intended to operate as a squeegee to spread the powder and at the same time blades for use as a planer for interventions after melting of the material.
  • the motor 4 is controlled by a controller (not shown). During the movement of the tool shaft 1 in front of the powder bed, said motor 4 is controlled to hold the tool shaft 1 in its angular position which allows the selected blade 2 to be in its working position. compared to the bed of powder.
  • a resolver or angular encoder may be provided at the shaft 1 to allow to control this angular position with great accuracy.
  • the blades are slightly inclined relative to the plane of the powder bed during a passage thereon.
  • blades adapted to different types of powder granulometry can be envisaged on the same tool holder 1 (especially for the squeegee function).
  • the controller of the motorization 4 is able to detect a strong increase in torque due to a "gratton" (powder agglomerate) and to unblock the tool holder 1 ( for example by a small movement shifting the plate 14) to avoid damaging the blade or the part being manufactured.
  • An intervention process for changing a blade 2 is for example of the type described below.
  • Block B is moved to be placed in a side position towards the side door of enclosure E.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif porte-outil pour appareil de fabrication additive, caractérisé en ce qu'il comporte: -un arbre porte-outil (1) qui est monté tournant autour d'un axe et qui est adapté pour porter plusieurs lames (2) de travail, -une motorisation (4) adaptée pour faire tourner l'arbre porte- outil (1) afin de positionner angulairement une lame (2) sélectionnée dans sa position de travail par rapport au lit de poudre.

Description

DISPOSITIF PORTE-OUTIL POUR APPAREIL
DE FABRICATION ADDITIVE SELECTIVE
DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR
La présente invention concerne le domaine général de la fabrication additive sélective.
Plus particulièrement, elle concerne les outils utilisés dans les enceintes de fabrication additive pour intervenir sur un lit de poudre, par exemple lors de la mise en couche de la poudre de fabrication additive.
La fabrication additive sélective consiste à réaliser des objets tridimensionnels par consolidation de zones sélectionnées sur des strates successives de matériau pulvérulent (poudre métallique, poudre de céramique, etc.). Les zones consolidées correspondent à des sections successives de l'objet tridimensionnel. La consolidation se fait par exemple couche par couche, par une fusion sélective totale ou partielle réalisée avec une source de consolidation (faisceau laser de forte puissance, faisceau d'électrons, etc.).
Classiquement, un appareil de fabrication additive comporte dans une enceinte de fabrication :
- un support sur lequel sont déposées successivement les différentes couches de poudre de fabrication additive,
- une ou plusieurs sources de faisceaux d'énergie commandées pour balayer sélectivement le lit de poudre,
- un réservoir d'alimentation de poudre,
- un outil, tel qu'une raclette ou un rouleau, qui se déplace en translation sur le lit de poudre pour étaler la poudre.
Les configurations proposées à ce jour pour de tels outils ne sont pas pleinement satisfaisantes.
En particulier, lorsqu'un outil est considéré comme défectueux, il est nécessaire d'arrêter l'appareil de fabrication additive pour intervenir sur l'outil ou le changer. Les temps d'immobilisation qui en résultent représentent un coût important. Par ailleurs, les configurations actuelles ne permettent de prévoir à l'intérieur de l'enceinte qu'un nombre limité d'outils, ne serait-ce que pour des questions d'encombrement. PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTION
Un but général de l'invention est de pallier les inconvénients des configurations proposées jusqu'à présent.
Notamment, un but de l'invention est de proposer une solution qui permette de réduire les temps d'arrêt.
Un autre but plus spécifique de l'invention est de proposer une solution qui ne nécessite pas d'immobiliser l'ensemble de l'appareil de fabrication additive dès lors que l'on considère qu'un outil à l'intérieur de l'enceinte doit être changé ou entretenu et ne peut plus être utilisé.
Un autre but encore de l'invention est de proposer une solution qui permette d'utiliser plusieurs outils à l'intérieur de l'enceinte, tout en étant d'un encombrement réduit.
Ainsi, selon un premier aspect, l'invention propose un dispositif porte-outil pour appareil de fabrication additive, caractérisé en ce qu'il comporte :
- un arbre porte-outil qui est monté tournant autour d'un axe et qui est adapté pour porter plusieurs lames de travail, une motorisation adaptée pour faire tourner l'arbre porte-outil afin de positionner angulairement une lame sélectionnée dans sa position de travail par rapport au lit de poudre.
