Création et simulation de modèles de produits pour leur micro-fabrication par polymérisation à deux-photons

par Chao-Yaug Liao

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Jean-Claude Léon.

Soutenue en 2008

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) en cotutelle avec national university Taiwan .


  • Résumé

    Récemment, la technologie de micro-fabrication par polymérisation à Deux-Photons (TPP) a permis d'aborder des objets 3D de formes complexes. Les recherches ayant évoluées vers des thèmes relatifs la qualité et/ou l'efficacité du procédé de fabrication, cette thèse propose une démarche d'intégration (CAOIFAO) pour l'acquisition, la préparation et la simulation de fabrication de modèles de micro-produits pour leur micro¬fabrication TPP. Selon les résultats de l'analyse du processus TPP, l'incorporation des contraintes de forme des microstructures et de leurs contraintes fonctionnelles, on montre que le modèle numérique de tels objets doit pouvoir décrire des objets de type « non-variété ». Par la prise en considération de cette contrainte et en comblant les manques des approches en vigueur, on propose une démarche intégrée de préparation de modèles « non-variétés ». Pour un produit existant, son modèle numérique peut être obtenu par ingénierie inverse. De ce fait, un processus intégré de numérisation est développé dans cette thèse afin de produire des modèles 3D colorés. Afin d'éviter la destruction de la microstructure causée par une « sur-polymérisation» et des tailles de voxels incohérentes, un processus de découpage en tranches bidimensionnelles et une planification adaptée des trajectoires sont développés en utilisant les possibilités 3D de l'équipement de fabrication. De plus, pour améliorer la rigidité de la microstructure, deux méthodes ont été développées à partir des concepts de soudure et de double épaisseur pour renforcer les raccordements entre les domaines élémentaires de la microstructure et augmenter son épaisseur de paroi, respectivement.

  • Titre traduit

    Product model creation and simulation for two-photon polymerization micro-manufacturing


  • Résumé

    Recently, the Two-Photon Polymerization (TPP) micro-manufacturing technology has been capable of manufacturing complex 3D microstructures. Researchers have evolved toward the increase of fabrication quality and/or efficiency. This thesis proposes a CAD/CAM-based micro-product model acquisition, preparation and simulation scheme for TPP. An analysis of TPP main features has characterized its manufacturing capabilities. According to the analysis results and the incorporation of microstructure shape constraints and functional requirements, it is shown that the digital model of such objects should be able to describe non-manifold topological structure. Taking this requirement into account and pointing out the lacks of current practices, a non-manifold model preparation scheme is proposed. For an existing product, it can be reverse engineered to obtain its digital mode!. For this reason, an integrated scanning process is developed in this thesis in order to generate 3D coloured models. To avoid the destruction of the microstructure caused by over polymerization and the inconsistent voxel sizes originated by variations of light reflections, a two-dimensional slicing process and a dedicated trajectory path planning are developed with the aid of the 3D capabilities of the manufacturing equipment. Ln addition, to improve the microstructure stiflhess, two methods developed through the concepts of welding and double contours are used to strengthen the connections between sub-domains and increase their wall thickness, respectively.

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  • Détails : 1 vol. ( 188 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 94 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
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  • Cote : TS08/GRE1/0016/D
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  • Cote : TS08/GRE1/0016
  • Bibliothèque : École normale supérieure. Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : LURPA / THESE 2008 02
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