Conception pilotée par simulation pour la fabrication additive de composites

Simulation-driven design for additive manufacturing of composites

• Auteur / Autrice : Valentin Marchal
• Direction : François Peyraut, Yicha Zhang, Nadia Labed
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 07/12/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) (Dijon) - Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne / ICB
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de technologie de Belfort-Montbéliard (1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Zhi-Qiang Feng
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Peyraut, Yicha Zhang, Nadia Labed, Marco Montemurro, Nabil Anwer
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marco Montemurro, Nabil Anwer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Prototypage rapide

Mots clés libres

Fabrication Additive

Matériaux Composites

Méthode des Eléments Finis (MEF)

Optimisation Topologique

Optimisation par Métamodèle

Additive Manufacturing

Composite Materials

Finite Elements Method (FEM)

Topological Optimization

Metamodels-Based Optimization

Résumé

La fabrication additive par impression 3D incluant des renforts de fibres de carbone connaitaujourd’hui un essor rapide car ce procédé permet la fabrication personnalisée de composites complexes combinant légèreté et performances élevées. Mais si de tels dispositifs de fabrication sont d’ores et déjà disponibles sur le marché, avec des variantes des méthodes par dépôt de fil, leurs modalités d’utilisation en termes de processus demeurent encore un domaine d'étude largement ouvert. L'un des principaux obstacles estde pouvoir réaliser l’impression d’un composite qui soit conforme à des spécifications de conception données. Ainsi, il n’existe pas d'outil de prise de décision permettant aux utilisateurs de concevoir des composants de composites adaptés à ce processus de fabrication, même si de nombreuses pratiques existent déjà avec les procédés d’injection traditionnels. Ce sujet de thèse explorera le développement d'une méthode de conception basée sur le calcul pour résoudre ce problème.

Nowadays, additive manufacturing including carbon-fiber reinforcement is in great expansion. This process allows indeed the customised manufacturing of complex composites combining lightness and high performances. Such manufacturing devices are already available on the market, with various filament deposition methods, but their use in terms of process is still an open issue. One of the main problems is to print a composite fitting the given design specifications. Hence, there is yet no decision-taker tool allowing the users to design composite components adapted to this process, even if numerous methods using traditionnal injection processes already exist. This thesis will explore the development of a simulation-based design method to solve this problem.