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Title:
APPARATUS AND METHOD FOR FORMING A THREE-DIMENSIONAL OBJECT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/066935
Kind Code:
A1
Abstract:
Apparatus for forming a three-dimensional object by layer-by-layer additive manufacture from a polymerizable liquid (3), said apparatus comprising a vessel (7) provided with a window (10) transparent to light radiation (5), a construction support (8) on which a three-dimensional object (2) is intended to be formed, a movable arm (9) coupled to the construction support (8), and a locking system (14) suitable for being in a locked configuration (V), in which the construction support (8) is held fixed to the arm (9), and an unlocked configuration, in which the construction support (8) is movable with respect to the arm (9), the apparatus comprising an electromagnet (15) having a first operating state for bringing the locking system (14) to the unlocked position and a second operating state (F2) for bringing the locking system (14) to the locked configuration (V).

Inventors:
HEREMANS ERIC (FR)
POUPAUD LUCAS (FR)
Application Number:
PCT/EP2022/078974
Publication Date:
April 27, 2023
Filing Date:
October 18, 2022
Export Citation:
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Assignee:
MAT & MEDICAL SOLUTIONS (FR)
International Classes:
B29C64/124; B29C64/232; B29C64/236; B29C64/245; B33Y30/00
Domestic Patent References:
WO2013177620A12013-12-05
WO2015195924A12015-12-23
Foreign References:
US9914291B22018-03-13
CN111531876A2020-08-14
US20210260824A12021-08-26
US10703041B22020-07-07
Attorney, Agent or Firm:
HAUTIER IP (FR)
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Claims:
Revendications Appareil pour former un objet tridimensionnel par fabrication additive couche par couche à partir d’un liquide polymérisable (3), le liquide polymérisable (3) étant configuré pour former un matériau polymérisé (4) sous l’effet d’une irradiation d’un rayonnement lumineux (5), l’appareil comprenant un bac (7) configuré pour contenir le liquide polymérisable (3), le bac (7) comprenant une fenêtre (10) transparente au rayonnement lumineux (5) et s’étendant dans un plan, un support de construction (8) sur lequel un objet tridimensionnel (2) est destiné à être formé, un bras (9) mobile couplé au support de construction (8) de manière à déplacer une partie du matériau polymérisé (4) afin de former l’objet tridimensionnel (2), et un système de verrouillage (14) apte à être dans une configuration verrouillée (V) dans laquelle le support de construction (8) est immobile par rapport au bras (9) et une configuration déverrouillée (D) dans laquelle le support de construction (8) est mobile par rapport au bras (9), caractérisé en ce que l’appareil comporte un électroaimant (15) ayant un premier état de fonctionnement (F1) pour faire passer le système de verrouillage (14) dans la position déverrouillée (D) dans laquelle le support de construction (8) est apte à être positionné parallèlement au plan de la fenêtre (10), et un deuxième état de fonctionnement (F2) pour faire passer le système de verrouillage (14) dans la configuration verrouillée (V). Appareil selon la revendication 1 , dans lequel le système de verrouillage (14) comporte une mâchoire (16), le support de construction (8) comporte une tête (17) logée au sein de la mâchoire (16) et la mâchoire (16) est mobile entre une position ouverte (O) lorsque l’électroaimant (15) est dans le premier état de fonctionnement (F1) et une position fermée (F) lorsque l’électroaimant (15) est dans le deuxième état de fonctionnement (F2), dans la position fermée (F) la mâchoire (16) enserre la tête (17) de sorte à immobiliser la tête (17) par rapport au bras (9) et dans la position ouverte (O) la mâchoire autorise une mobilité de la tête (17) par rapport au bras (9) selon au moins un degré de liberté. Appareil selon la revendication 2, dans lequel le bras (9) est configuré pour permettre un déplacement de la mâchoire (16) par rapport au bras (9) en translation le long d’un axe de translation (A) perpendiculaire au plan de la fenêtre (10) lorsque le support de construction (8) vient au contact de la fenêtre (10). Appareil selon la revendication 3, dans lequel le bras (9) comporte, un logement (30) dans lequel est situé la mâchoire (16), et un espace de mouvement (32) créé entre la mâchoire (16) et un fond du logement (30) pour permettre le déplacement de la mâchoire (16) par rapport au bras (9). Appareil selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le bras (9) comprend un ressort additionnel (31) reliant la mâchoire (16) avec le fond du logement (30), le ressort additionnel (31) étant configuré pour maintenir le support de construction (8) parallèlement à la fenêtre (10) lorsque le système de verrouillage (14) est dans la configuration verrouillée (V).

