Modélisation et analyse de processus pour l'écriture directe à l'encre basée sur des simulations numériques

Process modeling and analysis for direct ink writing based on numerical simulations

• Auteur / Autrice : Yongqiang Tu
• Direction : Ali Siadat, Alaa Hassan, Gongliu Yang,
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie industriel
• Date : Soutenance le 20/04/2023
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LCFC - Laboratoire de Conception, Fabrication et Commande. Metz - LCFC - Laboratoire de Conception, Fabrication et Commande. Metz
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
• Jury : Président / Présidente : Cécile Nouvel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ali Siadat, Alaa Hassan, Gongliu Yang,, Cécile Nouvel, Nabil Anwer, Julien Gardan, Uzair khaleeq uz Zaman, Gianluca Percoco
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nabil Anwer, Julien Gardan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation

Modélisation prédictive

Dissertation universitaire

Prototypage rapide

Mots clés libres

Fabrication additive

Modélisation numérique

L'analyse des processus

L'écriture directe

Additive Manufacturing

Numerical simulation

Process analysis

Direct ink writing

Résumé

L'écriture directe à l'encre (DIW) est l'une des techniques de fabrication additive (FA) les plus populaires ces dernières années. DIW appartient à la FA à extrusion de matériaux (MEAM) et elle présente des avantages exceptionnels en termes de compatibilité des matériaux et de flexibilité de l'équipement par rapport aux autres techniques FA. Cependant, la compréhension et l'analyse du processus de DIW n'ont pas été entièrement étudiées, ce qui limite la précision de fabrication et la promotion de l'application de cette technique. La simulation numérique est l'une des outils les plus puissants d'analyse de processus en FA. La recherche sur la modélisation des processus et l'analyse de DIW basée sur des simulations numériques fournira un soutien important pour le développement et l'orientation de DIW. Cependant, il existe actuellement peu de travaux systématiques sur la modélisation et l'analyse des processus basés sur des simulations numériques pour DIW. Pour combler cette lacune, l'objectif de cette thèse est de faire des recherches sur la modélisation et l'analyse des processus pour DIW basée sur des simulations numériques. Cette thèse propose des simulations numériques efficaces basées sur la méthode VOF (Volume OF Fluid) pour la modélisation des sorties dans DIW et vérifie les simulations numériques par vérification expérimentale. L'analyse des processus est effectuée sur la base des simulations numériques proposées, ce qui est utile pour la compréhension et l'analyse des processus de DIW.

Direct ink writing (DIW) is one of the most popular additive manufacturing (AM) techniques in recent years. DIW belongs to material extrusion AM (MEAM) and it has outstanding advantages in terms of material compatibility and equipment flexibility compared with other AM techniques. However, the process understanding and analysis of DIW have not been fully studied, which limits the manufacturing accuracy and application promotion of this technique. Numerical simulation is one of the most powerful tools in process analysis in AM. The research on process modeling and analysis of DIW based on numerical simulations will provide important support for the development and guidance of DIW. However, there is currently few systematic work on process modeling and analysis based on numerical simulations for DIW. To bridge this gap, the objective of this thesis is to do research on process modeling and analysis for DIW based on numerical simulations. This thesis suggests effective numerical simulations based on Volume Of Fluid (VOF) method for the modeling outputs in DIW and verifies the numerical simulations by experimental verification. Process analysis is conducted based on the proposed numerical simulations, which is helpful for the process understanding and analysis of DIW.