POUR APPAREIL DE FABRICATION ADDITIVE

DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR

La présente invention concerne le domaine général de la fabrication additive sélective.

Plus particulièrement, elle concerne les traitements de chauffage que l'on met en œuvre sur les lits de poudre avant la fusion sélective.

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 puissance (faisceau laser de forte puissance, faisceau d'électrons, etc.).

Classiquement, pour éviter les projections dues à la répulsion électrostatique de particules de poudre adjacentes qui se chargent sous l'effet du faisceau de la source de puissance, le lit de poudre est préalablement consolidé par une préchauffe. Cette préchauffe assure une montée en température du lit de poudre à des températures qui peuvent être assez conséquentes (environ 750 °C pour les alliages de Titane).

Elle a toutefois un fort coût énergétique.

Elle représente en outre une perte en temps de cycle importante.

De plus, lorsque la géométrie de la pièce ne l'exige pas, il n'est pas nécessaire de chauffer l'intégralité du lit de poudre à chaque étape de fusion sélective.

En outre, le préchauffage total d'une couche de poudre entraîne une cohésion des poudres qui gêne le nettoyage de la pièce lorsque le processus de fabrication est terminé, en particulier lorsque la pièce comporte des cavités internes à géométrie complexe. 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 une préchauffe et/ou un post-traitement par chauffage sans chargement et soulèvement de poudre.

Un autre but encore est de proposer une solution qui permette de réduire les coûts et les temps de préchauffe et/ou de post-traitement par chauffage dans les cycles de fabrication.

Un autre but de l'invention est de proposer une solution simple de construction.

Un autre but également est de proposer une solution de chauffage efficace, sur une large gamme de pressions.

Un autre but est de limiter le chauffage du lit de poudre aux seules zones qui seront fondues lors de la phase de fusion qui suit, pour la strate en cours de fabrication.

Ainsi, selon un premier aspect, l'invention propose un dispositif de chauffage d'un lit de poudre dans un appareil de fabrication additive,

caractérisé en ce qu'il comporte :

- un dispositif de génération de plasma, ledit dispositif étant adapté pour être disposé et déplacé au-dessus du lit de poudre, à une distance du lit de poudre permettant la génération du plasma sur celui-ci,

- une unité pour l'alimentation électrique dudit dispositif de génération de plasma,

- une unité de contrôle pour commander l'alimentation et le déplacement du dispositif de génération de plasma.

Un tel dispositif est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

- le dispositif de génération de plasma comprend une électrode allongée adaptée pour être déplacée avec une composante principale de déplacement perpendiculaire à la direction selon laquelle ladite électrode s'étend ;

- le dispositif de chauffage comporte au moins une électrode allongée entourée par une gaine métallique, ladite gaine étant, dans sa zone au-dessus du lit de poudre, munie d'une fente ;

- l'unité pour l'alimentation électrique dudit dispositif de génération de plasma comprend une source alternée fonctionnant en RF et/ou une source impulsionnelle alternée ;

- le dispositif de chauffage comporte un mécanisme de réglage de la distance du dispositif de génération de plasma par rapport au lit de poudre ;

- l'électrode comporte une section droite en arc de cercle ;

- la surface interne développée de l'électrode est supérieure à l'aire de la zone de projection du plasma sur le lit de poudre ;

- la gaine comporte des moyens d'obturation, la fente étant délimitée par lesdits moyens d'obturation ;

- le dispositif de génération de plasma comporte plusieurs générateurs localisés de plasma indépendants, chacun de ces générateurs étant apte à la génération d'un plasma localisé au-dessus du lit de poudre, l'unité de contrôle commandant lesdits générateurs, lors du déplacement du dispositif de génération de plasma, selon des séquences fonction de la ou des zones du lit de poudre à préchauffer et du chauffage souhaité pour celles-ci ; les générateurs localisés de plasma comportent une pluralité d'électrodes juxtaposées linéairement ; - les électrodes sont réparties selon un, ou plusieurs plans parallèles, les électrodes d'un même plan étant distantes les unes des autres, les électrodes d'un premier plan étant disposées en quinconce par rapport aux électrodes d'un deuxième plan, de sorte qu'une électrode d'un plan soit disposée en regard de l'espace séparant deux électrodes d'un autre plan ;

- le dispositif d'alimentation électrique est configuré pour alimenter indépendamment chaque dispositif localisé de génération de plasma de manière bipolaire ;

- l'unité de contrôle est adaptée pour déplacer le dispositif de génération de plasma selon plusieurs vitesses de déplacement ;

- le plasma est produit à l'intérieur d'une électrode cavitaire et projeté à travers un diaphragme.

Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un appareil pour fabriquer un objet tridimensionnel par fabrication additive sélective comportant dans une enceinte :

- un support pour le dépôt des couches successives de poudre de fabrication additive,

un arrangement de distribution adapté pour appliquer une couche de poudre sur ledit plateau ou sur une couche précédemment consolidée,

- au moins une source de puissance adaptée à la consolidation sélective d'une couche de poudre appliquée par l'arrangement de distribution,

caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de chauffage, dont le dispositif de génération de plasma, ledit dispositif étant adapté pour être disposé et déplacé au-dessus du lit de poudre, à une distance du lit de poudre permettant la génération du plasma sur celui-ci. Notamment, dans un mode de réalisation, l'arrangement de distribution comporte une raclette ou un rouleau de mise en couche, le dispositif de chauffage s'étendant à proximité de ladite raclette ou rouleau et étant mobile avec celui-ci ou indépendamment de celui-ci.

Selon un troisième aspect, l'invention concerne une méthode de fabrication d'un objet tridimensionnel par fabrication additive sélective comportant les étapes de :

- Dépose d'une couche de poudre sur un support ou sur une couche précédemment solidifiée,

- Chauffage de la couche de poudre au moyen d'un dispositif de préchauffe tel que défini précédemment,

- Consolidation de la zone préalablement préchauffée, la consolidation étant réalisée au moyen d'une source de puissance.

Notamment, dans un mode de réalisation de la méthode de fabrication, au cours de l'étape de chauffage, le dispositif de chauffage comprend plusieurs segments d'électrode et présente deux modes de fonctionnement :

- un mode de déplacement, au cours duquel la vitesse de déplacement du dispositif de chauffage est maximisée ;

- un mode de chauffage, au cours duquel au moins un segment d'électrode est alimenté pendant une durée déterminée, le dispositif de de chauffage se déplaçant à une vitesse déterminée, réalisant ainsi le chauffage d'au moins une zone du lit de poudre. 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 schématique d'un appareil de fabrication additive comportant un dispositif de chauffage conforme à un mode de réalisation possible de l'invention ;

- la figure 2 illustre un mode de réalisation possible pour un tel dispositif de chauffage ;

- la figure 3a est une vue en coupe schématique d'un dispositif de chauffage comportant une électrode de type cylindre-cylindre ;

- la figure 3b est une vue en coupe schématique d'un dispositif de chauffage comportant une électrode de type fil-plan,

-la figure 3c est une vue en coupe schématique d'un dispositif de chauffage comportant une électrode de type couteau ;

- la figure 3d est une vue en coupe schématique d'un dispositif de chauffage comportant une électrode de type semi-cylindrique ;

- la figure 4 illustre schématiquement un lit de poudre dont seules certaines zones ont été chauffées de manière localisée, conformément à l'invention ;

- la figure 5 illustre schématiquement un dispositif de chauffage localisé selon l'invention ; plus précisément, la figure 5a représente une variante dans laquelle les générateurs sont disposés selon deux plans parallèles, la figure 5b illustrant un mode de réalisation dans lequel les générateurs sont disposés sur un même plan ;

- la figure 6 illustre schématiquement un lit de poudre dont seules certaines zones ont été chauffées de manière localisée, conformément à l'invention ;

- la figure 7 est un schéma en perspective d'un mode de réalisation d'un dispositif de chauffage localisé selon l'invention . DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN ŒUVRE ET DE RÉALISATION

Généralités

L'appareil 1 de fabrication additive sélective de la figure 1 comprend :

- un support tel qu'un plateau horizontal 3 sur lequel sont déposées successivement les différentes couches de poudre de fabrication additive (poudre métallique, poudre de céramique, etc.) permettant de fabriquer un objet tridimensionnel (objet 2 en forme de sapin sur la figure),

- un réservoir de poudre 7 situé au-dessus du plateau 3,

- un arrangement 4 pour la distribution de ladite poudre métallique sur le plateau, cet arrangement 4 comportant par exemple une raclette 5 ou un rouleau de mise en couche pour étaler les différentes couches successives de poudre (déplacement selon la double flèche A),

- un ensemble 8 de sources d’énergie pour la fusion (totale ou partielle) des couches fines étalées,

- une unité de contrôle 9 qui assure le pilotage des différents composants de l'appareil 1 en fonction d'informations pré-mémorisées (mémoire M),

- un mécanisme 10 pour permettre de descendre le support du plateau 3 au fur et à mesure du dépôt des couches (déplacement selon la double flèche B).

