Modélisation avancée de formes complexes de pièces mécaniques pour lesprocédés de fabrication additive

par Laurent Chougrani

Thèse de doctorat en Conception

Sous la direction de Philippe Veron et de Jean-Philippe Pernot.

Soutenue le 14-12-2017

à Paris, ENSAM , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec Laboratoire des sciences de l'information et des systèmes (Marseille) (laboratoire) et de Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes : Ingénierie Numérique des Systèmes Mécanique (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Yves Hascoët.

Le jury était composé de Philippe Veron, Jean-Philippe Pernot, Patrice Peyre.

Les rapporteurs étaient Claire Lartigue, Samuel Gomes.


  • Résumé

    Les procédés de fabrication additive ont connus un fort essor dans les dernières décennies et entament aujourd'hui leur phase d'industrialisation pérenne. L'industrie, dans un souci d'améliorer sans cesse le ratio masse/rigidité des systèmes qu'elle produit (notamment l'industrie aéronautique), a pris conscience du potentiel de ces technologies à produire des structures plus complexes que les procédés classiques. Elle cherche aujourd'hui à tirer profit de ce potentiel pour alléger encore plus les pièces produites en utilisant notamment des géométries de type réseaux ou alvéolaires (Lattice en anglais). Les travaux présentés dans ce manuscrit ont pour but de proposer une méthodologie, des modèles et des outils permettant la conception, le dimensionnement et l'optimisation de telles structures en vue de leur fabrication par procédés additifs. Le framework proposé peut être résumé par les huit étapes ci-dessous:- Importation de l'espace de conception, comprenant également les cas de chargement.- Optimisation topologique sur l'espace de conception.- Reconstruction de la géométrie, appelée primitive, qui servira de support à l'insertion du réseau.- Calcul par éléments finis qui peut être réalisé pour s'assurer de la bonne tenue mécanique.- Définition de la topologie du réseau, par l'intermédiaire d'un graphe 3D.- Déformation du réseau et optimisation mécanique du réseau.- Reconstruction des volumes.- Préparation des fichiers de données et impression 3D.

  • Titre traduit

    Advanced modeling of complex mechanical structures for additive manufacturing


  • Résumé

    Additive manufacturing processes have been quickly growing those past decades and are now getting to their sustainable industrial. Industry has been caring about the mass to rigidity ratio of the structures it produces (especially in aeronautics), and is now acknowledging the potential of additive processes to produce more complex shapes than classical processes. Industry is now trying to take advantage of this potential by designing highly complex structures like lattices or metal foams. The work that is presented in this document propose a methodology, models and numerical tools allowing the conception, dimensioning and optimization of such structures through additive manufacturing. The proposed framework can be describe through the height following steps:- Importing the design space and the technical requirement (load cases).- Topology optimization of the design space- Geometry reconstruction to create a primitive which will be the lattice insertion area.- Finite elements computation to ensure that the structure meets the requirements.- Lattice topology definition using 3D graphs.- Lattice deformation and optimization.- Creation of the volumes around the lattice.- Printing file creation and 3D printing.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 31-12-2022

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