Optimisation des paramètres de procédés de fabrication additive pour le contrôle des contraintes résiduelles des pièces

Optimization of additive manufacturing process parameters for the control of part residual stress

• Auteur / Autrice : Laurane Preumont
• Direction : Daniel Weisz-Patrault
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Ingénierie, mécanique et énergétique
• Date : Inscription en doctorat le 10/10/2021
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMS - Laboratoire de Mécanique des Solides

Mots clés

Mots clés libres

Simulation rapide de procédé

Optimisation sous contraintes

Contraintes résiduelles

Directed energy deposition (DED)

Wire arc additive manufacturing (WAAM)

Fast process simulation

Optimization under constraints

Residual stress

Directed energy deposition (DED)

Wire Laser Additive Manufacturing (WAAM)

Résumé

Les paramètres des procédés de fabrication additive ont une grande influence sur la microstructure et les contraintes résiduelles dans les pièces. L'objectif de cette thèse est de proposer une stratégie d'optimisation des paramètres de procédés de fabrication additive par dépôt direct d'énergie (DED) ou par fusion par arc électrique (WAAM), qui permettent de minimiser le temps de fabrication en limitant les contraintes résiduelles en cours de fabrication et une fois la pièce achevée, pour limiter les risques de distorsion excessive et de flambement. Pour cela on propose d'utiliser des simulations de cinétique thermique rapides déjà développées et de développer un modèle de mécanique rapide 1D multi-fils pour le calcul des contraintes résiduelles. Sur cette base, une stratégie d'optimisation sera proposée et testée sur des pièces réelles grâce à la traduction des paramètres du procédé optimisés en commandes machine.

Parameters of additive manufacturing processes influence greatly the microstructure and residual stresses in printed parts. The aim of this work is to establish a strategy for optimizing parameters of additive manufacturing processes by direct energy deposition (DED) or by wire arc additive manufacturing (WAAM), which make it possible to minimize manufacturing time by limiting residual stresses during the printing process, and once the part is finished, to limit the risks of excessive distortion and buckling. For this purpose, we propose to use fast thermal kinetics simulations already developed and to develop a multi-wire 1D fast mechanical model for the calculation of residual stresses. On this basis, an optimization strategy will be proposed and tested on real parts by translating the optimized process parameters into machine controls.