6. Appareil selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel, dans la position ouverte (O) la mâchoire (16) et la tête (17) forment ensemble une liaison rotule dans laquelle la tête (17) est libre en rotation selon au moins un degré de rotation.

7. Appareil selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le support de construction (8) est apte à être positionné au contact de la fenêtre (10) lorsque le système de verrouillage (14) est dans la configuration verrouillée (V).

8. Appareil selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le support de construction (8) est apte à être mobile en rotation autour d’au moins un axe de rotation (X, Y) parallèle au plan de la fenêtre (10) lorsque le système de verrouillage (14) est dans la configuration déverrouillée (D).

9. Appareil selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le premier état de fonctionnement (F1) correspond à un état activé de l’électroaimant (15) et le deuxième état de fonctionnement (F2) correspond à un état désactivé de l’électroaimant (15).

10. Procédé pour former un objet tridimensionnel par fabrication additive couche par couche à partir d’un liquide polymérisable (3), le liquide polymérisable (3) étant configuré pour former un matériau polymérisé (4) sous l’effet d’une irradiation d’un rayonnement lumineux (5), le procédé comprenant une étape de formation d’un objet tridimensionnel (2) à partir d’un appareil selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le procédé comporte, avant l’étape de formation, un déverrouillage au cours duquel l’électroaimant (15) de l’appareil a un premier état de fonctionnement (F1) pour faire passer le système de verrouillage (14) dans la position déverrouillée (D), puis un positionnement du support de construction (8) parallèlement à la fenêtre (10), puis un verrouillage au cours duquel l’électroaimant (15) a un deuxième état de fonctionnement (F2) pour faire passer le système de verrouillage (14) dans la position verrouillée (V).

11 . Procédé selon la revendication 10, dans lequel le système de verrouillage (14) comporte une mâchoire (16), le support de construction (8) comporte une tête (17) logée au sein de la mâchoire (16) et la mâchoire (16) est mobile entre une position ouverte (O) lorsque l’électroaimant (15) est dans le premier état de fonctionnement (F1) et une position fermée (F) lorsque l’électroaimant (15) est dans le deuxième état de fonctionnement (F2), dans la position fermée (F) la mâchoire (16) enserre la tête (17) de sorte à immobiliser la tête (17) par rapport au bras (9) et dans la position ouverte (O) la mâchoire autorise une mobilité de la tête (17) par rapport au bras (9) selon au moins un degré de liberté, le procédé comprenant un déplacement de la mâchoire (16) par rapport au bras (9) en translation le long d’un axe de translation (A) perpendiculaire au plan de la fenêtre (10) lorsque le support de construction (8) vient au contact de la fenêtre (10).

12. Procédé selon la revendication 11 , dans lequel le bras (9) comporte, un logement (30) dans lequel est situé la mâchoire (16), et un espace de mouvement (32) créé entre la mâchoire (16) et un fond du logement (30) pour permettre le déplacement de la mâchoire (16) par rapport au bras (9), le procédé comprenant un maintien du support de construction (8) parallèlement à la fenêtre (10), à l’aide d’un ressort additionnel (31) reliant la mâchoire (16) avec le fond du logement (30), lorsqu’on place le système de verrouillage (14) dans la position verrouillée (V).

13. Procédé selon l’une des revendications 10 à 12, dans lequel le positionnement comprend une mise en contact du support de construction (8) avec la fenêtre (10).

14. Procédé selon l’une des revendications 10 à 13, dans lequel le déverrouillage comporte une rotation du support de construction (8) autour d’au moins un axe de rotation (X, Y) parallèle au plan de la fenêtre (10).

15. Procédé selon l’une des revendications 10 à 14, dans lequel le déverrouillage comporte une activation de l’électroaimant (15) et le verrouillage comporte une désactivation de l’électroaimant (15).

16. Procédé selon l’une des revendications 10 à 15, dans lequel l’objet tridimensionnel est un équipement d’orthodontie, par exemple pris parmi une gouttière et une partie au moins de prothèse.

17. Produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions, qui lorsqu’elles sont effectuées par au moins un processeur, font que ledit au moins un processeur commande l’appareil selon l’une des revendications 1 à 9 de sorte que l’appareil exécute au moins les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 16.

Description:
«Appareil et procédé pour former un objet tridimensionnel»

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne la formation d’un objet tridimensionnel, en particulier la fabrication additive couche par couche à partir d’un liquide polymérisable configuré pour former un matériau polymérisé, par exemple sous l’effet d’une irradiation d’un rayonnement lumineux.

La présente invention trouve par exemple pour application particulièrement avantageuse la fabrication additive d’équipements d’orthodontie tels que des gouttières, des parties de prothèses dentaires.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE

Actuellement, on utilise des imprimantes tridimensionnelles, dite «3D», pour fabriquer des objets à trois dimensions. Par exemple, on utilise des imprimantes 3D du type SLA («Stereolitography Apparatus» en langue anglaise) qui sont des appareils utilisant des résines -polymérisables. Bien souvent ces résines sont photo-polymérisables, c’est-à-dire qu’elles sont configurées pour durcir sous l’action d’une lumière, en général dans une plage de longueur d’onde de 360 à 410 nm, pour fabriquer des objets de manière additive couche par couche.

Il existe plusieurs types d’imprimantes 3D, dont certains utilisent une technique d’impression du bas vers le haut. De telles imprimantes utilisent un bac contenant la résine photo-polymérisable, un projecteur placé sous le bac de manière à projeter un motif correspondant à la coupe de l’objet à travers le bac et un support de construction monté sur un bras mobile en translation verticale perpendiculairement au bac. En outre, le bac comprend un fond transparent à la lumière projetée et le support de construction correspond à une plaque destinée à translater vers le haut, et pas à pas, pour emporter avec lui la résine fraîchement polymérisée qui adhère à ce support (ou à la couche supérieure pour les translations suivantes). On peut citer par exemple la demande de brevet européen EP048 086 et la demande internationale WO2015/195924 qui divulguent un tel type d’imprimantes 3D.

Pour que l’impression se déroule correctement, il est nécessaire que le support de construction soit parallèle au fond du bac. Une imprécision dans le positionnement peut être partiellement compensée par une surexposition de la première couche, mais il est difficile de rattraper des erreurs supérieures à 0,15 mm. Un système de calibration est donc généralement intégré à ce type d’imprimantes 3D. Ce système de calibration comprend un système mécanique verrouillable autorisant trois degrés de liberté au support de construction lorsqu’il est libéré. Ainsi, on calibre l’imprimante en plaçant le support de construction au contact du fond du bac et l’on verrouille le système mécanique pour supprimer les degrés de liberté du support de construction et pour positionner ce dernier parallèlement au fond du bac. Mais le verrouillage du système mécanique nécessite une intervention humaine, par exemple à l’aide de vis. Cette calibration est longue à mettre en œuvre, en outre, elle peut être réalisée avant chaque impression, ce qui ralentit considérablement le temps de fabrication des objets tridimensionnels.

RÉSUMÉ

Un objet de l’invention consiste à pallier ces inconvénients, et plus particulièrement à fournir des moyens de fabrication d’un objet tridimensionnel suffisamment fiables.

Un autre objet consiste à fournir des moyens de fabrication qui permettent de diminuer les temps de fabrication des objets tridimensionnels.

Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement.

Selon un aspect de l’invention, il est proposé un appareil pour former un objet tridimensionnel par fabrication additive couche par couche à partir d’un liquide polymérisable, le liquide polymérisable étant configuré pour former un matériau polymérisé sous l’effet d’une irradiation d’un rayonnement lumineux, l’appareil comprenant un bac configuré pour contenir le liquide polymérisable, le bac comprenant une fenêtre transparente au rayonnement lumineux et s’étendant dans un plan, un support de construction sur lequel un objet tridimensionnel est destiné à être formé, un bras mobile couplé au support de construction de manière à déplacer une partie du matériau polymérisé afin de former l’objet tridimensionnel, et un système de verrouillage apte à être dans une configuration verrouillée dans laquelle le support de construction est immobile par rapport au bras et une configuration déverrouillée dans laquelle le support de construction est mobile par rapport au bras.

