Contribution à l’amélioration de la prise en compte des spécificités des procédés de fabrication additive en conception : application à la qualité de surface.

Contribution to the enhancement to take into consideration the particularities of additive manufacturing in design : application to surface quality.

• Auteur / Autrice : Bastien Ga
• Direction : Yvon Gardan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Info - Informatique
• Date : Soutenance le 02/12/2019
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Numérique et de l’Ingénieur (Reims, Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (CRESTIC) EA 3804 (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Di Menza
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yvon Gardan, Pascal Lafon, Dominique Deneux, Nicolas Gardan, Myriam Sahnoune
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Lafon, Dominique Deneux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prototypage rapide

Procédés de fabrication

Mots clés libres

Fabrication additive

Rugosité

Orientation de fabrication

Additive manufacturing

Roughness

Building orientation

Résumé

La FA (Fabrication Additive) est un procédé de fabrication qui rend possible, en ajoutant de la matière couche après couche, la création de pièces en trois dimensions. Cette technologie a de nombreux intérêts car elle permet l’intégration de formes ou de structures complexes, la réduction des déchets, la fabrication sur demande et la réduction du temps de conception. Au cours de cette thèse, nous avons cherché à déterminer des orientations remarquables de pièces afin de les fabriquer par des procédés de FA. Au vu du grand nombre d’effets liés à l’orientation d’une pièce, nous avons choisi une approche multicritères prenant en compte la qualité de surface des pièces, le volume de support, le temps et le coût de fabrication. Afin d’avoir une bonne qualité de surface sur les faces fonctionnelles de la pièce et pour limiter le post-traitement, une orientation précise a été définie pour chacune d’elle. Cette méthodologie a été développée dans le cadre du projet Taal, projet de recherche et développement précurseur du logiciel 4D-Additive de Coretechnologie. Sur ce dernier, en plus de cette méthodologie, de nombreuses fonctions ont été développées pour préparer la fabrication d’une pièce par un procédé additif. L’orientation d’une pièce en FA est une étape à ne surtout pas négliger. Elle pourra permettre de trouver un compromis entre les spécificités liées aux procédés de FA ou entrainer un coût important de fabrication et une qualité de surface de la pièce médiocre. Des évolutions de la méthode sont possibles comme une étude mécanique de la pièce dans les différentes orientations testées car de nombreuses questions se posent sur la résistance des pièces imprimées.

AM (Additive Manufacturing) is a manufacturing process that makes possible, by adding layer-by-layer material, to create three-dimensional parts. This technology has many interests as it allows complex shapes or structures integration, waste reduction, on-demand fabrication and reduced conception time. During this thesis, we tried to determine remarkable orientations of parts in order to manufacture them by AM process. Considering the large number of effects related to part orientation, we chose a multi-criteria approach taking into account the surface quality of the parts, the volume of support, the manufacturing time and cost. In order to have a good surface quality on functional faces of the part and to limit the post-treatment, a precise orientation has been defined. This methodology was developed in the structure of the Taal project, a research and development project precursor of Coretechnologie's 4D-Additive software. On this last, in addition to this methodology, many functions have been developed to prepare the manufacture of a part by an additive process. The orientation of a part in AM is a step that can’t be overlooked. It may make it possible to find a compromise between the specificities related to the AM processes or generate a high manufacturing cost and a poor surface quality of the part. Evolutions of the method are possible as a mechanical study of the part in the different orientations tested because many questions arise on the strength of the printed parts.