[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

FR3087270A1 - METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE QUALITY OF A BED OF POWDERS IN ADDITIVE MANUFACTURING PROCESSES - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE QUALITY OF A BED OF POWDERS IN ADDITIVE MANUFACTURING PROCESSES Download PDF

Info

Publication number
FR3087270A1
FR3087270A1 FR1859562A FR1859562A FR3087270A1 FR 3087270 A1 FR3087270 A1 FR 3087270A1 FR 1859562 A FR1859562 A FR 1859562A FR 1859562 A FR1859562 A FR 1859562A FR 3087270 A1 FR3087270 A1 FR 3087270A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
bed
temperature
values
powders
eddy current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1859562A
Other languages
French (fr)
Inventor
Jean-Paul Garandet
Jean-Daniel PENOT
Jean-Marc Decitre
Samuel Legoupil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR1859562A priority Critical patent/FR3087270A1/en
Priority to PCT/EP2019/078029 priority patent/WO2020079041A1/en
Priority to EP19786582.7A priority patent/EP3867043A1/en
Publication of FR3087270A1 publication Critical patent/FR3087270A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9046Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents by analysing electrical signals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30Process control
    • B22F10/36Process control of energy beam parameters
    • B22F10/368Temperature or temperature gradient, e.g. temperature of the melt pool
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30Process control
    • B22F10/37Process control of powder bed aspects, e.g. density
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2202/00Treatment under specific physical conditions
    • B22F2202/05Use of magnetic field
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de contrôle de la qualité d'un lit de poudres dans un système de fabrication additive. Le procédé comprend des étapes consistant à: - mesurer un signal électrique représentatif de valeurs de courants de Foucault, reçu en réponse à une excitation électromagnétique variable dans le temps produite par un émetteur sur une zone à inspecter d'une couche d'un lit de poudres; - évaluer la température de la couche du lit de poudres au voisinage de la zone inspectée ; - corriger les valeurs du signal électrique représentatif de valeurs de courants de Foucault représentées par ledit signal électrique mesuré, en fonction des valeurs de température obtenues par l'évaluation de la température ; - comparer les valeurs corrigées à des valeurs de référence ; et - déterminer en fonction du résultat de la comparaison, la présence ou non de défaut dans ladite zone inspectée.The present invention relates to a device and a method for controlling the quality of a bed of powders in an additive manufacturing system. The method comprises steps consisting in: measuring an electrical signal representative of eddy current values, received in response to a time-varying electromagnetic excitation produced by an emitter over an area to be inspected in a layer of a bed of powders; - assess the temperature of the powder bed layer in the vicinity of the inspected area; correcting the values of the electrical signal representative of eddy current values represented by said measured electrical signal, as a function of the temperature values obtained by evaluating the temperature; - compare the corrected values with reference values; and - determine as a function of the result of the comparison, the presence or absence of a defect in said inspected area.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONTROLE DE LA QUALITE D’UN LIT DE POUDRES DANS LES PROCEDES DE FABRICATION ADDITIVEMETHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE QUALITY OF A BED OF POWDERS IN ADDITIVE MANUFACTURING PROCESSES

Domaine de l’inventionField of the invention

L’invention se situe dans le domaine de la Fabrication Additive (FA), notamment le domaine de la fabrication additive basée sur la mise en œuvre d’un lit de poudres, et concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif de contrôle de la qualité d’un lit de poudres étalée par un dispositif de mise en couche d’un système de fabrication additive.The invention lies in the field of Additive Manufacturing (AF), in particular the field of additive manufacturing based on the implementation of a bed of powders, and relates more particularly to a method and a device for quality control. a bed of powders spread by a layering device of an additive manufacturing system.

Etat de la TechniqueState of the art

Le terme de fabrication additive désigne selon la norme NF E 67001, «l’ensemble des procédés permettant de fabriquer couche par couche par ajout de matière un objet physique à partir d’un objet numérique >>. Ce terme regroupe des dizaines d’appellations de technologies de fabrication, classées en sept catégories de procédés selon la norme NF ISO 17296-2 Juin 2015.The term additive manufacturing designates according to standard NF E 67001, "all of the procedures for manufacturing layer by layer by adding material to a physical object from a digital object". This term includes dozens of manufacturing technology designations, classified into seven process categories according to standard NF ISO 17296-2 June 2015.

Parmi ces procédés basés sur la mise en œuvre d’un lit de poudres, on trouve en particulier ceux où la poudre est fondue et resolidifiée localement, désignés comme fusion sur lit de poudres ou par l’acronyme anglais (PBF) pour « Powder Bed Fusion >>. Les procédés dits PBF incluent les procédés mettant en œuvre une fusion complète des grains de poudre (e.g. SLM™ pour « Selective Laser Melting » ou EBM pour « Electron Beam Melting >>). Par abus de langage, l’acronyme PBF est utilisé pour les procédés où la cohésion de la matière est assurée par frittage du matériau (procédés SLS pour « Selective Laser Sintering >>). Rentrent également dans le cadre des procédés lits de poudre ceux basés sur l’injection locale d’un liant sur le lit, on parle alors de Binder Jetting ou de procédé à jet de liant.Among these processes based on the implementation of a bed of powders, there are in particular those where the powder is melted and resolidified locally, designated as fusion on a bed of powders or by the English acronym (PBF) for “Powder Bed Fusion >>. The so-called PBF processes include the processes implementing a complete fusion of the powder grains (e.g. SLM ™ for “Selective Laser Melting” or EBM for “Electron Beam Melting”). By abuse of language, the acronym PBF is used for processes where the cohesion of the material is ensured by sintering the material (SLS processes for "Selective Laser Sintering"). Also within the framework of powder bed processes those based on the local injection of a binder on the bed, this is called Binder Jetting or binder jet process.

Dans ces procédés, il est fondamental de contrôler la qualité du lit de poudres, notamment pour détecter des défauts de type oxydation des poudres constitutives du lit ou des hétérogénéités dans ledit lit susceptibles de conduire à des défauts sur les pièces élaborées.In these methods, it is essential to control the quality of the bed of powders, in particular to detect defects of the oxidation type of the powders constituting the bed or heterogeneities in said bed which may lead to defects on the parts produced.

Pour l’analyse de la qualité de la mise en couche d’un système d’étalement dans les procédés PBF, les techniques de l’optique, dans la gamme de longueur d’ondes du visible sont généralement utilisées. Pour ce faire, une (ou une pluralité de) prise(s) de vue sont effectuées, et l’analyse du signal permet de détecter d’éventuels manques ou excès de matière. Cependant ces techniques optiques ne permettent pas d’accéder à des informations sur la morphologie du lit de poudres sous la surface. Elles sont par ailleurs limitées pour détecter l’oxydation des poudres.For the analysis of the quality of the layering of a spreading system in PBF processes, optical techniques, in the visible wavelength range are generally used. To do this, one (or a plurality of) shots are taken, and the analysis of the signal makes it possible to detect possible shortages or excess of material. However, these optical techniques do not allow access to information on the morphology of the powder bed below the surface. They are also limited to detect the oxidation of powders.

Une autre technique de monitoring couramment utilisée dans les procédés PBF est basée sur l’analyse d’un signal thermographique dans la gamme Infra Rouge, comme décrit dans l’article de B. Lane, S. Moylan, E. Whitenton, L. Ma, Rapid Prototyp J., 22 (2016) 778-787. Cette technique mesure le flux rayonné par la matière et apporte des informations intéressantes quant au champ de température à la surface du lit de poudres. Cependant, là encore cette technique ne permet pas d’accéder à des informations détaillées sur la compacité et la morphologie du lit de poudres sous la surface et ses capacités en matière de détection de défauts du type oxydation sont limitées.Another monitoring technique commonly used in PBF processes is based on the analysis of a thermographic signal in the Infra Red range, as described in the article by B. Lane, S. Moylan, E. Whitenton, L. Ma , Rapid Prototyp J., 22 (2016) 778-787. This technique measures the flux radiated by the material and provides interesting information about the temperature field on the surface of the powder bed. However, here again this technique does not allow access to detailed information on the compactness and morphology of the powder bed below the surface and its capacities in terms of detection of oxidation type defects are limited.

La technique des Courants de Foucault (CF), basée sur la détection d’un signal électrique émis par un matériau conducteur de l’électricité soumis à un champ électromagnétique variant dans le temps est également une technique connue pour faire du contrôle. Il est connu de l’homme de l’art que la profondeur sondée par le courant excitateur dépend de la fréquence de l’onde et de la perméabilité magnétique et de la conductivité électrique du matériau sondé. La technique des courants de Foucault a déjà été utilisée dans le domaine de la fabrication additive pour la détection de défauts sur des pièces en cours d’élaboration, tels que des fissures, des manques de fusion, des porosités, des irrégularités de forme. La demande de brevet U.S. 2016/0349215 A1 de E.l. Todorov décrit la possibilité d’implémenter une pluralité de sondes à Courants de Foucault sur un dispositif d’étalement des poudres, utilisant une gamme de fréquences entre 1.5 MHz et 4 MHz. Cependant, cette approche ne donne pas d’informations sur la possibilité de sonder le lit de poudres luimême.The Eddy Currents (CF) technique, based on the detection of an electrical signal emitted by an electrically conductive material subjected to a time-varying electromagnetic field, is also a known technique for controlling. It is known to those skilled in the art that the depth probed by the excitation current depends on the frequency of the wave and the magnetic permeability and the electrical conductivity of the material probed. The eddy current technique has already been used in the field of additive manufacturing for the detection of defects on parts under development, such as cracks, lack of fusion, porosity, irregularities in shape. U.S. patent application 2016/0349215 A1 from E.l. Todorov describes the possibility of implementing a plurality of eddy current probes on a powder spreading device, using a frequency range between 1.5 MHz and 4 MHz. However, this approach does not provide information on the possibility of probing the powder bed itself.