L’appareil comporte un électroaimant ayant un premier état de fonctionnement pour faire passer le système de verrouillage dans la position déverrouillée où le support de construction est apte à être positionné parallèlement au plan de la fenêtre, et un deuxième état de fonctionnement pour faire passer le système de verrouillage dans la configuration verrouillée.

Ainsi, on fournit un appareil simple à réaliser qui permet de placer le support de construction parallèlement à la fenêtre transparente de manière suffisamment précise pour empêcher les erreurs d’impression. Un tel appareil permet en outre d’automatiser le processus d’impression, ce qui permet de gagner un temps considérable au début d’une impression d’un nouvel objet.

Selon un autre aspect, il est proposé un procédé pour former un objet tridimensionnel par fabrication additive couche par couche à partir d’un liquide polymérisable le liquide polymérisable étant configuré pour former un matériau polymérisé sous l’effet d’une irradiation d’un rayonnement lumineux, le procédé comprenant une étape de formation d’un objet tridimensionnel à partir d’un appareil tel que défini ci-avant.

Le procédé comporte, avant l’étape de formation, un déverrouillage au cours duquel l’électroaimant de l’appareil a un premier état de fonctionnement pour faire passer le système de verrouillage dans la position déverrouillée, puis un positionnement du support de construction parallèlement à la fenêtre, puis un verrouillage au cours duquel l’électroaimant a un deuxième état de fonctionnement pour faire passer le système de verrouillage dans la position verrouillée. Selon un autre aspect, il est proposé un produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions, qui lorsqu’elles sont effectuées par au moins un processeur, font que ledit au moins un processeur commande l’appareil tel que défini ci-avant de sorte que l’appareil exécute au moins les étapes du procédé tel que défini ci-avant.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes de réalisation et de mise en œuvre de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 illustre schématiquement une vue en coupe d’un mode de réalisation d’un appareil selon l’invention, la figure 2 illustre schématiquement une vue en coupe d’un mode de réalisation d’un système de verrouillage dans une configuration déverrouillée, la figure 3 illustre schématiquement une vue en coupe d’un mode de mise en œuvre d’une étape de positionnement du support de construction selon l’invention ; et la figure 4 illustre schématiquement une vue en coupe du système de verrouillage dans une configuration verrouillée.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci- après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement.

Le système de verrouillage peut comporter une mâchoire, le support de construction comporte une tête logée au sein de la mâchoire et la mâchoire est mobile entre une position ouverte lorsque l’électroaimant est dans le premier état de fonctionnement et une position fermée lorsque l’électroaimant est dans le deuxième état de fonctionnement, dans la position fermée la mâchoire enserre la tête de sorte à immobiliser la tête par rapport au bras et dans la position ouverte la mâchoire autorise une mobilité de la tête par rapport au bras selon au moins un degré de liberté. Selon un mode de réalisation, le bras est configuré pour permettre un déplacement de la mâchoire par rapport au bras en translation le long d’un axe de translation perpendiculaire au plan de la fenêtre lorsque le support de construction vient au contact de la fenêtre. Ainsi on limite les efforts appliqués par le support de construction sur la fenêtre. Dans le cadre du développement de la présente invention, il a été remarqué que des imprécisions sur le contrôle des dimensions de la pièce à fabriquer peuvent être dues à une déformation de la fenêtre. Il a également été remarqué que cette déformation de la fenêtre est provoquée par un effort excessif exercé par le support de construction sur cette dernière. Il était particulièrement inattendu que l'application de cet effort du support de construction sur la fenêtre puisse entraîner des déformations telles qu’elles génèrent au final une perte significative du contrôle dimensionnel de la pièce à fabriquer.

Selon un mode de réalisation, le bras comporte, un logement dans lequel est situé la mâchoire, et un espace de mouvement créé entre la mâchoire et un fond du logement. L’espace de mouvement permet le déplacement de la mâchoire par rapport au bras.

Selon un mode de réalisation, le bras comprend un ressort additionnel reliant la mâchoire avec le fond du logement, le ressort additionnel étant configuré pour maintenir le support de construction parallèlement à la fenêtre lorsque le système de verrouillage est dans la configuration verrouillée. De ce fait, on limite les mouvements du support de construction par rapport à la fenêtre lorsque le système de verrouillage est dans la configuration verrouillée. On améliore ainsi la précision du positionnement du support de construction parallèlement à la fenêtre.