Ce dispositif est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon leurs différentes combinaisons possibles :
pour le montage d'une lame de travail, l'arbre porte-outils comporte au moins une rangée de pinces réparties le long d'une même longueur dudit arbre et adaptées pour le serrage et le verrouillage de ladite lame de travail dans l'arbre porte- outils. une pince comporte une pièce basculante qui comprend une partie mâchoire et une partie levier, ainsi qu'un ressort exerçant sur la partie levier un effort tendant à basculer la partie mâchoire sur une lame lors du positionnement de celle-ci dans la pince afin de serrer ladite lame contre une paroi formant butée de l'arbre porte-outils.
une pince comporte en outre une pièce à portée conique adaptée pour coopérer avec une vis de serrage afin de serrer la partie mâchoire et verrouiller la lame dans la pince une fois ladite lame mise en place et ajustée en position.
Le dispositif comporte au moins deux rangées de pinces diamétralement opposées destinées à recevoir des lames de travail d'un même type.
l'arbre porte-outil est configuré pour recevoir des lames de travail destinées à travailler dans des sens de déplacement différents de l'arbre porte-outils par rapport au lit de poudre. Le dispositif comporte un réducteur en sortie du moteur et un ensemble poulies-courroie qui est entraîné par le réducteur et qui entraine en rotation l'arbre porte-outil, le moteur et ledit réducteur étant superposés à l'arbre porte-outil, l'ensemble poulies-courroie s'étendant latéralement par rapport à l'arbre porte-outils et au réducteur,
les lames comprennent des lames destinées à fonctionner en tant que raclette pour étaler la poudre et/ou des lames destinées à servir de rabot pour des interventions après fusion de la matière,
le dispositif porte les lames de travail,
les lames sont montées de manière amovible sur l'arbre porte- outil,
les lames sont adaptées pour être changées,
pour le montage d'une lame de travail, l'arbre porte-outils comporte des moyens de maintien amovible, par exemple des moyens de fixation amovible, de la lame dans l'arbre porte- outil, par exemple pour le serrage et/ou le verrouillage de la lame de travail dans l'arbre porte-outils,
les moyens de fixation amovible sont adaptés pour verrouiller la lame dans une position fixe par rapport à l'arbre porte-outils, les moyens de fixation amovible comprennent par exemple au moins une rangée de pinces réparties le long d'une même longueur dudit arbre et adaptées pour le serrage et le verrouillage de ladite lame de travail dans l'arbre porte-outils, les moyens de maintien amovible et/ou de fixation amovible sont configurés sur l'arbre pour que les lames qu'ils reçoivent s'étendent radialement dans l'arbre une fois en place,
le dispositif est adapté pour permettre d'étaler la poudre de fabrication additive, par exemple sur le support (plateau), par exemple sur le support (plateau) sur lequel les différentes couches de fabrication additive sont successivement constituées,
la motorisation est adaptée pour maintenir l'arbre porte-outil dans une position, par exemple une position angulaire, où au moins une des lames est dans sa position de travail par rapport au lit de poudre,
chaque lame est prévue pour travailler dans un sens donné sur le lit de poudre, les moyens de maintien amovible et/ou de fixation amovible étant par exemple configurés pour appuyer la face d'une lame qui est opposée à celle qui est destinée à travailler sur une paroi de butée de l'arbre, par exemple tandis que la face de travail de la lame est dégagée sur une partie, par exemple une majeure partie, de sa hauteur,
deux lames successives sur l'arbre sont par exemple destinées à travailler dans des sens différents,
l'arbre peut être commandé en rotation, par exemple de 180°, pour d'une des lames, par exemple lorsque une lame défaillante ou devant être changée ou n'étant plus utilisable, soit remplacée par une lame similaire déjà en place sur l'arbre porte-outil,
les moyens de maintien et/ou de fixation comprennent des moyens diamétralement opposés portant un même type de lame, par exemple des lames destinées à fonctionner en tant que raclette pour étaler la poudre et/ou des lames destinées à servir de rabot pour des interventions après fusion de la matière,