Il existe donc un besoin pour pallier les inconvénients des approches connues et pour proposer une solution permettant l’analyse in situ de la qualité d’un lit de poudres subséquemment à la mise en couche dans les procédés de Fabrication Additive de type PBF. La présente invention répond à ce besoin.There is therefore a need to overcome the drawbacks of known approaches and to propose a solution allowing the in situ analysis of the quality of a bed of powders subsequent to layering in the Additive Manufacturing processes of the PBF type. The present invention meets this need.

Résumé de l’inventionSummary of the invention

Un objet de la présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle de la qualité du lit de poudres dans les procédés de fabrication additive, et plus particulièrement la famille des procédés de fusion sur lit de poudres (PBF). Plus précisément, l’invention vise à détecter des dérives sur la qualité des poudres et dans la qualité de mise en couche, dérives dues par exemple à une entrée d’oxygène dans la chambre de fabrication ou une usure de l’instrument (e.g. raclette ou rouleau) utilisé pour l’étalement et la compaction des poudres ou dues à un défaut d’alimentation en poudre. L’invention vise en particulier à caractériser la qualité de mise en couche pour détecter d’éventuelles hétérogénéités spatiales d’étalement ou de dérives temporelles au cours du procédé de FA.An object of the present invention relates to a method and a device for controlling the quality of the powder bed in additive manufacturing processes, and more particularly the family of powder bed fusion (PBF) methods. More specifically, the invention aims to detect drifts in the quality of the powders and in the quality of layering, drifts due for example to oxygen entering the manufacturing chamber or wear of the instrument (eg squeegee or roller) used for spreading and compacting powders or due to a lack of powder supply. The invention aims in particular to characterize the quality of layering in order to detect possible spatial heterogeneities of spreading or temporal drifts during the AF process.

Un problème que vise à résoudre la présente invention est celui de l’analyse de la qualité des lits de poudres dans les procédés de fabrication additive basés sur la mise en oeuvre d’un lit de poudres, utilisant des matériaux conducteurs de l’électricité.A problem which the present invention aims to solve is that of the analysis of the quality of the powder beds in the additive manufacturing processes based on the use of a powder bed, using electrically conductive materials.

Or il est connu de l’homme du métier que sur un matériau diphasique type empilement de poudres, le signal CF obtenu par un dispositif à courants de Foucault rend en fait compte de l’impédance électrique du milieu. Par ailleurs dans un matériau tel qu’un lit de poudres, les composantes imaginaires (inductance et capacité) de l’impédance sont généralement plus importantes que dans un matériau métallique dense, où l’impédance est dominée par la résistance (ou de façon équivalente la conductance) du matériau.However, it is known to those skilled in the art that on a two-phase material such as a stack of powders, the signal CF obtained by an eddy current device in fact accounts for the electrical impedance of the medium. Furthermore, in a material such as a bed of powders, the imaginary components (inductance and capacity) of the impedance are generally greater than in a dense metallic material, where the impedance is dominated by the resistance (or in an equivalent manner conductance) of the material.

Une première difficulté est que la conductivité électrique d’un matériau métallique dépend de la température, cette dernière variant au cours de l’élaboration dans un procédé PBF. Aussi, l’invention propose d’associer une évaluation de température à celle des courants de Foucault (CF) pour faire la part dans l’interprétation du signal CF, des variations liées à la température de celles associées à d’éventuelles dérives liées à la mise en couche.A first difficulty is that the electrical conductivity of a metallic material depends on the temperature, the latter varying during production in a PBF process. Also, the invention proposes to associate a temperature evaluation with that of the eddy currents (CF) in order to take into account in the interpretation of the signal CF, variations linked to the temperature of those associated with possible drifts linked to layering.

Bien qu’il n’était a priori pas évident de penser que les poudres étaient suffisamment conductrices pour permettre une analyse par CF, les inventeurs ont évalué que cela était possible pour la plupart des lits de poudres de matériaux métalliques. Les matériaux concernés par la présente invention sont les matériaux conducteurs électriques, plus particulièrement les métaux.Although it was a priori not obvious to think that the powders were sufficiently conductive to allow analysis by CF, the inventors evaluated that this was possible for most powder beds of metallic materials. The materials concerned by the present invention are electrically conductive materials, more particularly metals.

Pour justifier leur affirmation, les inventeurs se basent au premier ordre sur la loi de Wiedemann et Franz qui permet de relier la conductivité thermique et la conductivité électrique d’un matériau métallique et ils utilisent le fait observé expérimentalement que les conductivités thermiques des métaux varient assez peu avec la température. Ainsi au premier ordre, la conductivité électrique d’un métal peut donc être considérée comme variant en ordre de grandeur comme l’inverse de la température en kelvins, ce qui conduit à des variations significatives.To justify their assertion, the inventors base themselves at the first order on the law of Wiedemann and Franz which makes it possible to connect the thermal conductivity and the electrical conductivity of a metallic material and they use the fact observed experimentally that the thermal conductivities of metals vary enough little with the temperature. Thus at first order, the electrical conductivity of a metal can therefore be considered as varying in order of magnitude as the inverse of the temperature in Kelvin, which leads to significant variations.

Un autre facteur très important que les inventeurs ont pris en compte pour l’analyse des signaux est le fait que la matière est déposée sous forme de poudres qui ne permettent un transfert des porteurs de charges qu’aux points de contact entre les grains de poudres. De ce fait, la conductivité d’un lit de poudres est donc très significativement inférieure à celle d’un matériau massif, et comme exposé ci-dessus, elle peut présenter une composante complexe, liée par exemple à des effets capacitifs.Another very important factor that the inventors have taken into account for the analysis of the signals is the fact that the material is deposited in the form of powders which allow transfer of the charge carriers only at the points of contact between the grains of powders. . As a result, the conductivity of a bed of powders is therefore very significantly lower than that of a solid material, and as explained above, it may have a complex component, linked for example to capacitive effects.

Dans les approches par simulation numérique des procédés de fabrication additive, il y a lieu dans les modèles de simulation d’indiquer une valeur de conductivité thermique du lit de poudres. Même si la littérature fait état de différences d’appréciation sur le rapport entre les conductivités thermiques d’un matériau sous forme de lit de poudres et sous forme massive, ce rapport n’est jamais en pratique pris inférieur à 0.01. A une température donnée, on peut donc penser que la conductivité du lit de poudres ne sera pas inférieure au centième de celle du matériau massif.In numerical simulation approaches to additive manufacturing processes, it is necessary in simulation models to indicate a value of thermal conductivity of the powder bed. Even if the literature reports differences in assessment of the relationship between the thermal conductivities of a material in the form of a powder bed and in massive form, this ratio is never taken in practice to be less than 0.01. At a given temperature, we can therefore think that the conductivity of the powder bed will not be less than a hundredth of that of the solid material.

Par ailleurs, on désigne par « l’épaisseur de peau >>, la hauteur de la zone sous la surface pénétrée par le champ électromagnétique incident. Cette hauteur qui est fonction du produit de la conductivité électrique par la fréquence d’excitation, est conventionnellement donnée par la formule suivante :Furthermore, the term "skin thickness" denotes the height of the area under the surface penetrated by the incident electromagnetic field. This height which is a function of the product of the electrical conductivity by the excitation frequency, is conventionally given by the following formula:

δ = (πμσί)'1/2 où δ, μ, σ et f représentent respectivement l’épaisseur de peau, la perméabilité magnétique et la conductivité électrique du matériau et la fréquence d’excitation.δ = (πμσί) ' 1/2 where δ, μ, σ and f respectively represent the skin thickness, the magnetic permeability and the electrical conductivity of the material and the excitation frequency.

Il est alors nécessaire, en fonction de la nature du matériau à élaborer, de la granulométrie et de la morphologie des poudres, ainsi que de leur taux de compaction, d’utiliser des fréquences d’excitation plus élevées que celles rencontrées habituellement dans les techniques à courants de Foucault pour compenser la faible conductivité électrique des poudres. Selon différentes configurations, les fréquences d’excitation que les inventeurs ont déterminées comme opérantes pour la mise en œuvre de l’invention, peuvent varier entre 5 et 500 MHz, et préférentiellement être dans une plage allant de 50 à 200 MHz.It is then necessary, depending on the nature of the material to be produced, the particle size and morphology of the powders, as well as their compaction rate, to use higher excitation frequencies than those usually encountered in the techniques. with eddy currents to compensate for the low electrical conductivity of the powders. According to different configurations, the excitation frequencies that the inventors have determined as operating for the implementation of the invention, can vary between 5 and 500 MHz, and preferably be in a range from 50 to 200 MHz.

Dans un mode préférentiel de mise en oeuvre, l’invention utilise la variation de la profondeur de pénétration conventionnelle ou effet de peau, avec la fréquence d’excitation pour sonder différentes profondeurs en subsurface, l’échelle de sondage étant donnée par l’épaisseur de peau définie ci-dessus. Dans la pratique, le signal d’excitation pour alimenter le(s) capteur(s) à courants de Foucault peut avantageusement comprendre plusieurs fréquences, identiques ou non, pouvant être appliquées de manière simultanée ou plusieurs fréquences appliquées successivement.In a preferred embodiment, the invention uses the variation of the conventional penetration depth or skin effect, with the excitation frequency to probe different depths at the subsurface, the probing scale being given by the thickness of skin defined above. In practice, the excitation signal for supplying the eddy current sensor (s) can advantageously include several frequencies, identical or not, which can be applied simultaneously or several frequencies applied successively.

Avantageusement, le procédé de l’invention est applicable à une vaste gamme de métaux purs et d’alliages métalliques, par exemple ceux basés sur l’aluminium (Al), le chrome (Cr), le fer (Fe), le nickel (Ni) et le titane (Ti).Advantageously, the method of the invention is applicable to a wide range of pure metals and metal alloys, for example those based on aluminum (Al), chromium (Cr), iron (Fe), nickel ( Ni) and titanium (Ti).

Le procédé de l’invention est particulièrement bien adapté aux matériaux présentant une perméabilité magnétique élevée, comme le fer, le nickel, ce qui permet, à conductivité électrique et fréquence d’excitation données, de réduire l’épaisseur de peau.The process of the invention is particularly well suited to materials having a high magnetic permeability, such as iron, nickel, which allows, at given electrical conductivity and excitation frequency, to reduce the thickness of the skin.