Selon un mode de réalisation, dans la position ouverte, la mâchoire et la tête forment ensemble une liaison rotule dans laquelle la tête est libre en rotation selon au moins un degré de rotation. Le support de construction peut être apte à être positionné au contact de la fenêtre lorsque le système de verrouillage est dans la configuration verrouillée.

Ainsi on peut assurer un positionnement du support de construction parallèlement à la fenêtre pour une qualité améliorée d’impression.

Le support de construction peut être apte à être mobile en rotation autour d’au moins un axe de rotation parallèle à la fenêtre lorsque le système de verrouillage est dans la configuration déverrouillée.

Le premier état de fonctionnement peut correspondre à un état activé de l’électroaimant et le deuxième état de fonctionnement correspond à un état désactivé de l’électroaimant.

Dans cette configuration, l’électroaimant est dans un état désactivé lors de la fabrication de l’objet, c’est-à-dire qu’il n’est pas alimenté, et l’on diminue la quantité d’énergie consommée au cours de l’impression.

Selon un mode de mise en œuvre, le procédé peut comprendre un déplacement de la mâchoire par rapport au bras en translation le long d’un axe de translation perpendiculaire au plan de la fenêtre lorsque le support de construction vient au contact de la fenêtre.

Selon un mode de mise en œuvre, le procédé comprend un maintien du support de construction parallèlement à la fenêtre, à l’aide d’un ressort additionnel reliant la mâchoire avec le fond du logement, lorsqu’on place le système de verrouillage dans la position verrouillée. Le positionnement peut comprendre une mise en contact du support de construction avec la fenêtre.

Le déverrouillage peut comporter une rotation du support de construction autour d’au moins un axe de rotation parallèle à la fenêtre.

Le déverrouillage peut comporter une activation de l’électroaimant et le verrouillage comporte une désactivation de l’électroaimant.

L’objet tridimensionnel peut être un équipement d’orthodontie, par exemple pris parmi une gouttière et une partie au moins de prothèse.

Sur les figures 1 à 4, on a représenté un mode de réalisation d’un appareil 1 pour former un objet tridimensionnel 2. En particulier, l’appareil 1 est adapté pour fabriquer l’objet tridimensionnel 2 selon une technique additive couche par couche à partir d’un liquide polymérisable 3. Cet appareil 1 est également appelé imprimante tridimensionnelle, ou imprimante 3D. La fabrication additive couche par couche consiste à former l’objet tridimensionnel 2 une couche après l’autre par étapes successives, chaque couche étant ajoutée à la précédente à chaque nouvelle étape d’impression. Plus particulièrement, le liquide polymérisable 3 est configuré pour former un matériau polymérisé 4 sous l’effet d’une irradiation d’un rayonnement lumineux 5. De préférence, le liquide polymérisable 3 est une résine photo-polymérisable. Le rayonnement lumineux est produit par un projecteur 6. Le projecteur 6 peut être du type DLP («Digital Light Processing» en langue anglaise, c’est-à-dire traitement numérique de la lumière) correspondant à un projecteur muni d’une matrice de miroirs orientables. Par exemple, le projecteur s peut être un écran du type LCD («liquid cristal display» en langue anglaise, c’est-à-dire un écran à cristaux liquides). Le projecteur 6 peut également émettre un rayonnement lumineux 5 du type laser. Préférentiellement, le rayonnement lumineux 5 correspond à un rayonnement ultraviolet.

L’appareil 1 comprend en outre un bac 7, un support de construction 8 et un bras 9 couplé mécaniquement au support de construction 8. Le bac 7 correspond à un récipient configuré pour contenir le liquide polymérisable 3. Le bac 7 comporte une fenêtre 10 transparente au rayonnement lumineux 5 et une source 11 de liquide contenant une réserve de liquide polymérisable 3. La source 1 1 est configurée pour alimenter le bac 7 en liquide polymérisable 3 de manière contrôlée. En particulier, l’alimentation est effectuée lorsque le niveau du liquide polymérisable 3 descend sous un certain seuil. On entend par transparent au rayonnement lumineux 5, le fait que la fenêtre 11 laisse passer au moins 80 % du rayonnement lumineux 5 et de préférence au moins 90 % du rayonnement lumineux 5, préférentiellement 100 % du rayonnement lumineux 5.