Dans l'exemple décrit en référence à la figure 1, l’ensemble 8 comprend une source 12 de type laser.

En variante, l'ensemble 8 peut comprendre tout autre type de source d'énergie localisée permettant de fusionner une poudre sous vide primaire (10 ³ à 1 bar) comme par exemple une source de particules.

Toujours en variante, l'ensemble 8 peut aussi comprendre plusieurs sources du même type, comme par exemple plusieurs sources laser, ou des moyens permettant d'obtenir plusieurs faisceaux à partir d'une même source.

Dans l'exemple décrit en référence à la figure 1, au moins un miroir galvanométrique 14 permet d’orienter et de déplacer le faisceau laser issu de la source 12 par rapport à l'objet 2 en fonction des informations envoyées par l'unité de contrôle 9.

Tout autre système de déviation peut bien entendu être envisagé.

Dans un autre exemple non illustré, l'ensemble 8 comprend plusieurs sources 12 de type laser et le déplacement des différents faisceaux laser est obtenu en déplaçant les différentes sources 12 de type laser au-dessus de la couche de poudre à fusionner.

Un bouclier thermique T peut être interposé entre la ou les sources de l'ensemble 8.

Les composants de l’appareil 1 sont agencés à l’intérieur d’une enceinte étanche 17, le cas échéant reliée à une pompe à vide 18.

L'appareil comprend en outre un dispositif de chauffage 19 disposé au-dessus du lit de poudre et apte à se déplacer linéairement par rapport à celui-ci.

Ce dispositif de chauffage 19 peut être disposé derrière et/ou devant la raclette 5 ou le rouleau de mise en couche sur un même chariot coulissant. Il peut également être monté sur un chariot indépendant ou sur un bras robot.

Dans le cas d'un dispositif de chauffage 19 situé devant le rouleau de mise en couche 5 (dans le sens de déplacement du rouleau de mise en couche 5), lors du déplacement du rouleau de mise en couche 5 pour déposer une couche de poudre, le dispositif de chauffage 19 effectue le chauffage de la couche de poudre qui a été déposée au cours du dépôt de la couche précédente.

La couche chauffée est ensuite recouverte par la couche suivante, limitant ainsi les pertes d'énergie par convection entre la couche chauffée et le milieu de l'enceinte 17, et chauffant par conduction la couche suivante.

En variante, on peut imaginer deux ou plusieurs dispositifs de chauffage à la suite, placés avant et/ou après le dispositif de mise en couche 5.

Il est préférable pour obtenir une certaine puissance de chauffage d'utiliser plusieurs appareils de puissance moindre permettant de totaliser une fois ensemble la puissance de chauffage voulue. Par exemple, les pertes calorifiques par effet Joule étant proportionnelles au carré de l'intensité du courant d'alimentation du dispositif 19, l'utilisation de deux appareils de puissance identique P/2 permet de réduire individuellement leurs pertes énergétiques par quatre par rapport à un appareil unique d'une puissance P. Les pertes globales du dispositif sont donc réduites de moitié.

Le déplacement dudit dispositif 19, son alimentation et son temps de résidence devant les différentes zones que l'on souhaite chauffer à la surface du lit de poudre sont également contrôlés par l'unité 9.

Différents exemples de telles solutions de chauffage sont décrits ci- après.

Chauffage par décharge linéaire

Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le dispositif de chauffage 19 comporte un dispositif de génération de plasma 28 que l'on déplace au- dessus du lit de poudre métallique (surface 21 massive ou granulaire, constituée de micro- ou nano-poudre).

Ce dispositif de génération de plasma 28 comporte une électrode allongée 20 alimentée par une source d'excitation électrique 22 et elle- même commandée par l'unité de contrôle 9.