le dispositif est adapté pour permettre d'utiliser des lames de travail intervenant sur le lit de poudre lors de deux sens de passage du dispositif, par exemple d'un bloc, par exemple par rapport à une fenêtre et/ou au lit de poudre, la fenêtre étant par exemple ménagée dans un fond au droit d'un support de poudre d'un appareil de fabrication additive, le fond constituant par exemple un plan de travail, par exemple un plan de travail de l'enceinte de fabrication, le bloc comprenant par exemple l'arbre et/ou les lames et/ou la motorisation et/ou un moteur et/ou un réducteur et/ou un système poulie-courroie,
la motorisation est par exemple commandée par un contrôleur, par exemple pour maintenir l'arbre porte-outil dans une position angulaire qui permet à la lame sélectionnée d'être dans sa position de travail par rapport au lit de poudre, par exemple lors du déplacement de l'arbre porte-outil devant le lit de poudre,
lors de la mise en couche (par exemple l'étalement de poudre), le contrôleur de la motorisation est en mesure de détecter une augmentation de couple, par exemple une augmentation au- delà d'un seuil donné, par exemple une forte augmentation, par exemple due à un « gratton » (agglomérat de poudre), et par exemple de débloquer le porte-outil (par exemple par un petit mouvement décalant le plateau), par exemple pour éviter d'endommager la lame et/ou la pièce en cours de fabrication. L'invention propose également un ensemble comportant un dispositif du type précité et plusieurs lames de travail montées sur l'arbre porte- outil dudit dispositif, ces lames pouvant être des lames de travail de différents types.
Notamment, l'invention propose un ensemble de ce type, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif porte-outil monté mobile en translation sur un chariot de mise en couche d'un appareil de fabrication additive.
Enfin, l'invention propose en outre un appareil de fabrication additive, caractérisé en ce qu'il comporte un tel ensemble dans une enceinte de fabrication.
PRÉSENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles :
- La figure 1 est une représentation par schéma-bloc d'un dispositif conforme à une réalisation possible de l'invention ;
- Les figures 2a et 2b illustrent un bloc raclette d'un dispositif du type de celui de la figure 1 ;
- La figure 3 illustre également un tel bloc raclette et l'intervention sur celui-ci afin d'y mettre en place de nouvelles lames ;
- La figure 4 illustre l'arbre porte-outils du bloc des figures 2a, 2b et 3 ;
- La figure 5 représente schématiquement en vue en coupe l'arbre porte-outils de la figure 4, la coupe étant réalisée au niveau de pinces de blocage d'outils dudit arbre ;
- La figure 6 est une représentation d'un détail de la vue en coupe de la figure 5 ;
- La figure 7 et la figure 8 représentent en vue en perspective le positionnement du dispositif des figures 2a et suivantes sur un chariot de mise en couches. DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN ŒUVRE ET DE RÉALISATION
Le dispositif illustré sur la figure 1 comporte, dans une enceinte E d'un appareil de fabrication additive, un arbre porte-outils 1 sur lequel sont montées plusieurs lames de travail 2, ainsi qu'un moteur 4 et un réducteur 5 qui permettent d'entraîner ledit arbre en rotation à travers un système de poulies-courroie 6 (rotation autour de l'axe de l'arbre 1 ou d'un axe décentré).
L'arbre 1 et ses lames 2, le moteur 4, le réducteur 5 et le système poulie-courroie 6 constituent ensemble un bloc B destiné à être monté sur un support 3a qui est mobile dans le fond de l'enceinte. Le bloc B et le support mobile 3a forment ensemble un chariot de mise en couche 3.
En fonctionnement, lors d'une fabrication additive, ce chariot 3 est déplacé au-dessus de la surface de travail de l'enceinte E de l'appareil de fabrication additive. Il est principalement destiné à permettre d'étaler la poudre de fabrication additive sur le support (plateau) sur lequel les différentes couches de fabrication additive sont successivement constituées.
Le déplacement est par exemple un déplacement en translation. Lors d'un tel déplacement, l'arbre 1 porte-outil est maintenu par la motorisation 4 dans une position angulaire où une lame 2 donnée est dans sa position de travail par rapport au lit de poudre.