Une difficulté supplémentaire que les inventeurs ont dû prendre en compte est celle liée à la rugosité du lit de poudres, celui-ci pouvant récupérer en surface des éjectats, particules émises sous forme liquide par le bain de fusion et qui se redéposent sous forme solide à la surface du lit de poudres. Aussi, de manière préférentielle, il doit être conservé une distance de sécurité ou entrefer entre un capteur à courants de Foucault et le lit de poudres, afin de prendre en compte la présence d’éjectats. En fonction de la taille (diamètre) du bobinage utilisé pour la ou la pluralité des sondes à courants de Foucault, le dispositif de l’invention maintient un entrefer qui peut aller de 50 pm à 1 cm, et préférentiellement de 50 pm à 2 mm.An additional difficulty that the inventors had to take into account is that linked to the roughness of the powder bed, which can recover on the surface of the ejectates, particles emitted in liquid form by the molten bath and which are redeposited in solid form at the surface of the powder bed. Also, preferably, a safety distance or air gap between an eddy current sensor and the powder bed must be kept, in order to take into account the presence of ejectates. Depending on the size (diameter) of the winding used for one or more of the eddy current probes, the device of the invention maintains an air gap which can range from 50 μm to 1 cm, and preferably from 50 μm to 2 mm. .

Ainsi, le principe général de l’invention pour l’analyse de la qualité d’un lit de poudres sur une zone à inspecter, consiste en l’utilisation d’une technique de mesures CF in situ de Courants de Foucault (par un appareil émetteur/récepteur à courants de Foucault), puis en la combinaison des mesures CF obtenues avec une évaluation de la température du lit de poudres faite au voisinage de la zone inspectée. L’expression ‘au voisinage’ de la zone inspectée doit s’entendre comme indiquant que l’évaluation de température peut être faite pour une zone couvrant la totalité de la zone inspectée ou une partie de la zone inspectée ou aux environs de la zone inspectée.Thus, the general principle of the invention for the analysis of the quality of a bed of powders on an area to be inspected, consists in the use of a technique of in situ CF measurements of eddy currents (by an apparatus eddy current transmitter / receiver), then by combining the CF measurements obtained with an evaluation of the temperature of the powder bed made in the vicinity of the zone inspected. The expression 'in the vicinity' of the inspected area must be understood as indicating that the temperature assessment can be made for an area covering the whole of the inspected area or part of the inspected area or in the vicinity of the inspected area .

Avantageusement, l’évaluation de température peut être réalisée en surface et/ou en subsurface par tous moyens connus de l’homme de l’art. Il peut être cité sans limitation, l’utilisation d’une caméra sensible au rayonnement infrarouge et/ou l’utilisation d’un ou d’une pluralité de pyromètres. Dans un mode de réalisation, une pluralité de détecteurs infrarouges est installée de façon adjacente à une pluralité de capteurs à courants de Foucault sur un dispositif mobile capable de scanner l’ensemble du lit de poudres.Advantageously, the temperature evaluation can be carried out on the surface and / or on the subsurface by any means known to those skilled in the art. It can be cited without limitation, the use of a camera sensitive to infrared radiation and / or the use of one or more pyrometers. In one embodiment, a plurality of infrared detectors is installed adjacent to a plurality of eddy current sensors on a mobile device capable of scanning the entire bed of powders.

Dans un autre mode de réalisation, des moyens de simulation numérique des transferts de chaleur peuvent être mis en œuvre de manière alternative ou complémentaire à la mesure de température, pour estimer la température dans la partie supérieure du lit de poudres. La simulation peut s’appuyer sur des données fournies par des thermocouples situés sous le plateau de la machine de FA.In another embodiment, means of numerical simulation of heat transfers can be implemented as an alternative or complementary to the temperature measurement, to estimate the temperature in the upper part of the powder bed. The simulation can be based on data supplied by thermocouples located under the platform of the AF machine.

L’invention trouvera des applications avantageuses dans de nombreux domaines techniques tels que les industries aéronautique, spatiale, médicale ou automobile, pour ne citer que ces exemples d’industries qui peuvent faire usage de procédés de fabrication additive basés sur lit de poudres.The invention will find advantageous applications in numerous technical fields such as the aeronautical, space, medical or automobile industries, to cite only these examples of industries which can make use of powder bed additive manufacturing processes.

Ainsi le procédé de l’invention s’applique avantageusement à la fabrication additive par les procédés utilisant un lit de poudres, notamment les procédés (SLM™, EBM, SLS). Le procédé de l’invention concerne également les procédés à jet de liant connu comme « Binder Jetting >> où un liant est projeté pour réaliser une pièce à cru qui doit par la suite être déliantée et frittée.Thus, the process of the invention is advantageously applied to additive manufacturing by the processes using a bed of powders, in particular the processes (SLM ™, EBM, SLS). The method of the invention also relates to binder jet processes known as "Binder Jetting" where a binder is sprayed to produce a raw piece which must subsequently be debonded and sintered.

Pour obtenir les résultats recherchés, il est proposé un procédé de contrôle de la qualité d’un lit de poudres dans un système de fabrication additive, le procédé comprenant les étapes de :To obtain the desired results, a method for controlling the quality of a bed of powders in an additive manufacturing system is proposed, the method comprising the steps of:

- mesurer un signal électrique représentatif de valeurs de courants de Foucault, reçu en réponse à une excitation électromagnétique variable dans le temps produite par un émetteur sur une zone à inspecter d’une couche d’un lit de poudres;- measure an electrical signal representative of eddy current values, received in response to a time-varying electromagnetic excitation produced by a transmitter on an area to be inspected with a layer of a bed of powders;

- évaluer la température de la couche du lit de poudres au voisinage de la zone inspectée ;- assess the temperature of the powder bed layer in the vicinity of the inspected area;

- corriger les valeurs du signal électrique représentatif de valeurs de courants de Foucault représentées par ledit signal électrique mesuré, en fonction des valeurs de température obtenues par l’évaluation de la température ;- correct the values of the electrical signal representative of eddy current values represented by said measured electrical signal, as a function of the temperature values obtained by evaluating the temperature;

- comparer les valeurs corrigées à des valeurs de référence ; et- compare the corrected values with reference values; and

- déterminer en fonction du résultat de la comparaison, la présence ou non de défaut dans ladite zone inspectée.- determine according to the result of the comparison, the presence or absence of defect in said inspected area.

Selon des modes de réalisation alternatifs ou combinés:According to alternative or combined embodiments:

- l’étape de mesure d’un signal électrique consiste à calculer des valeurs d’amplitude et de phase du signal reçu; et l’étape de comparaison consiste à comparer les valeurs corrigées d’amplitude et de phase à des valeurs d’amplitude et de phase de référence.- the step of measuring an electrical signal consists in calculating amplitude and phase values of the received signal; and the comparison step consists of comparing the corrected amplitude and phase values with reference amplitude and phase values.

- l’étape de mesure d‘un signal électrique consiste à mesurer une tension induite aux bornes d’un capteur, et à calculer une valeur d’impédance du lit de poudres au-dessous de la zone inspectée; et l’étape de comparaison consiste à comparer la valeur corrigée d’impédance du lit de poudres à une valeur d’impédance de référence.- the step of measuring an electrical signal consists of measuring an induced voltage at the terminals of a sensor, and calculating an impedance value of the powder bed below the inspected area; and the comparison step consists of comparing the corrected impedance value of the powder bed with a reference impedance value.

- le procédé comprend une étape initiale de calibration d’un appareil émetteur/récepteur à courants de Foucault permettant de réaliser l’étape de mesure, et lequel l’étape de corriger les valeurs de courants de Foucault représentées par ledit signal électrique mesuré, prend en compte des données de calibration.the method comprises an initial step of calibrating an eddy current transmitter / receiver device making it possible to carry out the measurement step, and which step of correcting the eddy current values represented by said measured electrical signal takes into account calibration data.

- l’étape d’évaluation de la température de la couche consiste soit à faire une mesure directe de la température, soit à estimer la température par simulation dont notamment par application d’une méthode des éléments finis.- the layer temperature evaluation step consists either of making a direct measurement of the temperature, or of estimating the temperature by simulation including in particular by applying a finite element method.

- l’étape de correction des valeurs de courants de Foucault représentées par ledit signal électrique mesuré, consiste à corriger lesdites valeurs par rapport à des abaques de référence donnant la variation de la conductivité électrique en fonction de la température pour des lits de poudre donnés.- the step of correcting the eddy current values represented by said measured electrical signal, consists in correcting said values with respect to reference charts giving the variation of the electrical conductivity as a function of the temperature for given powder beds.

- l’étape de détermination de la présence d’au moins un défaut consiste à identifier des écarts de valeurs qui sont représentatifs d’hétérogénéités en surface ou d’oxydation du lit de poudres.- the step of determining the presence of at least one defect consists in identifying deviations in values which are representative of heterogeneities on the surface or of oxidation of the bed of powders.

- l’étape de mesure de signal électrique est faite sur une pluralité de zones du lit de poudres, à des fréquences d’excitation identiques ou différentes.- the electrical signal measurement step is carried out on a plurality of zones of the powder bed, at identical or different excitation frequencies.

- l’étape de correction des valeurs de courants de Foucault consiste à corriger une valeur moyenne ou une variance du signal.- the step of correcting the eddy current values consists in correcting a mean value or a variance of the signal.

- les étapes de mesure du signal électrique et d’évaluation de température sont réalisées de manière séquentielle.- the steps of measuring the electrical signal and evaluating the temperature are carried out sequentially.

- le procédé comprend séquentiellement une première étape d’évaluation de température, une étape de mesure du signal électrique, et une deuxième étape d’évaluation de température afin de prendre en compte toute variation de température entre le début et la fin de la mesure du signal électrique.the method sequentially comprises a first temperature evaluation step, a step of measuring the electrical signal, and a second temperature evaluation step in order to take into account any variation in temperature between the start and the end of the measurement of the electrical signal.

