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Soutenance de thèse – Hongjian Wu – 15/12/2020

Soutenance de thèse – Hongjian Wu – 15/12/2020

Soutenance de thèse – Hongjian Wu – 15/12/2020

Modélisation et Planification de Processus pour la Fabrication Additive Basé Robotique-Projection à Froid

9 h 00

Résumé :

La projection à froid (Cold spray, CS) est une technologie de dépôt de revêtement à l’état solide qui a récemment été appliquée comme processus de fabrication additive (Additive manufacturing, AM) pour fabriquer des composants individuels. Ce procédé potentiel attire de plus en plus de l’attention en raison de ses avantages : efficacité de formage élevée, basse température de travail et absence de changement de phase des matériaux. Ces avantages peuvent permettre à la projection à froid de former des objets de grand volume pour devenir un procédé de fabrication additive efficace. De nos jours, de nouvelles avancées dans la fabrication additive à froid (Cold spray additive manufacturing, CSAM) nécessitent de nouvelles implémentations de processus pour améliorer la précision et la flexibilité de fabrication. Par conséquent, le but de cette étude est d’améliorer la méthode additive utilisant la projection à froid grâce à la modélisation et à la planification du processus robotique CS. Le travail de cette thèse se compose en trois parties.

Premièrement, des efforts ont été consacrés à la conception et à la mise en œuvre d’un nouveau cadre pour la technique CSAM. Dans cette partie, un concept de système modulaire est présenté. Ici, le système CSAM actuel est décomposé en différents modules afin de comprendre les relations physiques et fonctionnelles entre les éléments clés de l’ensemble du système. Cette modularité physique et fonctionnelle est une nécessité indispensable pour promouvoir les processus AM hybrides. De nouveaux modules, tels que le module de mesure in-situ, le module inter-processus peuvent être intégrés pour offrir plus de possibilités au processus CS conventionnel. Il est révélé que la modularité du système est adaptée pour révolutionner la méthode et technique CSAM. On peut voir que pour exploiter pleinement le potentiel de cette approche, des efforts sont encore nécessaires pour intégrer et coordonner davantage de technologies à l’aide du cadre modulaire proposé.

Deuxièmement, une nouvelle approche est présentée pour simuler le dépôt. Ici, un modèle géométrique tridimensionnel du profil de revêtement basé sur la distribution gaussienne est développé. Le modèle est combiné avec la trajectoire du robot et les paramètres de traitement pour simuler l’évolution des dépôts. En outre, il peut offrir une prédiction précise du profil dans la plate-forme de programmation hors ligne du robot, en particulier dans le cas des effets d’ombre, ce qui permet l’intégration de la programmation du robot avec la simulation pour mieux contrôler le processus de revêtement. Les résultats des vérifications numériques et expérimentales montrent que cette méthode proposée a une bonne précision de prédiction.

Enfin, par rapport à la stratégie actuelle de formation de volume basée sur le volume (par exemple, une méthode basée sur la tessellation), cette étude propose une nouvelle stratégie qui prend en compte les caractéristiques et les paramètres cinématiques de la projection à froid pour améliorer la construction de couches stables pour l’obtention de forme 3D. La simulation et les expériences sont menées pour la vérification de la méthode. Les essais comparatives créés par couches ont une meilleure précision de forme que celle des méthodes existantes. Cela implique que la méthode proposée fait de la projection à froid un processus additif efficace pour la création additive de formes 3D.