Le support de construction 8 fournit un support sur lequel l’objet tridimensionnel 2 est destiné à être formé. Le support de construction 8 a une forme générale d’une plaque. En particulier, le support de construction 8 est pourvu d’une surface de construction 12 située en regard de la fenêtre 10. Par ailleurs, le bras 9 est mobile en translation le long d’un axe de translation A perpendiculaire à la surface de construction 12 du support de construction 8. La mobilité du bras 9 permet de déplacer une partie du matériau polymérisé 4 afin de former l’objet tridimensionnel 2. L’impression d’une couche de l’objet tridimensionnel 2 consiste à projeter un motif correspondant à la coupe de l’objet 2, au moyen du projecteur s, au travers de la fenêtre 10 transparente. Ainsi, une zone 13 liquide polymérise 3 sous l’effet du rayonnement lumineux 5. En d’autres termes, la zone 13 de liquide durcit sous l’effet du rayonnement lumineux 5. Lorsque la zone 13 durcit, elle adhère, soit au support de construction 8 pour la première couche de l’objet 3, soit à une couche précédemment formée correspondant à la partie du matériau polymérisé 4. Puis, le bras 9 est déplacé vers le haut d’un pas, entraînant le support de construction 8 en déplacement vers le haut. Le déplacement du support de construction 8 emporte avec lui la zone 13 de liquide fraîchement polymérisé par adhérence. Ensuite, le motif du projecteur s est modifié et l’on répète les étapes de projection d’un rayonnement lumineux 5 suivi d’une étape de déplacement d’un pas. De préférence, le pas est compris entre 15 et 100 micromètres.

Plus particulièrement, l’appareil 1 comprend un système de verrouillage 14 destiné à calibrer l’appareil 1. La calibration de l’appareil 1 permet d’assurer un maintien de la surface de construction 12 parallèlement à la fenêtre 10 au cours de l’impression de l’objet 2. Le système de verrouillage 14 est configuré pour occuper une configuration verrouillée V dans laquelle le support de construction 8 est maintenu fixe au bras 9, et une configuration déverrouillée D dans laquelle le support de construction 8 est mobile par rapport au bras 9. En d’autres termes, dans la configuration déverrouillée D le support de construction 8 est libre de mouvements, en particulier, le support de construction 8 comprend au moins un degré de liberté, par exemple au moins une rotation autour d’un axe de rotation X, Y parallèle à la fenêtre 10, de préférence au moins deux rotations respectivement autour des deux axes de rotation X, Y. Préférentiellement, le support de construction 8 comporte trois degrés de liberté, dont deux rotations autour de deux axes de rotation X, Y respectifs, est une translation le long de l’axe de translation A. On notera que les axes de rotation X, Y sont dans un plan parallèle à la fenêtre 10. En outre, dans la configuration verrouillée V, le support de construction 8 est immobile par rapport au bras 9.