- les étapes de mesure du signal électrique et d’évaluation de température sont réalisées de manière simultanée.- the steps of measuring the electrical signal and evaluating the temperature are carried out simultaneously.

L’invention couvre aussi un procédé de fabrication additive sur lit de poudres qui comprend des étapes de contrôle de la qualité du lit de poudres conformes aux étapes du procédé revendiqué. Les étapes de contrôle de la qualité du lit de poudres peuvent être réalisées simultanément soit lors d’une opération de mise en couche par un racleur, soit suite à une opération de fusion.The invention also covers an additive manufacturing process on a powder bed which comprises steps for controlling the quality of the powder bed in accordance with the steps of the claimed process. The quality control steps of the powder bed can be carried out simultaneously either during a layering operation by a scraper, or following a melting operation.

L’invention couvre de plus un dispositif de contrôle de la qualité d’un lit de poudres pour un système de fabrication additive, le dispositif comprenant au moins un appareil émetteur/récepteur à courants de Foucault, un système d’évaluation de température, un système d’acquisition et de pilotage permettant de recueillir et analyser des données relevées par l’appareil à courants de Foucault et par le système d’évaluation de température, le dispositif de contrôle de la qualité du lit de poudres comprenant de plus des moyens pour mettre en œuvre le procédé de contrôle de la qualité d’un lit de poudres revendiqué.The invention further covers a device for controlling the quality of a bed of powders for an additive manufacturing system, the device comprising at least one eddy current transmitter / receiver device, a temperature evaluation system, a acquisition and control system making it possible to collect and analyze data recorded by the eddy current apparatus and by the temperature evaluation system, the device for controlling the quality of the powder bed further comprising means for implement the quality control process for a claimed powder bed.

Selon des modes de réalisation alternatifs ou combinés:According to alternative or combined embodiments:

- l’appareil à courants de Foucault comprend au moins une bobine pour réaliser la fonction d’excitation et au moins un capteur pour réaliser la fonction de réception.- the eddy current device comprises at least one coil for performing the excitation function and at least one sensor for performing the reception function.

- le capteur en réception est un capteur inductif ou magnétorésistif.- the receiving sensor is an inductive or magnetoresistive sensor.

- l’appareil à courants de Foucault opère à une ou une pluralité de fréquences d’excitation comprise dans une plage allant de 5 MHz à 500 MHz.- the eddy current device operates at one or a plurality of excitation frequencies in a range from 5 MHz to 500 MHz.

- le système d’évaluation de température est une caméra infrarouge ou un pyromètre couplé à l’appareil à courants de Foucault.- the temperature evaluation system is an infrared camera or a pyrometer coupled to the eddy current device.

- l’appareil à courants de Foucault est couplé à un dispenseur de poudre du système de fabrication additive.- the eddy current device is coupled to a powder dispenser of the additive manufacturing system.

L’invention couvre aussi un système de fabrication additive sur lit de poudres qui comprend un dispositif de contrôle de la qualité du lit de poudres tel que revendiqué et des moyens matériels et logiciels associés pour mettre en œuvre le procédé de contrôle de la qualité du lit de poudres tel que revendiqué.The invention also covers an additive manufacturing system on a powder bed which comprises a device for controlling the quality of the powder bed as claimed and associated hardware and software means for implementing the method for controlling the quality of the bed. powders as claimed.

Description des figuresDescription of the figures

Différents aspects et avantages de l’invention vont apparaître en appui de la description d’un mode préféré d’implémentation de l’invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous :Various aspects and advantages of the invention will appear in support of the description of a preferred mode of implementation of the invention but not limiting, with reference to the figures below:

La figure 1 est une représentation simplifiée d’un système de fabrication additive permettant d’implémenter le dispositif de l’invention;FIG. 1 is a simplified representation of an additive manufacturing system making it possible to implement the device of the invention;

La figure 2 illustre un mode de réalisation du dispositif de l’invention;Figure 2 illustrates an embodiment of the device of the invention;

La figure 3 illustre une variante de réalisation du dispositif de l’invention;Figure 3 illustrates an alternative embodiment of the device of the invention;

La figure 4 illustre une autre variante de réalisation du dispositif de l’invention; etFigure 4 illustrates another alternative embodiment of the device of the invention; and

La figure 5 illustre un enchaînement d’étapes du procédé de l’invention dans un mode de réalisation pour contrôler la qualité de mise en couche.FIG. 5 illustrates a sequence of steps of the method of the invention in an embodiment for controlling the quality of layering.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

La figure 1 montre un système de fabrication additive (100) permettant d’implémenter le dispositif de l’invention dans un premier mode de réalisation. Le système de FA comprend un plateau support de construction (102) sur lequel une ou plusieurs pièces (104) sont fabriquées selon un procédé de fabrication additive sur lit de poudres, un réservoir de poudre (106) et un dispenseur ou difffuseur de poudre (108), par exemple de type racle ou rouleau, qui permet d’amener et d’étaler de la poudre du réservoir vers le plateau support pour opérer une mise en couche dans le lit de poudres (110). Sous l’effet d’une source de chaleur (non représentée), la fusion de la poudre opère aux endroits destinés à produire une couche de la ou des pièces à fabriquer. Ce processus se répète couche après couche jusqu’à l’obtention de la ou des pièces finales. Il n’est pas décrit plus en détail le procédé complet, et l’homme du métier pourra se reporter à la nombreuse littérature sur les procédés de fabrication additive et les variantes de réalisation basées sur ce même principe.FIG. 1 shows an additive manufacturing system (100) making it possible to implement the device of the invention in a first embodiment. The AF system comprises a construction support plate (102) on which one or more parts (104) are produced according to an additive manufacturing process on a powder bed, a powder reservoir (106) and a powder dispenser or spreader ( 108), for example of the doctor blade or roller type, which makes it possible to bring and spread powder from the reservoir to the support plate to effect a layering in the bed of powders (110). Under the effect of a heat source (not shown), the melting of the powder operates in places intended to produce a layer of the part or parts to be manufactured. This process is repeated layer by layer until the final part (s) are obtained. The complete process is not described in more detail, and those skilled in the art can refer to the numerous literature on additive manufacturing processes and the variant embodiments based on this same principle.

Pour contrôler la qualité de la mise en couche, le dispositif de l’invention est généralement constitué d’un appareil à courants de Foucault (112), d’un système de mesure de température (114) et d’un système d’acquisition et de pilotage (116) permettant de recueillir et analyser les données relevées par les systèmes à courants de Foucault et de mesure de température.To control the quality of layering, the device of the invention generally consists of an eddy current device (112), a temperature measurement system (114) and an acquisition system. and control (116) for collecting and analyzing the data recorded by the eddy current and temperature measurement systems.

L’appareil à courants de Foucault (capteur ou sonde) est constitué d’au moins une bobine pour réaliser la fonction d’excitation et d’au moins un capteur pour réaliser la fonction de réception. Le capteur en réception peut être notamment un capteur inductif ou magnétorésistif. On peut également utiliser des capteurs à effet Hall, de type Giant MagnetoImpedance (GMI) où à porte de flux (Flux Gate). L’homme de l’art pourra se reporter à la littérature sur les dispositifs à courants de Foucault pour envisager des variantes d’implémentation. En particulier, il peut être envisagé des implémentations où les deux fonctions d’excitation et de réception sont séparées ou confondues, dans ce dernier cas par la réponse en impédance de la bobine excitatrice.The eddy current device (sensor or probe) consists of at least one coil to perform the excitation function and at least one sensor to perform the reception function. The receiving sensor can in particular be an inductive or magnetoresistive sensor. It is also possible to use Hall effect sensors, of the Giant MagnetoImpedance (GMI) or flux gate type. Those skilled in the art may refer to the literature on eddy current devices to consider implementation variants. In particular, it can be envisaged implementations where the two excitation and reception functions are separated or confused, in the latter case by the impedance response of the excitation coil.

De manière préférentielle, le capteur CF est choisi pour être le plus sensible possible à des variations de la conductivité. Il peut être optimisé dans ce sens en utilisant des outils de simulation connus. Selon diverses implémentations, un système basé sur les CF peut intégrer une pluralité de capteurs, identiques ou non, travaillant à des fréquences identiques ou non.Preferably, the CF sensor is chosen to be as sensitive as possible to variations in the conductivity. It can be optimized in this sense using known simulation tools. According to various implementations, a CF-based system can integrate a plurality of sensors, identical or not, working at identical or different frequencies.

Selon un premier mode de réalisation illustré en figure 1, le système de mesure de température (114) est une caméra infrarouge (IR) qui fait des mesures sur toute la couche du lit de poudres.According to a first embodiment illustrated in FIG. 1, the temperature measurement system (114) is an infrared (IR) camera which makes measurements over the entire layer of the powder bed.

Dans une variante de réalisation illustrée en figure 2, le système de mesure de température est un dispositif de type pyromètre (214) couplé au capteur CF (112) qui permet de faire des mesures de température locales du lit de poudres.In an alternative embodiment illustrated in FIG. 2, the temperature measurement system is a pyrometer type device (214) coupled to the CF sensor (112) which makes it possible to make local temperature measurements of the bed of powders.

Dans une autre variante de réalisation illustrée en figure 3, le système à courants de Foucault (112) est couplé au diffuseur de poudre (108). De manière préférentielle, le dispositif de mise en couche (108) est solidaire du capteur CF sur le même axe, un décalage selon ledit axe étant préférable. Dans une telle configuration, l’inspection de la mise en couche par la sonde CF (112) et par le système de mesure de température (114) est réalisée simultanément à l’opération courante de la mise en couche par le racleur (108).In another alternative embodiment illustrated in FIG. 3, the eddy current system (112) is coupled to the powder diffuser (108). Preferably, the layering device (108) is integral with the CF sensor on the same axis, an offset along said axis being preferable. In such a configuration, the inspection of the layering by the CF probe (112) and by the temperature measurement system (114) is carried out simultaneously with the current operation of the layering by the scraper (108) .