Cette électrode 20 génère, sous l'effet de ladite source 22, des décharges électriques entre ladite électrode 20 et la surface 21 et crée un plasma par l'apport de particules énergétiques de charge positive et négative, le plasma assurant le chauffage de la surface 21.

L'électrode 20 s'étend de manière sensiblement parallèle à la surface

21. Elle est déplacée parallèlement à ladite surface 21, perpendiculairement à la direction selon laquelle l'électrode s'étend.

Une telle configuration permet un chauffage homogène sur une surface du lit de poudre correspondant à la longueur de l’électrode 21 et à sa distance de déplacement.

Cette solution à génération d'une décharge électrique par une électrode allongée est efficace sur une large gamme de pressions allant de 1 à quelques centaines de millibar. La distance entre l'électrode et la surface du lit de poudre doit être la plus réduite possible, de façon à ce que la décharge électrique (plasma) se développe entre l'électrode et la surface du lit de poudre 21, uniquement.

Un mécanisme (non représenté) permet le réglage de cette distance en plus du mécanisme 10.

Dans les gammes de pression précitées, l'électrode 20 est espacée de la surface 21 à chauffer par un espace (gaz) de quelques millimètres.

L’électrode allongée 20 est, de préférence, construite dans un métal qui présente une température de fusion élevée (Par température élevée, il est entendu que la température de fusion du matériau constitutif de l'électrode est au moins égale ou supérieure à la température de fusion des poudres).

L'électrode 20 peut être réalisée en matériau diélectrique, ou en matériau semiconducteur ou en céramique.

De préférence, l'électrode 20 est réalisée dans un matériau qui est un bon conducteur électrique (conductivité supérieure à 5 x 10 ⁶ S/m).

La résistance à la chaleur dépend du refroidissement éventuel de l'électrode.

La surface 21 du lit de poudre est par exemple reliée à la masse.

La source 22 permet l'application d'une haute tension (typiquement > 0,5 kV, pour une puissance de chauffage de quelques 100 W) entre l'électrode 20 et la surface 21 du lit de poudre.

L'alimentation ainsi réalisée par la source 22 peut être alternée, soit sinusoïdale basse fréquence, ou tout autre profil de signal, (carré, triangulaire, etc) soit radio fréquence (RF), soit impulsionnelle.

Le fonctionnement de la décharge en excitation radio fréquence (RF) assure la parfaite neutralité de la surface des poudres et on évite ainsi la répulsion mutuelle des poudres.

L’électrode 20 peut en outre - ainsi que l'illustre la figure 3a dans le cas particulier d'une électrode à section sensiblement annulaire - être protégée par une gaine métallique 26 (« électrode de garde »), flottante ou reliée à la masse, munie d’une fente 27 côté surface 21. L'électrode 20 peut être elle aussi munie d'une fente. L'électrode 20 peut également, en variante, présenter une section d'une géométrie différente, comme par exemple circulaire, elliptique, parabolique ou hyperbolique.

Plusieurs autres configurations sont possibles pour l’électrode allongée (électrode à géométrie couteau, électrode fil plan, cylindre plan, etc...). Une configuration préférée, mais non limitative, est celle d'une électrode cylindre - cylindre telle que décrite ci-après.

Électrode cylindre-cylindre (Fig. 3a)

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3a, l’électrode 20 comporte un cylindre métallique 25 qui s'étend dans une gaine métallique cylindrique 26. Le cylindre 25 et la gaine 26 peuvent cependant être réalisés dans des matériaux non métalliques.

Ledit cylindre 25 est centré sur l'axe de la gaine 26.

Ladite gaine 26 présente en outre une fente linéaire 27 qui s'étend parallèlement au cylindre 25, le long de la ligne génératrice de ladite gaine 26 qui est la plus proche de la surface 21 à préchauffer, et qui fait ainsi directement face à ladite surface 21.

Le cylindre 25 comporte une gorge linéaire 251 située en regard de la fente 27 ménagée sur la gaine 26, de sorte que la gorge 251 fait face à la surface 21 à chauffer.

L’allumage de la décharge vers le lit de poudre est favorisé par la gaine 26 - flottante ou reliée à la masse - et placée à une très faible distance du cylindre 25 de façon à empêcher la décharge de se développer sur la totalité de la surface du cylindre 25 et ainsi favoriser les décharges à l'intérieur du cylindre 25.