Plus particulièrement, ainsi qu'illustré sur les figures 2a et 2b, le moteur 4 et le réducteur 5 sont superposés à l'arbre 1 dans le bloc B. À cet effet, l'axe du moteur 4 et les axes d'entrée et sortie du réducteur 5 sont parallèles à l'axe de l'arbre 1.
L'ensemble poulie-courroie 6 s'étend quant à lui dans un boîtier latéral 10, à une extrémité de l'arbre porte-outils 1 et du réducteur 5.
Ainsi que l'illustrent les figures 3 à 5, l'arbre porte-outils 1 comporte plusieurs rangées 7 de pinces 7a qui assurent le maintien des lames 2 sur le corps dudit arbre.
Dans l'exemple illustré sur les figures, il est prévu quatre rangées 7, chacune comportant cinq pinces 7a identiques. Les quatre rangées 7 de pinces sont réparties en étant deux à deux de part et d'autre d'un plan diamétral P de l'arbre 1 (figure 5).
Les pinces 7a sont quant à elles deux à deux symétriques par rapport à l'axe A de l'arbre 1, deux pinces 7a axialement symétriques recevant des lames 2 identiques.
Ces pinces 7a sont en outre configurées sur l'arbre 1 pour que les lames 2 qu'elles reçoivent s'étendent radialement dans l'arbre 1 une fois en place.
Chaque lame 2 est prévue pour travailler dans un sens donné sur le lit de poudre. Les pinces 7a sont à cet effet configurées pour appuyer la face d'une lame 2 qui est opposée à celle qui est destinée à travailler sur une paroi BT de butée de l'arbre 1 (figure 5), tandis que la face de travail de la lame 2 est dégagée sur une majeure partie de sa hauteur.
Également, deux lames 2 successives sur l'arbre 1 sont destinées à travailler dans des sens différents, les pinces 7a étant configurées pour que les lames 2 s'étendent avec un angle de l'ordre de 15 à 25°, et de préférence 20°, par rapport au plan diamétral P de l'arbre 1. L'espace angulaire entre deux lames 2 successives d'un même côté du plan diamétral P est dégagé pour permettre le travail desdites lames, tandis que l'espace entre deux lames 2 successives de part et d'autre dudit plan P est occupé par la matière qui définit leurs parois de butée BT.
Plus précisément (figure 6), une pince 7a se présente sous la forme d'une pièce qui est montée basculante autour d'un axe Al parallèle à l'axe de l'arbre porte-outils 1. Cette pièce comporte une partie 8 formant mâchoire (partie la plus éloignée de l'axe A) et une partie levier 9 sollicitée par un ressort R (ressort hélicoïdal comprimé). En l'absence d'autre effort, l'effort exercé par le ressort R est destiné à basculer ladite pièce formant pince afin de refermer la mâchoire 8 sur la lame 2 et ainsi serrer celle-ci contre la paroi butée BT en regard .
Typiquement, le ressort 9 d'une pince 7a produit un effort de serrage de 5 kg (soit 25 kg d'effort de maintien par lame 2).
Cet effort est destiné à n'être que provisoire. Il permet le coulissement des lames 2 lors de leur mise en place dans les pinces 7a.
On notera que les lames 2 sont placées dans les pinces 7a avec un débord, sans être calées au fond de celles-ci de façon à permettre leur ajustement en position dans un deuxième temps ainsi que cela est décrit plus loin de façon détaillée.
Le verrouillage des lames 2 en position se fait par exemple au moyen de tournevis dynamométriques.
Sur sa face opposée à sa face destinée à se refermer sur une lame 2, la partie 8 formant mâchoire est en prise avec une portée conique 11 dont le serrage sur ladite partie 8 formant mâchoire permet de bloquer les lames 2 dans l'arbre porte-outil 1.
Le serrage de ladite portée conique 11 est réalisé par une vis 12 dont la tête vient elle-même en appui dans un logement ménagé dans ladite portée 11.
Le serrage de ladite vis 12 est par exemple réalisé au moyen d'un tournevis dynamométrique (tournevis T sur la figure 3).
Le verrouillage que réalise une portée conique 11 peut aller jusqu'à 100 kg par pince 7a.