Dans une autre variante non illustrée, une pluralité de capteurs CF peut être disposée sur tout ou partie de la longueur de l’axe du diffuseur de poudre.In another variant not shown, a plurality of CF sensors can be arranged over all or part of the length of the axis of the powder diffuser.

Dans une implémentation où le dispositif de mise en couche est de type racleur ou rouleau, les capteurs CF peuvent par exemple être intégrés audit racleur ou rouleau.In an implementation where the layering device is of the scraper or roller type, the CF sensors can for example be integrated into said scraper or roller.

La figure 4 illustre une configuration alternative du dispositif de l’invention où l’inspection de la mise en couche par la sonde CF (112) et par le système de mesure de température (114) est réalisée durant la fabrication d’une pièce (104), i.e. lors de l’opération de fusion ici illustrée par un balayage d’une source laser (402). Diverses sources d’énergie peuvent être utilisées, comme par exemple et sans caractère limitatif, un faisceau laser (402), un faisceau d’électron ou une source plasma.FIG. 4 illustrates an alternative configuration of the device of the invention where the inspection of the layering by the CF probe (112) and by the temperature measurement system (114) is carried out during the manufacture of a part ( 104), ie during the fusion operation here illustrated by scanning a laser source (402). Various energy sources can be used, such as for example and without limitation, a laser beam (402), an electron beam or a plasma source.

Les matériaux concernés par la présente invention sont les matériaux conducteurs électriques, plus particulièrement les métaux.The materials concerned by the present invention are electrically conductive materials, more particularly metals.

La figure 5 illustre un enchaînement d’étapes (500) d’une mise en oeuvre du procédé de l’invention pour contrôler la qualité d’un lit de poudres. Le procédé débute lorsqu’une couche ‘n’ est étalée. L’homme du métier comprend que le procédé qui est basé sur une mesure des courants de Foucault requiert qu’il y ait un lit de poudres d’épaisseur minimum mais suffisante pour initier une première mesure, afin d’assurer que les courants mesurés soient ceux induits dans le lit de poudres, et non dans le plateau support. Ainsi, dans le cas usuel d’un plateau à forte conductivité électrique, il sera attendu le dépôt d’une hauteur de poudre de l’ordre de quelques millimètres avant d’initier le procédé de contrôle. De manière préférentielle, le procédé peut être initié quand la hauteur de poudre est supérieure à 1 cm, cette valeur dépendant de la conductivité et de la perméabilité de la poudre. Cependant, la hauteur pré-requise peut être inférieure, en particulier dans le cas où un étalonnage préliminaire du lit de poudres est réalisé. Le procédé est déroulé pour déterminer la qualité du lit de poudres sur une zone à inspecter.FIG. 5 illustrates a sequence of steps (500) of an implementation of the method of the invention for controlling the quality of a bed of powders. The process begins when a layer ‘n’ is spread. Those skilled in the art understand that the method which is based on a measurement of the eddy currents requires that there be a bed of powders of minimum thickness but sufficient to initiate a first measurement, in order to ensure that the measured currents are those induced in the powder bed, and not in the support tray. Thus, in the usual case of a tray with high electrical conductivity, it will be expected to deposit a height of powder of the order of a few millimeters before initiating the control process. Preferably, the process can be initiated when the height of the powder is greater than 1 cm, this value depending on the conductivity and the permeability of the powder. However, the pre-requisite height may be lower, in particular in the case where a preliminary calibration of the powder bed is carried out. The process is carried out to determine the quality of the powder bed in an area to be inspected.

Le procédé se poursuit par les étapes (502) et (504) qui peuvent être opérées soit de manière simultanée comme illustré, soit de manière séquentielle l’une après l’autre sans ordre imposé.The process continues with steps (502) and (504) which can be carried out either simultaneously as illustrated, or sequentially one after the other without an imposed order.

L’étape (502) consiste à réaliser les mesures des courants de Foucault. Selon le système CF implémenté, mais de manière connue pour effectuer des mesures CF, la fonction d’excitation crée au-dessus d’une zone vierge du lit de poudres à inspecter (i.e. une zone non soumise ou pas encore soumise à un flux de chaleur correspondant à une étape du procédé de fabrication additive), un champ électromagnétique variable lorsque le bobinage émetteur est parcouru par un courant électrique variable. Le lit de poudres en vis-à-vis de ce champ est conducteur et devient le siège de courants de Foucault. La fonction réceptrice du capteur CF est alors le siège d’une force électromotrice (tension) de mêmes fréquences qu’à l’émission dans le cas d’un récepteur inductif ou d’une variation de tension (également de mêmes fréquences que celles d’émission) dans le cas d’un capteur magnétorésistif. Dans un mode de réalisation, les fréquences sont comprises dans une plage allant de 5 MHz et 500 MHz.Step (502) consists of carrying out the eddy current measurements. Depending on the CF system implemented, but in a known manner for carrying out CF measurements, the excitation function creates above a virgin zone of the bed of powders to be inspected (ie an zone not subjected or not yet subjected to a flux of heat corresponding to a step of the additive manufacturing process), a variable electromagnetic field when the transmitter winding is traversed by a variable electric current. The powder bed opposite this field is conductive and becomes the seat of eddy currents. The receiving function of the CF sensor is then the seat of an electromotive force (voltage) of the same frequencies as on emission in the case of an inductive receiver or of a voltage variation (also of the same frequencies as those of 'emission) in the case of a magnetoresistive sensor. In one embodiment, the frequencies are in the range of 5 MHz and 500 MHz.

L’amplitude et la phase de ces tensions dépendent des valeurs de la conductivité et de la perméabilité du lit de poudres. Un module de démodulation du système CF permet d’extraire le signal aux fréquences utilisées, i.e. mesurer les amplitudes et les phases du signal électrique en réception pour chacune des fréquences (et pour chacun des capteurs, éventuellement en utilisant un multiplexeur). Ces signaux sont enregistrés pour chaque capteur CF élémentaire et chaque position de ces capteurs. L’étape (502) permet de générer une représentation de ces données par exemple sous la forme de cartographies de Courants de Foucault en amplitude et/ou en phase ou, ce qui est équivalent, sous la forme de cartographies CF en parties réelle et imaginaire.The amplitude and phase of these voltages depend on the values of the conductivity and the permeability of the powder bed. A demodulation module of the CF system makes it possible to extract the signal at the frequencies used, i.e. to measure the amplitudes and the phases of the electrical signal in reception for each of the frequencies (and for each of the sensors, possibly using a multiplexer). These signals are recorded for each elementary CF sensor and each position of these sensors. Step (502) makes it possible to generate a representation of this data for example in the form of eddy current maps in amplitude and / or in phase or, which is equivalent, in the form of maps CF in real and imaginary parts .

L’étape (504) consiste à évaluer la température du lit de poudres au voisinage de la zone inspectée par CF. Dans un mode de réalisation, l’évaluation de la température T° est réalisée partout moyen précité, par exemple via une caméra IR sur l’ensemble du lit de poudres, ou plus localement par un dispositif de mesure de température lié au capteur CF. L’évaluation de la température peut être représentée sous la forme d’une cartographie de température. Les mesures sont transmises au système d’acquisition et de pilotage (116).Step (504) consists in evaluating the temperature of the powder bed in the vicinity of the area inspected by CF. In one embodiment, the temperature T ° is evaluated everywhere above-mentioned, for example via an IR camera on the entire powder bed, or more locally by a temperature measurement device linked to the CF sensor. The temperature evaluation can be represented in the form of a temperature map. The measurements are transmitted to the acquisition and control system (116).

Dans un mode de réalisation alternatif de l’étape d’évaluation de température, la température peut être évaluée par simulation, par exemple par application de la méthode des éléments finis.In an alternative embodiment of the temperature evaluation step, the temperature can be evaluated by simulation, for example by application of the finite element method.

Dans une variante de réalisation où les étapes de mesure CF (502) et d’évaluation de température (504) sont séquentielles, le procédé peut enchaîner une première étape de mesure de température, une étape de mesure CF et une deuxième étape de mesure de température après la mesure CF, afin de prendre en compte toute variation de température entre le début et la fin de la mesure par CF.In an alternative embodiment where the steps of measuring CF (502) and of evaluating temperature (504) are sequential, the method can chain a first step of measuring temperature, a step of measuring CF and a second step of measuring temperature after the CF measurement, to take into account any temperature variation between the start and the end of the CF measurement.

Après que les relevés de T° et de signaux CF (éventiellement sous la forme de cartographies T° et CF) soient transmis à l’unité d’acquisition et de pilotage (116), le procédé se poursuit à l’étape suivante (506) pour corriger les données CF à partir des données de température. Les données peuvent éventuellement être prétraitées par rapport à des valeurs d’étalonnage, la cartographie de température peut aussi être ré-échantillonnée, et la correction des données CF ou de la cartographie CF à partir des données de température, se fait sur les données prétraitées.After the readings of T ° and of CF signals (possibly in the form of T ° and CF maps) are transmitted to the acquisition and control unit (116), the method continues to the next step (506 ) to correct the CF data from the temperature data. The data can optionally be pretreated with respect to calibration values, the temperature mapping can also be resampled, and the correction of the CF data or of the CF mapping from the temperature data is done on the pretreated data. .