Afin de maintenir la gaine 26 à faible distance de l'électrode 25, le centrage du cylindre 25 dans la gaine 26 est réalisé à l'aide d'un élément de centrage 252, qui peut être réalisé en matériau diélectrique.

De tels moyens de centrage 252 peuvent être utilisés quel que soit le type d'électrode utilisé (fil, cylindre, couteau, ...). Dans le mode de réalisation illustré, l'élément de centrage 252 peut comprendre, par exemple, deux capillaires ou deux cylindres fins en céramiques situés entre le cylindre 25 et la gaine 26.

Optionnellement, le cylindre 25 et la gaine 26 peuvent être connectés physiquement mais non électriquement entre eux au niveau de la gorge 251 et de la fente 27 au moyen d'un élément d'étanchéité 253 en matériau diélectrique, de manière à créer un espace fermé hermétique 254 entre le cylindre 25 et la gaine 26. Dans un mode de réalisation, l'élément d'étanchéité 253 comporte deux bouchons linéaires s'étendant respectivement de part et d'autre de la fente 27 et de la gorge 251, chacun des bouchons joignant d'une part le cylindre 25 et d'autre part la gaine 26.

Optionnellement, un fluide peut être mis en circulation à travers cet espace fermé 254 de manière à refroidir le cylindre 25 et la gaine 26.

Une telle configuration permet au plasma de se développer à l'intérieur du cylindre 25 et de se projeter à travers la gorge 251 et la fente 27 sur une zone contrôlée à la surface du lit de poudre 21.

Préférentiellement, l'aire de la zone de projection sur la surface 21 est inférieure à la surface interne développée du cylindre 25.

De cette façon en effet, on évite que l'électrode 20 et la gaine 26 absorbent l'essentiel de la puissance, tandis que le plasma a un volume suffisant pour se développer afin de réaliser un chauffage efficace du lit de poudre 21.

Optionnellement, le cylindre 25 est équipé au niveau de ses extrémités de bouchons (non représentés) empêchant le plasma de s'évacuer par ces ouvertures. Dans un mode de réalisation, ces bouchons peuvent comprendre un maillage métallique entraînant la formation d'une cage de Faraday et limitant la fuite du plasma par les extrémités du cylindre 25.

L'excitation du cylindre 25 peut être réalisée en radio fréquence (RF), tandis que la masse est connectée au lit de poudre (et au bâti de l'enceinte 17). L’alternance positive-négative de la tension RF appliquée assure la neutralité de la charge à la surface du lit de poudre, évitant ainsi le chargement et in fine la remontée électrostatique des poudres. D'autres types d'excitations sont envisageables : impulsions haute tension (IHT), excitations mono polaires ou bipolaires.

Tout comme l'alimentation RF, l’alternance d’impulsions positive- négative assure la neutralité de la charge à la surface du lit de poudre.

L'alimentation bi-polaire a l'avantage, contrairement au cas d'une alimentation RF, de ne pas nécessiter de système d’adaptation d’impédance (indispensable pour la polarisation RF), tout en assurant la neutralité de la poudre traitée.

Également, elle permet des alimentations à des tensions bien plus élevées (> 10 kV) qu’en RF (~1 kV).

Par ailleurs, la distance entre d'une part l'ensemble constitué par le cylindre 25 et la gaine 26 et d'autre part la surface 21 du lit de poudre est réglable. La distance à la surface 21 est notamment ajustée en fonction par exemple des conditions de pression dans l'enceinte 17.

La génération des décharges électriques dépend en effet du produit pression-distance (loi de Paschen) et de la nature du gaz présent dans l'enceinte. Ainsi, en fonction de la pression de travail dans l’enceinte et de la nature du gaz, il est possible d'ajuster cette distance afin d'obtenir un optimum de chauffage.

Variantes

Dans une variante, l'électrode 20 comporte un fil 29 qui s'étend à l'intérieur de la gaine 26.

Ce mode de réalisation, appelé fil-plan, est représenté en figure 3b.

Lorsque le fil 29 est excité, le plasma se forme entre le fil 29 et le lit de poudre 21, la fente 27 de la gaine 26 délimitant la zone de projection du plasma sur le lit de poudre 21.

