Synthèse de formes fabricables à partir de spécifications partielles

Synthesis of fabricable shape from partial specifications

• Auteur / Autrice : Jean Hergel
• Direction : Sylvain Lefebvre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 01/02/2017
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire lorrain de recherche en informatique et ses applications
• Jury : Président / Présidente : Joëlle Thollot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marco Attene, Bernhard Thomaszewski, Monique Teillaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marco Attene, Bernhard Thomaszewski

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Programmation par contraintes

Procédés de fabrication

Impression 3D

Prototypage rapide

Mots clés libres

Synthèse

Impression 3D

Fabrication Additive

Contraintes

Modélisation

Synthesis

3D Printing

Additive Manufacturing

Constraints

Modelisation

Résumé

Les techniques de fabrication rapide, issues des techniques de prototypage rapide comme l’impression 3D ou la découpe laser permettent de fabriquer des pièces uniques sans demander d’expertise particulière du procédé mis en œuvre. En revanche la modélisation de nouveaux objets tout comme la personnalisation d’objets existants restent difficiles. En effet, les techniques de prototypages rapides imposent des contraintes sur la géométrie du modèle qui doivent être respectées. Cette thèse présente un ensemble de techniques qui ont pour point commun d’assister l’utilisateur dans la modélisation d’un objet, en tenant compte des contraintes du procédé qui permettra de le fabriquer. À cette fin, l’algorithme prend en charge tout ou partie de la modélisation. En particulier, les problématiques suivantes sont abordées : Tout d’abord, je propose d’améliorer la qualité des objets fabriqués avec une imprimante 3D en minimisant certains défauts qui apparaissent lors de la fabrication. Les approches développées modifient uniquement les algorithmes de pilotage de l’imprimante. En second lieu, je propose d’aider l’utilisateur à prendre en compte les contraintes de fabrication pendant la modélisation. Mes techniques utilisent des informations partielles sur la forme que l’utilisateur souhaite fabriquer, comme le dessin en deux dimensions d’un mécanisme, ou un modèle paramétrique qui définit un meuble. L’algorithme optimise une forme finale qui améliore des critères liés à sa fabrication (gaspillage, encombrement, etc.). Enfin, dans certains cas (e.g. grand public) l’utilisateur n’est pas forcément à même de modéliser ces formes via des logiciels spécialisés. Pour ce cas précis, je propose une technique de synthèse de meubles à partir de spécifications fonctionnelles, e.g. la spécification de poids à porter dans l’espace

The Rapid Manufacturing techniques that emerged from Rapid Prototyping techniques such as 3D printing or laser cutting allow to fabricate unique objects. However, the design of those objects with existing CAD software remain a difficult task: rapid prototyping processes impose constraints on the geometry of the model. This thesis presents a set of techniques that assist the user in the design of an object by taking into account the constraints of the fabrication process. To achieve this, the algorithm automatically performs part of the modelling process. The following problems have been tackled: First, I propose to improve the quality of 3D printed objects by minimizing defects that appear during the fabrication. The technique developed impacts only the algorithm that drives the printer. Then, I propose to help the user to take into account the fabrication constraints during the modelling process. My techniques rely on partial information about the shape that the user wants to fabricate like the 2D sketch of a mechanism or a parametric model of a furniture. The algorithm optimizes the initial shape to improve fabrication objectives(Wastage, etc.) Finally, in some cases, the user does not know how to operate dedicated software. In this case, I propose a synthesis technique of furniture from functionnal specification, e.g. loads that have to be supported in space