Combiner l'éco-conception et l'optimisation topologique multi-échelle pour des structures micro-architecturées imprimées 3D
Auteur / Autrice : | Edouard Duriez |
Direction : | Joseph Morlier, Catherine Azzaro-Pantel |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie mécanique, mécanique des matériaux |
Date : | Soutenance le 23/09/2022 |
Etablissement(s) : | Toulouse, ISAE |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Clément Ader (Toulouse ; 2009-....) |
Equipe de recherche : Groupe Modélisation des Systèmes et Microsystèmes Mécaniques (Toulouse, Haute-Garonne) | |
Jury : | Président / Présidente : Frédéric Lachaud |
Examinateurs / Examinatrices : Joseph Morlier, Catherine Azzaro-Pantel, Peggy Zwolinski, Kunal Masania, François-Xavier Irisarri, Grégoire Allaire, Miguel Charlotte | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Peggy Zwolinski, Kunal Masania |
Résumé
La fabrication additive permet de modifier la conception de pièces mécaniques pour les rendre plus légères, grâce à l'optimisation topologique. Pour les applications dans les transports, ceci se traduit par des économies de carburant et donc des émissions de CO2 plus faibles. La quantité réduite de matériau nécessaire permet elle aussi de plus faibles émissions. Cependant, la fabrication additive est elle-même un procédé plus énergivore que les procédés traditionnels.En vue de minimiser les émissions de CO2 de pièces tout au long de leur cycle de vie, nous nous focalisons d'abord sur la minimisation de leur masse. Une méthode d'optimisation topologique multi-échelle efficace en calcul est développée pour des cas 2D et 3D. Les formes obtenues sont aussi testées mécaniquement. Cependant, le choix de matériau et de procédé doit aussi être pris en compte. Ces variables sont couplée à la conception géométrique. Un indice d'Ashby généralisé et des stratégies efficaces telles que l'utilisation de métamodels, l'éco-sélection matériau-procédé et l'étude fine des fronts de Pareto masse-complaisance de l'optimisation topologique, sont utilisés pour optimiser des structures micro-architecturées imprimées en 3D.