Préférentiellement, le fil 29 est coaxial à la gaine 26. Lorsque le fil est excité et que le plasma chauffe le lit de poudre, la température du fil augmente et le fil se dilate, diminuant ainsi sa rigidité.

Pour éviter que le fil ne se détende et ne s'écarte de l'axe de la gaine 26, il est possible de lier aux extrémités du fil 29 un dispositif de tension mécanique, configuré pour maintenir une tension constante dans le fil 29 et donc maintenir le fil 29 le long de l'axe de la gaine 26 quels que soient la température et l'allongement du fil 29.

Dans une deuxième variante, l'électrode 20 présente une géométrie de type couteau, telle que représentée en figure 3c.

L'électrode 20 est une électrode massive, qui se termine, au niveau de sa zone destinée à la génération du plasma, par une arête vive linéaire 20a.

L'arête 20a s'étend en regard du lit de poudre à chauffer.

L’allumage de la décharge vers le lit de poudre est favorisé par la gaine 26 - flottante ou reliée à la masse - et placée à une très faible distance de l’électrode 20 de façon à empêcher le plasma de s'installer sur les côtés latéraux de l'électrode 20.

Dans un autre mode de réalisation, la gaine 26 et le cylindre 25 peuvent ne pas présenter une section annulaire mais présenter une section en arc de cercle (ou d'ellipse), tel que représenté en figure 3d. La gaine 26 comporte alors des moyens d'obturation 30 délimitant la fente 27 de manière à délimiter la zone de formation du plasma. Les moyens d'obturation peuvent comporter des plaques, préférentiellement réalisées en matériau diélectrique, fixées sur la gaine 26 et s'étendant longitudinalement par rapport à l'axe de la gaine 26.

Il est entendu que la longueur de l'arc de la section de l'électrode 20 n'est pas limitée à la représentation illustrée, et peut s'étendre sur une plage angulaire comprise entre 10° et 359°.

Cette géométrie permet notamment de réduire l'usure et la chauffe du cylindre 25 et de la gaine 26, notamment au niveau de la fente 27 et la gorge 251, causée par l'éjection du plasma à travers la fente 27 et la gorge 251. Mise en œuvre d'un chauffage plein champ

En plaçant une électrode allongée 20 (ensemble cylindre 25/gaine 26 par exemple) devant la surface 21 de poudre, il est possible d'entretenir un plasma homogène et confiné entre ladite électrode 20 et le lit de poudre.

En déplaçant cette électrode 20 il est possible de balayer la surface 21. En gardant le plasma allumé et en effectuant un balayage complet de la surface 21, cette surface est chauffée superficiellement.

Optionnellement, en fonction de la durée d'allumage du plasma (temps ti, ti ou t ₃ ) et de la position du système 20 au-dessus de la surface 21, seulement certaines zones peuvent être chauffées, sur toute la largeur de la surface 21, tel qu'illustré en figure 4.

En limitant la durée d'allumage du plasma, on peut optimiser la consommation d'énergie tout en réalisant le chauffage voulu.

On transfère ainsi de manière efficace de l’énergie à la poudre, ce qui permet de réaliser son chauffage.

L’énergie est transmise à la poudre par plusieurs biais coexistant simultanément dans un plasma.

Il s'agit des espèces chargées, électrons et ions, mais également des espèces neutres énergétiques, notamment les états excités non-radiatifs (métastables), et les photons. Comme la surface (poudre) reçoit les deux espèces chargées, les effets de charge (répulsion Coulombienne) sont réduits, voire supprimés.

De plus, tous les photons visibles et infra-rouges (IR) chauffent la matière lorsqu'ils sont absorbés, alors que les photons ultra-violets (UV) peuvent également modifier superficiellement la surface (décaper la surface par exemple) si leur énergie est supérieure à l'énergie de liaison des espèces adsorbées en surface.

Plus le plasma est dense, plus l'énergie transmise à la surface est importante. Il est possible de créer un plasma à partir de quelques 10 W et allant jusqu'à 5 kW ou plus. La quantité d'énergie apportée par le plasma à la surface peut être facilement ajustée par la puissance RF ou impulsionnelle injectée. Dispositif de chauffage localisé

Dans un mode de réalisation optimisé, le dispositif de génération de plasma 28 comporte une pluralité de générateurs de plasma indépendants (en l'occurrence douze référencés de SI à S12) répartis dans la longueur dudit dispositif 28 illustré en figure 5a.

