Stratégie non-intrusive et réduction de modèle pour la simulation des procédés d'impression 3D

par Alexandre Verwee

Projet de thèse en Mécanique des solides

Sous la direction de Olivier Allix.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec LMT - Laboratoire de mécanique et de technologie (laboratoire) , Secteur Mécanique et Matériaux (equipe de recherche) et de École normale supérieure Paris-Saclay (Cachan, Val-de-Marne) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 03-09-2018 .


  • Résumé

    Le besoin d'être compétitif pousse de plus en plus les industriels à se tourner vers les outils de simulation numérique pour réaliser l'optimisation de leur produits et de leur procédés d'obtention. Le but est évidemment de réduire fortement les temps et coûts de développement. Cependant, cette démarche reste malgré tout très gourmande en temps de calculs, en particuliers dans le cadre non-linéaire où le processus d'optimisation nécessite de nombreuse évaluation du modèle numérique. Un autre enjeu concerne le calcul temps réel, domaine qui représente un axe de recherche important. Ainsi, la simulation de problèmes avec sources mobiles engendrant des phénomènes très localisés et hautement non-linéaire posent des difficultés de simulation considérables. Les techniques actuelles nécessite de procéder à des remaillages avec des maillages locaux extrêmement fins. Les temps de calculs de ce type de problème sont réellement prohibitifs. Un problème industriel représentatif et qui intéresse aujourd'hui une très large communauté est celui de l'impression 3D. Une caractéristique de ce genre de problème est que, dans le repère lié à la source, et pour un niveau de source (ici laser) donné, la solution locale est quasi stationnaire. C'est donc un problème qui devrait bien se prêter à la réduction de modèle. Un autre aspect de la question est le couplage de ces solutions locales avec la réponse globale de la pièce. Les méthodes actuelle ont beaucoup de caractéristiques communes avec les méthodes de remaillage. L'approche que l'on propose d'étudier ici est une méthode de couplage non-intrusive. Cette démarche vise à séparer les échelles macroscopiques et locales tant du point de vue du maillage que des opérateurs et du second membre à traiter. L'objectif de cette thèse est d'étudier les problèmes de bases liés à la réduction de modèle pour des sources mobiles en non-linéaire. Il s'agit de traiter ceux liés à la gestion du couplage avec l'échelle globale par les approches non-intrusives et, notamment, la problématique des maillages totalement incompatibles et des techniques de pilotage et de contrôle de qualité associées.

  • Titre traduit

    Non-intrusive strategy and Reduced Order Models for the simulation of the processes of 3D printing


  • Résumé

    The need to be competitive urges more and more the manufacturers to turn to numerical tools to optimize their products and their manufacturing processes. The goal is to reduce substantially the times and the cost of development. However, this strategy is still very time consuming, especially with non-linear model where the optimization process requires a lot of evaluation of the numerical model. Another issue revolves around the real time computation which is currently one of the research focus. Thus, the simulation of problems with highly concentrated moving sources pose some serious difficulties. The current methodologies require a remeshing with very fine local mesh. Therefore, the computational time of this type of problem are prohibitive. The 3d printing simulation is one of the most representative field of application and interests a widespread scientific community. One of main trait of this kind of problems is that the solution in the local domain associated with the source and for a given source level (i.e. laser) is quasi-stationary. So, it should lend itself well to Reduced Order Models. Another aspect of this problem is the coupling between the local solutions and the global solution. The current methodology has many elements in common with the remeshing techniques. The approach we will study in this thesis is a non-intrusive coupling. The aim is to separate the macroscopic and local scale both from mesh standpoint and from the point of view of operator and second term. The goal of this thesis is to study the basis problems associated with the reduced order models for mobile source in non-linear cases. Therefore the management of coupling the different scales by a non-intrusive technique will be addressed, including the one raised by the incompatibilities between global and local mesh.