principes de la fabrication additive par ebm
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Point de vue de la conceptionTRANSCRIPT
Centre National de la Recherche Scientifique Institut Polytechnique de Grenoble Université Joseph Fourier
Laboratoire G-SCOP 46, av Félix Viallet 38031 Grenoble Cedex www.g-scop.inpg.fr
Conception pour la fabrication additive Frédéric VIGNAT
G-SCOP, Grenoble
Introduction • De la Fabrication soustractive
– Plusieurs phases de fabrication
– Enlèvement de matière à partir d’un brut qui peut atteindre 95%
• A la fabrication additive – Moins d’enlèvement de matière
– Plus de libertés dans les formes fabricables
– Equipement et outillage réduit
2 Innauguration EBM - 8 Avril 2013
Nouveaux paradigmes de conception
Moins d’enlèvement de matière
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65345 mm3 6848 mm3 4081mm3
16 x 1,7 x
Brut extrudé Pièce EBM Pièce finie
Liberté de formes
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Une liberté de forme inatteignable par les technologies classiques
Machine et outillage réduit
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Poudre de titane PRS EBM Pièce EBM
Pas de moule, usinage réduit
Conception adaptée
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Surfaces fonctionnelles Chargement
Pièce usinée Pièce EBM Nouveaux paradigmes de conception pour une
utilisation optimale de la technologie
Questions de recherche
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Conception pour la fabrication
additive
Contraintes de
fabrication
Processus de conception
Génération de formes initiales
Matériaux architecturés
Optimisation des formes
Processus de conception
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Choix basé sur l’expertise ou Optimisation topologique
Forme initiale Surfaces Fonctionnelles Volumes capables Comportement méca. Comportement thermique ….
Cahier des charges
Critères mécaniques, thermiques, …
Forme optimisée
Contraintes procédé (supports, épaisseurs, trajectoires, …)
Forme fabricable
Vérification des comportements spécifiés
Vérifications
Paramètres de fabrication Trajectoires ou stratégies de balayage …
Fabrication
Cahier des charges
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Surfaces Fonctionnelles Volumes capables Comportement méca. Comportement thermique ….
Cahier des charges
Remonter au besoin
Forme initiale
10
e1
e2
e3 e4 e5
Choix basé sur l’expertise ou Optimisation topologique
Forme initiale
Expertise Optimisation topologique
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Optimisation paramétrique
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Critères mécaniques, thermiques, …
Forme optimisée
Contraintes de fabrication
0
10
20
30
40
50
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Profondeur moyenne de poudre enlevée (mm) en fonction du diamètre (mm)
Contraintes procédé (supports, épaisseurs, trajectoires, …)
Forme fabricable
Influence de la géométrie et des supports sur la déformation thermique
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Fabrication et controle
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Paramètres de fabrication Trajectoires ou stratégies de balayage …
Fabrication
Contrôle de la géométrie obtenue
Perspective • Ne pas reconcevoir seulement les pièces mais reconcevoir les
mécanismes
• Simuler l’opération de fabrication pour faciliter la détermination des paramètres optimums
• Revoir la chaine numérique:
– Pour la modélisation 3D des structures poreuses (treillis)
– Pour un pilotage plus simple du processus de fabrication
• Intégrer la fabrication additive dans un processus de fabrication global
• Evaluer les performances environnementales des procédés de fabrication additive
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Merci de votre attention
Questions de recherche
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Conception pour la fabrication
additive
Contraintes de
fabrication
Impact environnemental
Optimisation du procédé
Process de fabrication global
Chaine numérique
Optimisation des formes
Simulation du procédé
Matériaux architecturés