Ces différents générateurs SI à S12 sont alimentés indépendamment les uns des autres par une source d'excitation 22, laquelle est associée à un répartiteur 23.

Le générateur de plasma 28 comporte par exemple une électrode 20 divisée en une pluralité d'électrodes indépendantes.

Dans le mode de réalisation illustré, les électrodes El à E12 sont séparées les unes des autres et alimentées indépendamment les unes des autres.

Chacun des générateurs SI à S12 comporte au moins une électrode.

La longueur de ces électrodes El à E12 est adaptée à la précision souhaitée sur la localisation du chauffage. Cette longueur est d’au moins un millimètre.

Optionnellement, la distance de séparation entre électrodes peut être de l'ordre du millimètre.

Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif de génération de plasma 28 comporte deux rangées de six électrodes alimentées par une source d'excitation électrique 22 et elle-même commandée par l'unité de contrôle 9.

Les deux rangées sont situées dans deux plans parallèles A-A’ (électrodes impaires) et B-B’ (électrodes paires).

Dans le mode de réalisation illustré, les électrodes El à E12 sont disposées en quinconce, de sorte qu'une électrode paire est située en regard de l'espace séparant deux électrodes impaires, et inversement.

La distance entre les deux plans dépend de l'encombrement des électrodes, en fonction du type d'électrode choisi. Il n'est pas dicté par le plasma.

Il est entendu que cette disposition peut varier, les électrodes pouvant être plus ou moins nombreuses et disposées sur un même plan ou sur un nombre supérieur de plans, comme dans un mode de réalisation illustré en figure 5b, dans lequel les électrodes El à E12 sont formées à partir d'une même électrode allongée.

Optionnellement, les électrodes El à E12 peuvent être séparées par un diélectrique ou avoir des formes différentes les unes des autres.

Optionnellement, ces électrodes El à E12 peuvent être placées sur un ou plusieurs bras articulés.

Les électrodes El à E12 sont excitées pour générer, sous l'effet de ladite source 22, des décharges électriques localisées entre lesdites électrodes et la surface 21 et ainsi créer un plasma de taille limitée, qui assure le chauffage localisé de la surface 21.

La distance entre les électrodes El à E12 et la surface 21 doit être la plus réduite possible, de façon à ce que les décharges électriques localisées se développent entre les électrodes et la surface, uniquement, de manière à générer un plasma localisé.

Les électrodes El à E12 sont par exemple des électrodes allongées (couteau, fil, cylindre, etc...) qui s'étendent de manière sensiblement parallèle à la surface 21. Une gaine métallique peut également être prévue. L'ensemble est déplacé parallèlement à ladite surface 21, perpendiculairement à la direction selon laquelle elle s'étend.

Une telle configuration permet un chauffage homogène sur une longueur limitée (segment) de surface du lit de poudre correspondant à la longueur de chaque électrode et la surface chauffée dépend de la distance de déplacement avec le plasma de chaque segment (décharge) activé.

Cette solution à génération de décharges électriques par une, deux ou plusieurs électrodes est efficace sur une large gamme de pressions, allant de 1 à quelques centaines de millibar.

Un mécanisme (non représenté) permet le réglage de la distance entre la ou les électrodes en plus du mécanisme 10.

Mise en œuvre d'un chauffage localisé

La séquence des durées d'excitation de chaque électrode est contrôlée par le répartiteur 23, en fonction de la vitesse d'avancement de l'ensemble du dispositif de génération de plasma 28 pour ne chauffer localement que certaines zones prédéfinies de la surface 21, tel que dans l'exemple illustré sur la figure 5a ou 5b, et en fonction du chauffage souhaité pour celles-ci.

Chaque zone localisée chauffée est d'une largeur sensiblement égale à la longueur d'une électrode et d'une longueur correspondant à la distance v x t, où v représente la vitesse de balayage du dispositif de génération de plasma 28 (ou celle du système de mise en couche, si les deux sont solidaires) et f désigne le temps d’allumage de la décharge (lequel correspond sensiblement au temps d'excitation).