L'arbre 1 et le bloc B sont respectivement représentés sur la figure 7 et sur la figure 8 en position par rapport au plan de travail 17 de l'enceinte de fabrication.
Celui-ci comporte deux flasques latéraux 13 qui guident le chariot 3 dans son déplacement par rapport au fond 17 qui constitue ledit plan de travail.
Une fenêtre F est ménagée dans ledit fond 17 au droit du support de poudre de l'appareil de fabrication additive (en l'occurrence un plateau 14 qui descend progressivement, couche après couche).
Une motorisation 15 associée à des ensembles poulies/courroie 16 entraîne le bloc B et donc le chariot 3 en déplacement au-dessus de ladite fenêtre F, ce qui permet d'étaler une nouvelle couche de poudre avec une lame 2 ou d'effectuer une opération de rabotage avec une lame 2 adaptée. Le dispositif porte-outil 1 qui vient d'être décrit a l'avantage, lorsqu'une lame 2 de travail est défaillante ou que l'on souhaite changer de type de lame de travail, de permettre, par simple rotation de l'arbre porte-outil 1 sur lui-même, d'utiliser une nouvelle lame de travail parmi celles portées par l'arbre porte-outil 1.
Par exemple, étant donné la configuration symétrique par rapport à l'axe A des pinces 7a du dispositif porte-outil 1, il peut être prévu que deux pinces diamétralement opposées portent un même type de lame. Lorsque l'une de ces lames doit être changée, ou n'est plus utilisable, il suffit de commander une rotation de 180° de l'arbre porte-outil 1 pour que la lame défaillante soit remplacée par la lame similaire déjà en place sur l'arbre porte-outil 1.
Également, ce dispositif permet un gain de temps de fonctionnement en permettant d'utiliser des lames de travail intervenant sur le lit de poudre lors des deux sens de passage du bloc B par rapport à la fenêtre F et au lit de poudre.
Également, plusieurs types de lames peuvent être utilisés pour les lames 2.
Notamment, on peut prévoir sur le porte-outil des lames destinées à fonctionner en tant que raclette pour étaler la poudre et en même temps des lames destinées à servir de rabot pour des interventions après fusion de la matière.
La motorisation 4 est commandée par un contrôleur (non représenté). Lors du déplacement de l'arbre porte-outil 1 devant le lit de poudre, ladite motorisation 4 est commandée pour maintenir l'arbre porte- outil 1 dans sa position angulaire qui permet à la lame 2 sélectionnée d'être dans sa position de travail par rapport au lit de poudre.
Un résolveur ou codeur angulaire (également non représenté) peut être prévu au niveau de l'arbre 1 afin de permettre de contrôler cette position angulaire avec une grande précision.
Notamment, il peut être prévu que les lames soient légèrement inclinées par rapport au plan du lit de poudre lors d'un passage sur celui- ci. En outre, des lames adaptées à différents types de granulométrie de poudre peuvent être envisagées sur un même porte-outil 1 (notamment pour la fonction raclette).
Par ailleurs, lors de la mise en couche (étalement de poudre) le contrôleur de la motorisation 4 est en mesure de détecter une forte augmentation de couple due à un « gratton » (agglomérat de poudre) et de débloquer le porte-outil 1 (par exemple par un petit mouvement décalant le plateau 14) pour éviter endommager la lame ou la pièce en cours de fabrication.
On notera par ailleurs que le changement du bloc B sur le chariot 3 ou une intervention sur le bloc B pour y changer des lames 2 est particulièrement aisé.
Un processus d'intervention pour le changement d'une lame 2 est par exemple du type décrit ci-dessous.
Le bloc B est déplacé pour être mis en position de côté vers la porte latérale de l'enceinte E.
Les étapes suivantes sont ensuite déroulées :
1- Ouverture de la porte latérale de l'enceinte E,
2- Mise en position du porte-outil 1 en mode sécurisé,
3- Desserrage des cinq pinces 7a de serrage d'outil,
4- Engagement de deux outils de montage/démontage sur la lame 2 à changer et retrait de ladite lame usagée,
5- Nettoyage des pinces 7a et de la paroi de butée BT à l'aide d'un chiffon propre,
6- Retournement de la lame 2 et vérification de l'état de la génératrice non utilisée. Si les deux génératrices ont été utilisées, changement de la lame 2.