Plus particulièrement, l’appareil 1 comporte un électroaimant 15 configuré pour faire passer le système de verrouillage 14 de la configuration verrouillée V à la configuration déverrouillée D et inversement. Plus particulièrement, l’électroaimant 15 a un premier état de fonctionnement F1 pour faire passer le système de verrouillage 14 dans la position déverrouillée D où le support de construction 8 est apte à être positionné parallèlement à la fenêtre 10, et un deuxième état de fonctionnement F2 pour faire passer le système de verrouillage 14 dans la configuration verrouillée V. On entend par état de fonctionnement F1 , F2, un état activé ou désactivé. Un état de fonctionnement F1 , F2 de l’électroaimant 15 correspond à une grandeur de champ magnétique généré par l’électroaimant 15. L’électroaimant 15 comporte une bobine qui peut être parcourue par un courant, et un noyau ferromagnétique logé au sein de la bobine. Lorsqu’un courant parcourt la bobine, on dit que l’électroaimant est activé et génère un champ magnétique B1. Lorsque la bobine n’est plus parcourue par le courant, l’électroaimant est dans l’état désactivé dans lequel l’électroaimant 15 génère un champ magnétique B2 inférieur de sorte que B2 < 0,1*B1. Selon un mode de réalisation préféré, le système de verrouillage 14 comporte une mâchoire 16 et le support de construction 8 comporte une tête 17 logée au sein de la mâchoire 16. La mâchoire 16 est mobile entre une position ouverte O lorsque l’électroaimant 15 et dans le premier état de fonctionnement F1 et une position fermée F lorsque l’électroaimant 15 et dans le deuxième état de fonctionnement F2. La mâchoire 16 peut être réalisée en une seule pièce élastique, en particulier une pièce fendue de manière à laisser passer un pion de fixation 18 reliant le support de construction 8 et la tête 17. De préférence, la mâchoire 16 comporte deux pièces distinctes mobiles. Avantageusement, la tête 17 a une portion en partie sphérique située à une extrémité du pion de fixation 18. La portion en partie sphérique est adaptée pour fournir au moins une rotation autour d’un axe de rotation X, Y. En d’autres termes, lorsque le système de verrouillage 14 est dans la configuration déverrouillée D, le support de construction 8 est mobile en rotation autour d’au moins un axe de rotation X, Y parallèle à la fenêtre 10. En outre, la mâchoire 16 peut être montée mobile sur le bras 9 en translation le long de l’axe de translation A. Avantageusement, le bras 9 comporte un logement 30 dans lequel est située la mâchoire 16, et un ressort additionnel 31 reliant la mâchoire 16 avec le fond du logement 30. En outre, un espace de mouvement 32 est créé entre la mâchoire 16 et le fond du logement pour permettre un mouvement de translation de la mâchoire 16. Cet espace de mouvement 32 permet à la mâchoire 16 de se déplacer par rapport au bras 9, en particulier lorsque le support de construction 8 vient au contact de la fenêtre 10. Ainsi, l’espace de mouvement 32 permet d’empêcher de briser la fenêtre 10 lorsque le bras 9 se rapproche de la fenêtre 10 pour placer le support de construction au contact de la fenêtre 10. Le ressort additionnel 31 permet, en outre, de garantir un maintien du support de construction 8 parallèlement à la fenêtre 10 lorsqu’on ferme la mâchoire 16, c’est- à-dire lorsqu’on place le système de verrouillage 14 dans la configuration verrouillée V. En effet, lors de la fermeture de la mâchoire 16, le positionnement du support de construction 8 parallèlement à la fenêtre pourrait éventuellement être modifié.

En outre, l’appareil 1 peut comprendre un élément mobile 20 et un moyen de rappel en position. Préférentiellement, l’élément mobile comprend une partie ferromagnétique destinée à être attirée par l’électroaimant 15 lorsqu’il est dans l’état activé. L’élément mobile 20 est en outre destiné à coopérer avec la mâchoire 16. Par exemple, l’élément mobile 20 est monté mobile sur le bras 9 en translation le long d’un axe de déplacement B. L’axe de déplacement B peut-être perpendiculaire à l’axe de translation A. Le moyen de rappel en position peut-être un ressort 21 reliant l’électroaimant 15 avec l’élément mobile 20. Ainsi, lorsque l’électroaimant 15 et dans le premier état de fonctionnement F1 , l’élément mobile 20 subit une première force de contrainte qui tend à éloigner l’élément mobile 20 de la mâchoire 16 pour faire passer le système de verrouillage 14 dans la position déverrouillée D. Cette force de contrainte peut être exercée par le ressort 21 ou par l’électroaimant 15. Inversement, lorsque l’électroaimant 15 est dans le deuxième état de fonctionnement en F2, l’élément mobile 20 subit une deuxième force de contrainte, opposée à la première, qui tend à rapprocher l’élément mobile 20 de la mâchoire 16 de sorte à faire passer le système de verrouillage 14 dans la position verrouillée V. La deuxième force de contrainte peut être exercée par le ressort 21 ou par le deuxième état de fonctionnement de l’électroaimant 15. De préférence, le premier état de fonctionnement F1 correspond à un état activé de l’électroaimant 15 et le deuxième état de fonctionnement en F 2 correspond un état désactivé de l’électroaimant 15. Dans ce cas, lorsqu’on fait passer un courant électrique au sein de la bobine de l’électroaimant 15, l’électroaimant 15 passe dans l’état activé de sorte à créer un champ magnétique. Le champ magnétique créé déplace l’élément mobile 20 vers l’électroaimant 15. Le déplacement de l’élément mobile 20 compresse le ressort 21 . On choisira une raideur de ressort 21 de sorte que la force de rappel générée par le ressort 21 soit inférieure à la force d’attraction de l’élément mobile 20 générée par l’électroaimant 15. En d’autres termes, lorsque l’élément mobile 20 se rapproche de l’électro aimant 15, l’élément mobile 20 ne sollicite plus mécaniquement la mâchoire 16 et le système de verrouillage 14 est dans la position déverrouillée D. Inversement, lorsque le courant ne circule pas dans la bobine, l’électroaimant 15 est dans l’état désactivé. Dans l’état désactivé, l’électroaimant 15 ne produit pas de champ magnétique, ou un champ magnétique très inférieur à la force de rappel générée par le ressort 21 . Ainsi, le ressort 21 déplace l’élément mobile 20 vers la mâchoire 16, pour solliciter mécaniquement la fermeture de la mâchoire 16. Le système de verrouillage 14 passe dans la configuration verrouillée V et le support de construction 8 occupe un état fixe par rapport au bras 9. Par exemple, l’élément mobile 20 peut être monté fixe sur la mâchoire 16. En variante, l’élément mobile 20 est une pièce distincte de la mâchoire 16 qui vient en contact de cette dernière dans la configuration verrouillée V, et qui n’exerce pas de contrainte sur la mâchoire 16 dans la configuration déverrouillée D.