La combinaison des différentes zones ainsi chauffées localement est adaptée (par le répartiteur 23 commandé par l'unité 9) en fonction de la zone que l'on souhaite soumettre par la suite à une fusion sélective sur la surface 21.

C'est ce qu'illustre la figure 6 sur laquelle on a représenté plusieurs zones chauffées sur l'ensemble de la surface du lit de poudre 21, par un dispositif de génération de plasma 28 se déplaçant dans le sens indiqué par la flèche sur la figure.

Ces zones correspondent à une excitation des seules électrodes El, E2, E3, E7 et E10 déclenchées à un premier instant pour l'électrode E10, à un même deuxième instant pour les électrodes El et E7.

Les électrodes El, E2 et E3 sont excitées à un même troisième instant, puis l'électrode E2 est éteinte à un quatrième instant, excitée à un cinquième instant, éteinte à un sixième instant et excitée à un septième instant.

L'électrode E10 est allumée pendant une durée flO, l'électrode E7 pendant une durée i7 et l'électrode El pendant une durée fl et chauffent donc trois zones locales de surface vxflO, vxt7 et vxfl.

Les électrodes El, E2 et E3 sont ensuite allumées pendant une durée t, puis l'électrode E2 est éteinte pendant une durée t' pendant laquelle les électrodes El et E3 sont maintenues allumées.

L'électrode E2 est ensuite rallumée pendant une durée t", les électrodes El et E3 étant toujours alimentées. L'électrode E2 est ensuite éteinte pendant une durée t'" au cours de laquelle les électrodes El et E3 sont maintenues en excitation.

L'électrode E2 est enfin alimentée pendant une durée t"", simultanément aux électrodes El et E3.

Le fait de subdiviser le dispositif de génération de plasma 20 en différents générateurs de plasma indépendants permet de n'exciter que les générateurs SI à S12 qui chauffent les surfaces concernées par la fusion, permettant ainsi de minimiser la quantité d'énergie nécessaire à la phase de chauffage, et d'éviter une éventuelle cohésion des poudres dans les zones non-fondues facilitant leur réutilisation ultérieure.

En outre, en modifiant la vitesse de déplacement lorsque le dispositif de génération de plasma 28 passe au-dessus d'une zone du lit de poudre qui ne sera pas chauffée, le temps de la phase de chauffage peut également être drastiquement réduit.

Ce temps peut être, dans certains cas également réduit en installant des sources plasmas indépendantes sur des bras articulés (non représenté) permettant des trajectoires différentes de l'exemple d'une trajectoire rectiligne des sources décrite précédemment.

La productivité et l'efficience de la phase de chauffe en sont donc améliorées.

Un exemple de mode de réalisation de dispositif de génération de plasma 28 segmenté est représenté sur la figure 7.

Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif de génération de plasma comporte quatre générateurs de plasma SI, S2, S3 et S4 disposés en quinconce, les générateurs impairs SI et S3 se situant selon un premier plan AA' et les générateurs pairs S2 et S4 se situant selon un deuxième plan BB'.

L'écartement des plans AA' et BB' dépend du type d'électrode choisie, ici de type cylindrique.

En choisissant un autre type d'électrode, par exemple de type couteau, l'écart entre les plans AA' et BB' pourrait être réduit. Il serait également possible en variante de placer toutes les électrodes El à E4 sur un même plan, tel que présenté en figure 5b.

Chacun des générateurs de plasma SI à S4 comporte une électrode El à E4.

Chacune des électrodes El à E4 est alimentée indépendamment par une source d'excitation 22, laquelle est associée à un répartiteur 23 lui- même commandé par l'unité de contrôle 9.

En variante, pour des segments d'électrode très courts (de l'ordre du centimètre), il est envisageable d'avoir pour chaque source indépendante un diaphragme d'éjection (à la place de la fente) du plasma créé à l'intérieur d'une électrode cavitaire et d'obtenir une région chauffée réduite (type spot). Par cavitaire, il est entendu que l'électrode 20 forme une cavité dans laquelle est formé le plasma, de manière similaire aux modes de réalisation illustrés en figure 3a ou 3d. Cette variante de source (non illustrée) est particulièrement bien adaptée pour être installée sur un bras articulé. Par diaphragme, il est entendu une électrode munie d'un orifice dont la forme et la position sont ajustées afin de permettre au plasma formé dans la cavité de sortir par le dit orifice.