Intégration de fonctions avancées à l'inter-strate de pièces réalisées par le procédé de Stratoconception : méthodologie et développement des outils associés

par Benoît Delebecque

Thèse de doctorat en Automatique, Traitement du Signal et Génie Informatique

Sous la direction de Gabriel Ris et de Claude Barlier.

Soutenue en 2007

à Nancy 1 .


  • Résumé

    Nos travaux de recherche s’inscrivent dans le contexte du prototypage rapide, plus particulièrement dans celui de la Stratoconception. Ce procédé consiste en la décomposition automatique de l’objet en une série de couches élémentaires appelées strates. Chacune de ces strates est directement fabriquée par micro-fraisage rapide 2,5 axes à partir de matériaux en plaques. Tous ces éléments sont ensuite assemblés afin de reconstituer la pièce finale. Si l’usinage est entièrement automatisé, l’assemblage est une opération qui demande encore une intervention manuelle. Un bilan des méthodes actuelles utilisées pour l'assemblage des strates montre les inconvénients et les limitations de ces techniques. Notre contribution porte sur une nouvelle méthode d’assemblage, l’emboîtement. Elle permet l’intégration d’entités d’assemblage au sein des couches. Pour cela, nous avons développé un système de génération automatique des entités dans le processus. Les outils et méthodes logicielles permettent d’automatiser cette opération, en définissant les entités d’assemblage, leur forme, leur dimensionnement et surtout leur positionnement au sein des couches. Nous présentons diverses approches de localisation de ces entités au travers d’algorithmes de placement par grilles, par forces de répulsion ou par un algorithme génétique de recherche du k-gon maximum inscrit. Le développement d’un algorithme original de localisation automatique des entités par squelettisation a permis d’optimiser le placement des entités par rapport à la géométrie des couches. Une seconde approche est proposée : l’emboîtement complet. La génération de l’emboîture à partir des contours de l’inter-strate induit la problématique des formes imbricables, c’est-à-dire la création de formes mâles et femelles complémentaires et réalisables par l’outil d’usinage. Enfin, nous concluons le mémoire en mettant en évidence les premiers résultats industriels au travers des outils implémentés dans le logiciel du procédé et des pièces réalisées par cette nouvelle méthode.

  • Titre traduit

    Advanced facilities in the parts inter-layer made by Stratoconception process : methodology and development of associated tools


  • Résumé

    Our research works are related to rapid prototyping, and specially to the Stratoconception process. The process consists in automatically decomposing the object into a series of elementary layers, called strata. Each of these strata is directly manufactured using high-speed 2. 5 axis micro-milling of slabs of material. All of these elements are then assembled in order to reconstruct the final part. If machining is automated, assembling is a manual task. An assessment of the current used methods for layers assembly show the disadvantages and the limitations of these techniques. Our contribution relates to a new assembly method: jointing. It allows the integration of assembly features into layers, it improves fixing and reduces the manufacturing time and costs. We developed a process planning system in the process to generate this features. The software tools are abled to automate this operation, by generating assembly features, their form, their dimensioning and especially their location into layers. We present various approaches of localization of these features through placement algorithms based on grids, forces of repulsion or genetic algorithm. The development of an original localization skeleton-based algorithm made it possible to optimize the placement of the features taking into account layers geometry. One second approach is proposed: complete jointing. The joint is generated from inter-layers contours induced the build-in shape problem, i. E. Male and female complementary shapes machining by the tool. Lastly, we conclude the manuscript by highlighting the first industrial results through the tools integrated into the process software and the parts manufactured by this new method.

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