Sur les figures 2 à 4, on a représenté les principales étapes d’un procédé pour former un objet tridimensionnel 2. De façon générale, le procédé comprend une étape de formation de l’objet tridimensionnel 2 à partir de l’appareil 1 précédemment décrit. En particulier, avant l’étape de formation de l’objet tridimensionnel 2, le procédé comporte une étape dite de calibration. Par ailleurs, avant l’étape de calibration, le support de construction 8 est généralement placé à distance de la fenêtre 10. L’étape de calibration comprend au moins un déverrouillage au cours duquel l’électroaimant 15 et dans un premier état de fonctionnement F1 pour faire passer le système de verrouillage 14 dans la position déverrouillée D, tel qu’illustré à la figure 2. Puis, l’étape de calibration comprend un positionnement du support de construction 8 parallèlement à la fenêtre 10, illustré à la figure 3, et un verrouillage au cours duquel l’électroaimant 15 est dans le deuxième état de fonctionnement pour faire passer le système de verrouillage 14 dans la position verrouillée V, tel qu’illustré à la figure 4.

Par exemple, le positionnement du support de construction 8 comprend un déplacement du bras 9, et donc du support de construction 8, en direction de la fenêtre 10, c’est-à-dire selon une translation de haut en bas. Ce déplacement consiste à amener le support de construction 8 en contact avec la fenêtre 10 afin d’obtenir un positionnement du support de construction 8 parallèle à la fenêtre 10. Lorsque le support de construction 8 est mis en contact avec la fenêtre 10, et puisque le support de construction 8 est mobile par rapport au bras 9, la surface de construction 12 peut s’orienter de manière à se positionner parallèlement à la fenêtre 10. Puis on verrouille le système de verrouillage 14 de façon à maintenir le support de construction 8 en position. Avantageusement, l’appareil 1 comporte une unité de commande électronique 40 configurée pour commander les déplacements du bras 9 et l’alimentation en courant électrique de l’électroaimant 15. L’unité de commande électronique peut comprendre un programme d’ordinateur comprenant des instructions pour commander le bras 9, en particulier un moteur pas à pas qui entraîne le bras 9 en translation le long de l’axe de translation A, et l’alimentation de l’électroaimant 15.

L’unité de commande électronique comprend un processeur, ou un microprocesseur, pour exécuter les instructions du programme. L’unité de commande électronique 40 comprend également des moyens pour commander le moteur pas à pas et l’alimentation de l’électroaimant 15 en réponse à l’exécution des instructions du programme. L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et de mise en œuvre précédemment décrits. L’invention telle que décrite permet une impression du type 3D rapide et qui est facile à mettre en œuvre.