La correction de la cartographie CF est faite en évaluant une courbe donnant la variation de la conductivité en fonction d’une température donnée, soit de manière expérimentale, soit de manière théorique pour un lit de poudres donné. Pour une analyse quantitative plus précise, comme expliqué ci-dessous, des abaques de référence peuvent être réalisées à partir de relevés expérimentaux de signaux CF obtenus sur des échantillons de poudre compactée représentatifs d’une pluralité de lits de poudre, en fonction de la température. Ceux-ci permettent de relier une signature électromagnétique aux propriétés intrinsèques d’une poudre - matériaux/composition, granulométrie, morphologie, taux d’oxydation, humidité, ... - et aux caractéristiques de la mise en couche - taux de compacité, densité. Sur tout ou partie de ces échantillons, l’effet de la température sur les signaux mesurés peut également être quantifié au préalable, possiblement hors machine, en utilisant par exemple un four asservi en température. Ces valeurs de références sont utilisées pour quantifier les propriétés du lit de poudres.The CF mapping is corrected by evaluating a curve giving the variation in conductivity as a function of a given temperature, either experimentally or theoretically for a given bed of powders. For a more precise quantitative analysis, as explained below, reference charts can be produced from experimental readings of CF signals obtained on samples of compacted powder representative of a plurality of powder beds, as a function of the temperature. . These allow an electromagnetic signature to be linked to the intrinsic properties of a powder - materials / composition, particle size, morphology, oxidation rate, humidity, etc. - and to the characteristics of the layering - compactness rate, density. . On all or part of these samples, the effect of temperature on the measured signals can also be quantified beforehand, possibly outside the machine, for example by using a temperature-controlled oven. These reference values are used to quantify the properties of the powder bed.

Elles sont notamment nécessaires pour obtenir une évaluation quantitative de certains paramètres tels que la densité ou la compacité du lit de poudres.They are in particular necessary for obtaining a quantitative evaluation of certain parameters such as the density or the compactness of the powder bed.

Dans une étape suivante (508), le procédé permet de comparer les valeurs corrigées à des valeurs de référence afin de déterminer s’il existe des défauts ou irrégularités du lit de poudres.In a following step (508), the method makes it possible to compare the corrected values with reference values in order to determine if there are defects or irregularities in the powder bed.

Il est possible de citer sans caractère limitatif, les défauts ou inhomogénéités liés à : la porosité ou le manque de matière, la présence de protubérances (éjectas, « balling », ...), la variation de compacité du lit de poudres, la fissuration du lit de poudres, l’oxydation, etc.It is possible to cite without limitation, the defects or inhomogeneities linked to: the porosity or the lack of material, the presence of protuberances (ejecta, "balling", ...), the variation in compactness of the powder bed, the cracking of the powder bed, oxidation, etc.

Si des écarts par rapport à des valeurs de référence sont constatés, signifiant de possibles défauts, le procédé permet (branche «oui ») dans une étape suivante (512) une rétroaction sur le procédé général de FA tel que par exemple appliquer une action corrective comme déclencher une nouvelle passe du système de mise en couche, avec potentiellement une augmentation de son couple moteur ou alors procéder à l’arrêt de la machine.If deviations from reference values are noted, signifying possible faults, the process allows (branch "yes") in a next step (512) feedback on the general AF process such as for example applying a corrective action such as triggering a new pass from the layering system, potentially with an increase in its engine torque, or then stopping the machine.

De manière avantageuse, le procédé permet que les zones dans lesquelles une/des pièce(s) en cours de fabrication est/sont soumise(s) au flux de chaleur selon le procédé de FA (et leur voisinage) soi(en)t exclue(s) de l’analyse, du fait de la perturbation ramenée par la conductivité du matériau massif de la pièce.Advantageously, the method allows that the zones in which a part (s) during manufacture is / are subjected (s) to the heat flow according to the AF method (and their vicinity) is excluded (s) of the analysis, due to the disturbance brought about by the conductivity of the solid material of the part.

S’il n’est pas constaté d’écart significatif entre les valeurs corrigées et les valeurs de référence (branche « non »), le procédé peut reboucler au début pour une nouvelle inspection de mise en couche (510).If there is no significant difference between the corrected values and the reference values ("no" branch), the process can loop back to the start for a new layering inspection (510).

Ainsi, le procédé de l’invention permet à partir de l’estimation par Courants de Foucault de l’impédance du lit de poudres corrigée par une mesure de la température locale, la détection de défauts, et en particulier d’hétérogénéités, dans un lit de poudres lors de la mise en couche dans un dispositif de Fabrication Additive.Thus, the method of the invention makes it possible, from the estimation by Eddy Currents of the impedance of the bed of powders corrected by a measurement of the local temperature, the detection of faults, and in particular of heterogeneities, in a bed of powders during layering in an Additive Manufacturing device.

Dans un mode de réalisation, le procédé peut comprendre une étape de calibration initiale du capteur CF et de l’appareil CF de démodulation afin de compenser les dérives thermiques et permettre de réaliser des mesures comparatives. Une telle calibration est connue de l’homme du métier comme étant réalisée couramment lors de la détection de défauts par la méthode des courants de Foucault. Cette étape peut être réalisée avant une mesure ou un cycle de mesures (en considérant que, durant le balayage de la pièce, la température des capteurs CF et de l’électronique de démodulation sera stable), préférentiellement avant et après chaque mesure, dans le but de compenser une évolution de la température du capteur et éventuellement de l’électronique de démodulation.In one embodiment, the method may include an initial calibration step of the CF sensor and of the CF demodulation apparatus in order to compensate for thermal drifts and allow comparative measurements to be made. Such a calibration is known to a person skilled in the art as being commonly carried out during the detection of faults by the eddy current method. This step can be carried out before a measurement or a measurement cycle (assuming that, during scanning of the part, the temperature of the CF sensors and of the demodulation electronics will be stable), preferably before and after each measurement, in the aim of compensating for a change in the temperature of the sensor and possibly of the demodulation electronics.

Dans le cas d’un réseau de capteurs CF, il y a lieu de calibrer l’ensemble des capteurs CF élémentaires. Eventuellement, cette étape peut être utilisée pour équilibrer les capteurs, ce qui est une étape également classique en méthode CF et qui consiste à ramener le signal CF à l’origine. Cette étape de calibration peut être réalisée selon l’une ou une combinaison des approches suivantes :In the case of a CF sensor network, all the elementary CF sensors should be calibrated. Optionally, this step can be used to balance the sensors, which is also a classic step in the CF method and which consists in bringing the CF signal back to the origin. This calibration step can be carried out according to one or a combination of the following approaches:

(a) Mesure du signal CF sur un ou plusieurs étalons aux propriétés connues disposés dans l’équipement, e.g. au sein de la chambre de fabrication, en bordure du lit de poudres, présentant si possible des conductivités électriques proches de celle attendue dans le lit de poudres. Ces étalons peuvent inclure un ou plusieurs échantillons de poudre, de conductivité connue et stable (par exemple la poudre est enclose dans un contenant n’interférant pas avec la mesure CF). Ces étalons peuvent également être composés de semiconducteurs à faible gap (de type InSb, InAs...) convenablement dopés pour être dans la bonne gamme de conductivités, ou de carbone ou de composites à base carbone, ces exemples ne revêtant aucun caractère limitatif. De manière avantageuse, cette mesure de conductivité est réalisée avant et après chaque phase de mesure. Cette approche donne de meilleurs résultats, sans fortes contraintes.(a) Measurement of the CF signal on one or more standards with known properties arranged in the equipment, eg within the manufacturing chamber, at the edge of the powder bed, if possible having electrical conductivities close to that expected in the bed powders. These standards can include one or more samples of powder, of known and stable conductivity (for example the powder is enclosed in a container which does not interfere with the CF measurement). These standards can also be composed of low gap semiconductors (of the InSb, InAs type) suitably doped to be in the right range of conductivities, or of carbon or carbon-based composites, these examples not being of a limiting nature. Advantageously, this conductivity measurement is carried out before and after each measurement phase. This approach gives better results, without strong constraints.

(b) La phase de calibration est réalisée en amont voire en aval du procédé de fabrication FA, par l’emploi d’étalons similaires à ceux employés pour l’approche (a) mais non intégrés à la machine. Ces mesures de références sont produites hors machine ou par l’introduction temporaire des étalons dans la machine. Ce mode ne permet néanmoins pas de s’affranchir des dérives du capteur et de l’électronique de démodulation au cours de la fabrication. Cette approche est plus simple à mettre en oeuvre.(b) The calibration phase is performed upstream or even downstream of the FA manufacturing process, by using standards similar to those used for approach (a) but not integrated into the machine. These reference measurements are produced off-machine or by the temporary introduction of standards into the machine. This mode does not, however, overcome the drifts of the sensor and the demodulation electronics during manufacturing. This approach is simpler to implement.

La séquence de calibration s’insère à différents stades du processus d’inspection du lit de poudres. Dans un mode particulier, le lit de poudres lui-même est utilisé comme référence pour la calibration du procédé. Une série de mesures de conductivité sur une surface représentative du lit est réalisé. Une valeur moyenne - sur la totalité de la surface de mesure, ou uniquement sur les régions à faible variance (impédance, et/ou composante réelle et/ou imaginaire) - est calculée et sert de référence. Une série de mesures opérée sur le lit chauffé uniformément à différentes températures ou sur ce même lit présentant des gradients de température contrôlés peut également permettre d’obtenir des points de calibrations de l’impédance ‘Z’ de la poudre étudiée en fonction de la température T°, à savoir‘ôZ/ôT. Les données de la calibration sont transmises à l’unité d’acquisition et de pilotage (116) pour être prises en compte lors du traitement des données (506). Et lors de l’étape de détermination de défauts (508), la présence d’irrégularités du lit est déterminée de façon relative par rapport à cette ou ces valeurs de référence.The calibration sequence takes place at different stages of the powder bed inspection process. In one particular mode, the powder bed itself is used as a reference for the calibration of the process. A series of conductivity measurements on a representative surface of the bed is carried out. An average value - over the entire measurement surface, or only over regions with low variance (impedance, and / or real and / or imaginary component) - is calculated and used as a reference. A series of measurements carried out on the bed heated uniformly at different temperatures or on this same bed having controlled temperature gradients can also make it possible to obtain calibration points of the impedance 'Z' of the powder studied as a function of the temperature T °, namely'ôZ / ôT. The calibration data is transmitted to the acquisition and control unit (116) to be taken into account when processing the data (506). And during the defect determination step (508), the presence of bed irregularities is determined relative to this or these reference values.