7- Engagement des deux outils de montage/démontage sur la nouvelle lame 2,
8- Engagement de la lame 2 dans les pinces 7a du porte-outil et mise en butée des outils de montage/démontage sur le porte-outil 1,
9- Mise en position du porte-outil en mode sécurisé, 10- Reprise des étapes 3 à 8 pour une nouvelle lame 2,
11- une fois l'ensemble des lames 2 changées et mises en place dans les pinces, lancement du cycle de réglage automatique des lames :
• Plateau 14 porte pièce en position de référence 0,
· Déplacement du chariot 3 de mise en couche au centre du plateau 14,
• Rotation de l'arbre porte-outil 1 jusqu'à position de travail de la lame 2. Sens de rotation anti-horaire,
• Déplacement vertical du plateau 14 jusqu'à position de réglage souhaité pour la lame,
• Descente du plateau 14 en position de référence 0,
• Rotation de l'arbre porte-outil 1 jusqu'à position de travail d'une autre lame 2. Sens de rotation horaire,
• Déplacement du plateau 14 jusqu'à position de réglage souhaité de la lame 2,
• Descente du plateau 14 en position de référence 0,
• Mise en position d'accès du bloc B en mode sécurisé et en position côté porte latérale (Opération simultanée).
12- Serrage au couple de verrouillage des cinq pinces 7a de la lame 2.
13- Mise en position d'accès du bloc B en mode sécurisé.
14- Reprise des étapes 12 et 13 pour le serrage au couple de verrouillage des cinq pinces 7a d'une autre lame 2.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif porte-outil pour appareil de fabrication additive, caractérisé en ce qu'il comporte :
un arbre porte-outil (1) qui est monté tournant autour d'un axe et qui est adapté pour porter plusieurs lames (2) de travail, une motorisation (4) adaptée pour faire tourner l'arbre porte- outil (1) afin de positionner angulairement une lame (2) sélectionnée dans sa position de travail par rapport au lit de poudre.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour le montage d'une lame (2) de travail, l'arbre porte-outils comporte au moins une rangée de pinces (7a) réparties le long d'une même longueur dudit arbre et adaptées pour le serrage et le verrouillage de ladite lame (2) de travail dans l'arbre porte-outils.
Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une pince comporte une pièce basculante qui comprend une partie mâchoire et une partie levier, ainsi qu'un ressort exerçant sur la partie levier un effort tendant à basculer la partie mâchoire sur une lame (2) lors du positionnement de celle-ci dans la pince afin de serrer ladite lame (2) contre une paroi formant butée de l'arbre porte-outils.
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une pince comporte en outre une pièce à portée conique adaptée pour coopérer avec une vis de serrage afin de serrer la partie mâchoire et verrouiller la lame (2) dans la pince une fois ladite lame (2) mise en place et ajustée en position.
Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux rangées de pinces (7a) diamétralement opposées destinées à recevoir des lames de travail d'un même type.
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre porte-outil est configuré pour recevoir des lames de travail destinées à travailler dans des sens de déplacement différents de l'arbre porte-outils par rapport au lit de poudre.
7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un réducteur en sortie du moteur et un ensemble poulies-courroie qui est entraîné par le réducteur et qui entraine en rotation l'arbre porte-outil, le moteur et ledit réducteur étant superposés à l'arbre porte-outil, l'ensemble poulies-courroie s'étendant latéralement par rapport à l'arbre porte-outils et au réducteur.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les lames comprennent des lames destinées à fonctionner en tant que raclette pour étaler la poudre.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les lames sont montées de manière amovible sur l'arbre porte-outil.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la motorisation est adaptée pour maintenir l'arbre porte-outil dans une position angulaire où au moins une des lames est dans sa position de travail par rapport au lit de poudre.
11. Ensemble comportant un dispositif selon l'une des revendications précédentes et plusieurs lames de travail montées sur l'arbre porte- outil dudit dispositif.
12. Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte des lames de travail de différents types.
13. Ensemble selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif porte-outil selon l'une des revendications 1 à 7 monté mobile en translation à l'intérieur de l'enceinte de fabrication d'un appareil de fabrication additive.
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