Développement d'une méthode de génération de trajectoire versatile pour la réalisation de pièces par procédés DED multi-axes à partir de surfaces facettisées

Development of a Versatile Path Generation Method for the Manufacturing of Parts by Multi-Axis DED Processes from Meshed Surfaces

• Auteur / Autrice : Lewis Andurand
• Direction : Vincent Hugel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mecanique des solides, genie mecanique, productique, transport et genie civil
• Date : Soutenance le 31/08/2023
• Etablissement(s) : Toulon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences. ED 548 (Toulon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Conception de Systèmes mécaniques et robotiques (COSMER). EA 7398 (Toulon, Var)
• Jury : Président / Présidente : François Villeneuve
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Campocasso, Matthieu Museau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Philippe Pernot, Stéphane Segonds

Mots clés

Mots clés contrôlés

Additifs

Métaux

Robots

Prototypage rapide

Conception assistée par ordinateur

Appareils et instruments scientifiques -- Fabrication

Mots clés libres

Génération de trajectoire

Fabrication additive

Directed Energy Deposition

Fabrication assistée par ordinateur

Path Generation

Additive Manufacturing

Directed Energy Deposition

Computer Aided Manufacturing

Résumé

La fabrication additive est une catégorie de procédés qui permet l’obtention de pièces mécaniques par apport de matière. Les procédés de type Directed Energy Deposition (DED), combinables avec des robots multi-axes, sont prometteurs pour l’obtention de pièces à la structure complexe. Cependant, les méthodes de génération de trajectoire et les structures des machines utilisées restent un enjeu dont les innovations décupleraient les possibilités industrielles.Cette thèse présente une méthode numérique systématique de génération de trajectoire adaptée aux procédés DED à partir d’une surface facettisée de forme arbitraire. Validée à travers des simulations sur des surfaces minimales tri-périodiques, la méthode permet la création d’un premier trajet de dépôt respectant la contrainte de distance entre la pièce et l’outil. Combinable à de la rétroaction par priorisation de régions, il pourra être modifié ultérieurement selon les contre-indications physiques issues du robot utilisé, du matériau de fabrication et de l’outil.

Additive manufacturing is a category of processes that allows the production of mechanical parts by the adding of material. Directed Energy Deposition (DED) processes can be combined with multi-axis robots and are a promising option to obtain parts with complex structures. However, the path generation methods and the machine structures used remain an issue. With innovations in these areas, the industrial possibilities would increase tenfold.This thesis presents a numerical and systematic path generation method based on meshed surfaces and adapted to DED processes. The method was validated through simulations on minimal triply periodic surfaces and allows the creation of a first deposition path that meets the distance constraint between the part and the tool. This first path can be combined with region prioritization feedback to obtain a final path adapted to the physical warnings provided by the robot, the manufacturing material and the tool.