Dans un mode alternatif, aucune phase de calibration n’est réalisée, notamment dans le cas où l’appareil de démodulation est robuste vis-à-vis des dérives thermiques.In an alternative mode, no calibration phase is carried out, in particular in the case where the demodulation apparatus is robust with respect to thermal drifts.

La présente description illustre des exemples d’implémentation de l’invention, mais n’est pas limitative, et doit permettre à l’homme du métier d’apporter des modifications et variantes d’implémentation en conservant les mêmes principes, mais en tenant compte que l’inspection du lit de poudres par CF requiert de choisir quatre paramètres principaux :The present description illustrates examples of implementation of the invention, but is not limiting, and must allow the person skilled in the art to make modifications and variant implementations while retaining the same principles, but taking into account that the inspection of the powder bed by CF requires choosing four main parameters:

- L’entrefer, i.e. la distance entre le capteur CF et le lit de poudres. Celui-ci est minimisé afin d’accroitre la sensibilité, tout en conservant un écart suffisant pour éviter le contact entre le capteur et les aspérités du lit de poudres. Dans un mode de réalisation, l’entrefer peut varier entre 50 pm et 1 cm, préférentiellement 50 pm et 2 mm. Un système de détection de ces protubérances peut optionnellement être ajouté, comme un profilomètre optique ou un système d’analyse d’images.- The air gap, i.e. the distance between the CF sensor and the powder bed. This is minimized in order to increase the sensitivity, while maintaining a sufficient distance to avoid contact between the sensor and the roughness of the powder bed. In one embodiment, the air gap can vary between 50 pm and 1 cm, preferably 50 pm and 2 mm. A system for detecting these protuberances can optionally be added, such as an optical profilometer or an image analysis system.

- L’épaisseur de lit de poudres à sonder : l’épaisseur d’inspection est typiquement de quelques dizaines de pm à quelques mm. Ce faisant, la présente invention permet de qualifier les dernières mises en couche.- The thickness of the bed of probing powders: the inspection thickness is typically from a few tens of μm to a few mm. In doing so, the present invention makes it possible to qualify the latest layering.

- La fréquence d’excitation CF : comme indiqué précédemment, en fonction de la nature du matériau à élaborer, de la granulométrie et de la morphologie des poudres, ainsi que de leur taux de compaction, les fréquences d’excitation peuvent varier entre 5 et 500 MHz, et préférentiellement entre 50 MHz et 200 MHz.- The CF excitation frequency: as indicated above, depending on the nature of the material to be produced, the particle size and the morphology of the powders, as well as their compaction rate, the excitation frequencies can vary between 5 and 500 MHz, and preferably between 50 MHz and 200 MHz.

- La surface du bobinage CF doit être choisie en premier lieu en fonction de la taille maximale du défaut recherché dans le lit de poudres. La zone active du système de réception doit de manière préférentielle être inférieure ou égale à l’étendue de la zone d’anomalie. Pour les capteurs magnétorésistifs, la dimension de la zone active peut varier entre 50 pm et 2 mm. Pour les capteurs inductifs, la dimension de la zone active peut varier entre 0.7 mm et 5 cm, préférentiellement 1 mm et 5 mm. Il peut être intéressant d’utiliser des outils de simulation pour évaluer ensuite le comportement du capteur vis-à-vis du bruit d’entrefer et de la 5 profondeur à laquelle des courants de Foucault sont générés.- The surface of the CF winding must first be chosen according to the maximum size of the defect sought in the powder bed. The active area of the reception system must preferably be less than or equal to the extent of the anomaly area. For magnetoresistive sensors, the size of the active area can vary between 50 µm and 2 mm. For inductive sensors, the size of the active area can vary between 0.7 mm and 5 cm, preferably 1 mm and 5 mm. It may be advantageous to use simulation tools to then evaluate the behavior of the sensor with respect to air gap noise and the depth at which eddy currents are generated.

Claims (21)

RevendicationsClaims 1. Un procédé (500) de contrôle de la qualité d’un lit de poudres dans un dispositif de fabrication additive, le procédé comprenant les étapes de :1. A method (500) of controlling the quality of a bed of powders in an additive manufacturing device, the method comprising the steps of: - mesurer (502) un signal électrique représentatif de valeurs de courants de Foucault, reçu en réponse à une excitation électromagnétique variable dans le temps produite par un émetteur sur une zone à inspecter d’une couche d’un lit de poudres;- measuring (502) an electrical signal representative of eddy current values, received in response to a time-varying electromagnetic excitation produced by a transmitter on an area to be inspected from a layer of a bed of powders; - évaluer (504) la température de la couche du lit de poudres au voisinage de la zone inspectée ;- evaluating (504) the temperature of the layer of the powder bed in the vicinity of the area inspected; - corriger (506) les valeurs du signal électrique représentatif de valeurs de courants de Foucault représentées par ledit signal électrique mesuré, en fonction des valeurs de température obtenues par l’évaluation de la température ;- correct (506) the values of the electrical signal representative of eddy current values represented by said measured electrical signal, as a function of the temperature values obtained by evaluating the temperature; - comparer (508) les valeurs corrigées à des valeurs de référence ; et- comparing (508) the corrected values with reference values; and - déterminer (510, 512) en fonction du résultat de la comparaison, la présence ou non de défaut dans ladite zone inspectée.- Determine (510, 512) based on the result of the comparison, the presence or absence of a defect in said inspected area. 2. Le procédé selon la revendication 1 dans lequel :2. The method according to claim 1, in which: - l’étape (502) de mesure d’un signal électrique consiste à calculer des valeurs d’amplitude et de phase du signal reçu; et- the step (502) of measuring an electrical signal consists in calculating amplitude and phase values of the received signal; and - l’étape (508) de comparaison consiste à comparer les valeurs corrigées d’amplitude et de phase à des valeurs d’amplitude et de phase de référence.- the comparison step (508) consists of comparing the corrected amplitude and phase values with reference amplitude and phase values. 3. Le procédé selon la revendication 1 dans lequel :3. The method according to claim 1, in which: - l’étape (502) de mesure d‘un signal électrique consiste à mesurer une tension induite aux bornes d’un capteur, et à calculer une valeur d’impédance du lit de poudres au-dessous de la zone inspectée ; et- the step (502) of measuring an electrical signal consists in measuring an induced voltage at the terminals of a sensor, and in calculating an impedance value of the bed of powders below the inspected area; and - l’étape (508) de comparaison consiste à comparer la valeur corrigée d’impédance du lit de poudres à une valeur d’impédance de référence.- the comparison step (508) consists in comparing the corrected impedance value of the bed of powders with a reference impedance value. 4. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant une étape initiale de calibration d’un appareil émetteur/récepteur à courants de Foucault permettant de réaliser l’étape de mesure, et dans lequel l’étape de corriger les valeurs de courants de Foucault représentées par ledit signal électrique mesuré, prend en compte des données de calibration.4. The method according to any one of claims 1 to 3 comprising an initial step of calibrating an eddy current transmitter / receiver device making it possible to carry out the measurement step, and in which the step of correcting the values eddy currents represented by said measured electrical signal, takes into account calibration data. 5. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel l’étape d’évaluation de la température de la couche consiste soit à faire une mesure directe de la température, soit à estimer la température par simulation dont notamment par application d’une méthode des éléments finis.5. The method according to any one of claims 1 to 4 wherein the step of evaluating the temperature of the layer consists either of making a direct measurement of the temperature, or of estimating the temperature by simulation including in particular by application of a finite element method. 6. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel l’étape de correction des valeurs de courants de Foucault représentées par ledit signal électrique mesuré, consiste à corriger lesdites valeurs par rapport à des abaques de référence donnant la variation de la conductivité électrique en fonction de la température pour des lits de poudre donnés.6. The method according to any one of claims 1 to 5 wherein the step of correcting the eddy current values represented by said measured electrical signal, consists in correcting said values with respect to reference charts giving the variation of electrical conductivity as a function of temperature for given powder beds. 7. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel l’étape de détermination de la présence d’au moins un défaut consiste à identifier des écarts de valeurs qui sont représentatifs d’hétérogénéités en surface ou d’oxydation du lit de poudres.7. The method according to any one of claims 1 to 6 in which the step of determining the presence of at least one defect consists in identifying deviations in values which are representative of surface heterogeneities or of oxidation of the bed of powders. 8. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel l’étape de mesure de signal électrique est faite sur une pluralité de zones du lit de poudres, à des fréquences d’excitation identiques ou différentes.8. The method according to any one of claims 1 to 7 wherein the electrical signal measurement step is carried out on a plurality of zones of the powder bed, at identical or different excitation frequencies. 9. Le procédé selon la revendication 8 dans lequel l’étape de corriger les valeurs de courants de Foucault consiste à corriger une valeur moyenne ou une variance du signal.9. The method according to claim 8 in which the step of correcting the eddy current values consists in correcting a mean value or a variance of the signal. 10. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel les étapes de mesure du signal électrique et d’évaluation de température sont réalisées de manière séquentielle.10. The method according to any one of claims 1 to 9 in which the steps of measuring the electrical signal and of evaluating temperature are carried out sequentially. 11. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 comprenant séquentiellement une première étape d’évaluation de température, une étape de mesure du signal électrique, et une deuxième étape d’évaluation de température afin de prendre en compte toute variation de température entre le début et la fin de la mesure du signal électrique.11. The method according to any one of claims 1 to 10 sequentially comprising a first temperature evaluation step, a step of measuring the electrical signal, and a second temperature evaluation step in order to take into account any variation in temperature between the start and the end of the measurement of the electrical signal. 12. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel les étapes de mesure du signal électrique et d’évaluation de température sont réalisées de manière simultanée.12. The method according to any one of claims 1 to 9 in which the steps of measuring the electrical signal and of evaluating temperature are carried out simultaneously. 13. Un procédé de fabrication additive sur lit de poudres comprenant des étapes de contrôle de la qualité du lit de poudres conformes aux étapes du procédé de l’une quelconque des revendications 1 à13. An additive manufacturing process on a bed of powders comprising steps of controlling the quality of the bed of powders in accordance with the process steps of any one of claims 1 to 12.12. 14. Le procédé selon la revendication 13 dans lequel les étapes de contrôle de la qualité du lit de poudres sont réalisées simultanément soit lors d’une opération de mise en couche par un racleur, soit suite à une opération de fusion.14. The method according to claim 13 wherein the steps of controlling the quality of the powder bed are carried out simultaneously either during a layering operation by a scraper, or following a melting operation. 15. Un dispositif de contrôle de la qualité d’un lit de poudres pour un système de fabrication additive, le dispositif comprenant au moins un appareil émetteur/récepteur à courants de Foucault (112), un système d’évaluation de température (114), un système d’acquisition et de pilotage (116) permettant de recueillir et analyser des données relevées par l’appareil à courants de Foucault et par le système d’évaluation de température, le dispositif de contrôle de la qualité du lit de poudres comprenant de plus des moyens pour mettre en oeuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.15. A device for controlling the quality of a bed of powders for an additive manufacturing system, the device comprising at least one eddy current transmitter / receiver (112), a temperature evaluation system (114) , an acquisition and control system (116) making it possible to collect and analyze data recorded by the eddy current apparatus and by the temperature evaluation system, the device for controlling the quality of the powder bed comprising further means for implementing the method according to any one of claims 1 to 12. 16. Le dispositif selon la revendication 15 dans lequel l’appareil à courants de Foucault (112) comprend au moins une bobine pour réaliser la fonction d’excitation et au moins un capteur pour réaliser la fonction de réception.16. The device according to claim 15 in which the eddy current apparatus (112) comprises at least one coil for performing the excitation function and at least one sensor for performing the reception function. 17. Le dispositif selon la revendication 16 dans lequel le capteur en réception est un capteur inductif ou magnétorésistif.17. The device according to claim 16 in which the receiving sensor is an inductive or magnetoresistive sensor. 18. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 15 à 17 dans lequel l’appareil à courants de Foucault opère à une ou une pluralité de fréquences d’excitation comprise dans une plage allant de 5 MHz à 500 MHz.18. The device according to any one of claims 15 to 17 wherein the eddy current apparatus operates at one or a plurality of excitation frequencies in a range from 5 MHz to 500 MHz. 19. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 15 à 18 dans lequel le système d’évaluation de température est une caméra infrarouge ou un pyromètre couplé à l’appareil à courants de Foucault.19. The device according to any one of claims 15 to 18 in which the temperature evaluation system is an infrared camera or a pyrometer coupled to the eddy current apparatus. 20. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 15 à 19 dans lequel l’appareil à courants de Foucault est couplé à un dispenseur de poudre du dispositif de fabrication additive.20. The device according to any one of claims 15 to 19 in which the eddy current apparatus is coupled to a powder dispenser of the additive manufacturing device. 1010 21. Un système de fabrication additive comprenant un dispositif de contrôle de la qualité du lit de poudres selon l’une quelconque des revendications 15 à 20.21. An additive manufacturing system comprising a device for controlling the quality of the powder bed according to any one of claims 15 to 20.
FR1859562A 2018-10-16 2018-10-16 METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE QUALITY OF A BED OF POWDERS IN ADDITIVE MANUFACTURING PROCESSES Pending FR3087270A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1859562A FR3087270A1 (en) 2018-10-16 2018-10-16 METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE QUALITY OF A BED OF POWDERS IN ADDITIVE MANUFACTURING PROCESSES
PCT/EP2019/078029 WO2020079041A1 (en) 2018-10-16 2019-10-16 Method and device for monitoring the quality of a powder bed in additive manufacturing methods
EP19786582.7A EP3867043A1 (en) 2018-10-16 2019-10-16 Method and device for monitoring the quality of a powder bed in additive manufacturing methods

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1859562A FR3087270A1 (en) 2018-10-16 2018-10-16 METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE QUALITY OF A BED OF POWDERS IN ADDITIVE MANUFACTURING PROCESSES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3087270A1 true FR3087270A1 (en) 2020-04-17

Family

ID=65685581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1859562A Pending FR3087270A1 (en) 2018-10-16 2018-10-16 METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE QUALITY OF A BED OF POWDERS IN ADDITIVE MANUFACTURING PROCESSES

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3867043A1 (en)
FR (1) FR3087270A1 (en)
WO (1) WO2020079041A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4214042A4 (en) * 2020-09-18 2024-10-30 Divergent Tech Inc Real time quality assurance for additive manufacturing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010054896A1 (en) * 1998-12-18 2001-12-27 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg Method for operating an eddy current sensor and eddy current sensor
US20160349215A1 (en) 2014-12-23 2016-12-01 Edison Welding Institute, Inc. Non-destructive evaluation of additive manufacturing components using an eddy current array system and method
EP3282252A1 (en) * 2016-08-08 2018-02-14 General Electric Company Method and system for inspection of additive manufactured parts
US20180266993A1 (en) * 2014-12-23 2018-09-20 Edison Welding Institute, Inc. Non-destructive evaluation of additive manufacturing components

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57207858A (en) * 1981-06-17 1982-12-20 Nippon Steel Corp Hot flaw detecting method of metallic material
DE102013003500B4 (en) * 2013-02-28 2015-05-28 Areva Gmbh Method for detecting time-varying thermo-mechanical stresses and / or stress gradients across the wall thickness of metallic bodies
DE102013213370A1 (en) * 2013-07-09 2015-01-15 MTU Aero Engines AG Control in generative production
FR3010334B1 (en) * 2013-09-09 2015-09-25 Michelin & Cie POWDER BED DEPOSITION DEVICE ON SURFACE PROVIDED WITH AN ELECTROMAGNETIC RESPONSE PROBE, AND CORRESPONDING METHOD
US10926328B2 (en) * 2016-10-20 2021-02-23 Huntington Ingalls Incorporated System and method for in-situ inspection of additive manufacturing materials and builds
US11268933B2 (en) * 2016-10-27 2022-03-08 Jentek Sensors, Inc. In-process quality assessment for additive manufacturing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010054896A1 (en) * 1998-12-18 2001-12-27 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg Method for operating an eddy current sensor and eddy current sensor
US20160349215A1 (en) 2014-12-23 2016-12-01 Edison Welding Institute, Inc. Non-destructive evaluation of additive manufacturing components using an eddy current array system and method
US20180266993A1 (en) * 2014-12-23 2018-09-20 Edison Welding Institute, Inc. Non-destructive evaluation of additive manufacturing components
EP3282252A1 (en) * 2016-08-08 2018-02-14 General Electric Company Method and system for inspection of additive manufactured parts

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B. LANE; S. MOYLAN; E. WHITENTON; L. MA, RAPID PROTOTYP J., vol. 22, 2016, pages 778 - 787
DU WEI ET AL: "Eddy current detection of subsurface defects for additive/subtractive hybrid manufacturing", THE INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, SPRINGER, LONDON, vol. 95, no. 9, 8 December 2017 (2017-12-08), pages 3185 - 3195, XP036464302, ISSN: 0268-3768, [retrieved on 20171208], DOI: 10.1007/S00170-017-1354-2 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3867043A1 (en) 2021-08-25
WO2020079041A1 (en) 2020-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Braun et al. A steady-state thermoreflectance method to measure thermal conductivity
EP1984727B1 (en) Method and device for characterizing, using active pyrometry, a thin-layer material arranged on a substrate
CN109765210B (en) Raman spectrum method and device for measuring time-space temperature distribution and temperature phase distribution
EP3017274B1 (en) Method for measuring the thickness of a layer of material, galvanizing method and related measuring device
EP0146091B1 (en) Method and system for non-destructive eddy current testing using a frequency sweep
EP2223092B1 (en) Method and apparatus for calorimetric differential thermal analysis
EP0233120A2 (en) Method and device for the measurement and analysis of the physical parameters of a layered material using thermal radiometry
FR3013128A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR THREE DIMENSIONAL FOCUSING FOR MICROSCOPE
FR2964193A1 (en) METHOD FOR MEASURING ADHESION ENERGY, AND ASSOCIATED SUBSTRATES
EP3867043A1 (en) Method and device for monitoring the quality of a powder bed in additive manufacturing methods
EP2880426A1 (en) Method for analysing the crystal structure of a polycrystalline semiconductor
EP3710816A1 (en) Method for characterizing and monitoring the homogeneity of metal parts manufactured by laser sintering
Manzo et al. Pulsed laser ultrasonic excitation and heterodyne detection for in situ process control in laser 3D manufacturing
Akhavan et al. Dataset of in-situ coaxial monitoring and print’s cross-section images by Direct Energy Deposition fabrication
FR2994742A1 (en) THERMOGRAPHIC EVALUATION DEVICE AND THERMOGRAPHIC CONTROL SYSTEM FOR CONTROLLING ELECTROCHEMICAL CELL ARRANGEMENTS
FR2671184A1 (en) Method and a device for inspecting a filtering element by infrared radiation
BE1025565B1 (en) DEVICE AND METHOD FOR NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF STRUCTURES
Alajlouni et al. Estimating thin-film thermal conductivity by optical pump thermoreflectance imaging and finite element analysis
FR3007523A1 (en) METHOD FOR DETERMINING THERMAL DIFFUSIVITY AND SYSTEM FOR IMPLEMENTING SAID METHOD
FR3030735A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR CHARACTERIZING THERMOSENSITIVE MATERIAL
FR3025306A1 (en) NON-DESTRUCTIVE METHOD FOR MEASURING THERMAL BARRIER THICKNESS AND / OR SUPER-TURNING WALL OF TURBOMACHINE HOLLOW DANE
WO2024126684A1 (en) Method for controlling the manufacturing quality of a part
WO2014016416A1 (en) Device for determining a set of spatial thickness data for a thin film on the surface of a substrate, by measurement of infrared emission
EP2957857A2 (en) Device for measuring a set of spatial data of thickness d(x, y) of a thin layer and measuring method using said device
Tomasello A Novel Non-destructive Testing Method for Laser-Based Powder Bed Fusion Additive Manufacturing

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20200417

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6