Élaboration de gammes de fabrication pour l'hybridation des procédés DED-fil et usinage 5 axes

Process planning development for hybrid Wire-DED additive and 5-axis machining processes

• Auteur / Autrice : Léo Pizzol
• Direction : Sylvain Lavernhe, Christophe Tournier, Nicolas Béraud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance le 08/12/2025
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire universitaire de recherche en production automatisée (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1981-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Lionel Roucoules
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Duc, Olivier Kerbrat, Nabil Anwer, Matthieu Rauch
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Duc, Olivier Kerbrat
• DOI : 10.70675/6b2406c2z9feaz4961za8afzd26baa74a0ae

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prototypage rapide

Fabrication additive laser fil

Mots clés libres

Gamme de fabrication

Fabrication additive métallique

DED

Hybridation

Entité de fabrication additive

Process planning

Metallic Additive Manufacturing

DED

Hybrid process

Additive manufacturing feature

Résumé

La production de pièces complexes multi-entités par des procédés hybrides DED-usinage nécessite le développement de gamme de fabrication spécifique pour prendre en compte les caractéristiques de chaque procédé et leurs interactions. Pour générer de telles gammes, les entités de fabrication additive DED, absentes des normes internationales et peu présentes dans la littérature, sont d'abord formellement définies. Cette définition, structurée autour des différents procédés de fabrication additive, intègre une estimation du comportement thermique des entités, basée sur des indicateurs géométriques disponibles dès la conception de la pièce. Ces indicateurs permettent de classer les entités en fonction de leur comportement thermique (conduction, convection et accumulation de chaleur) et donc d'avoir un premier outil pour estimer le comportement d'une pièce multi-entités. À partir des définitions d'entités d'usinage et DED, les séquences de fabrication possibles sont calculées en tenant compte de l'ensemble des contraintes qui s'appliquent aux interactions entre les entités composant la pièce (contact, porte-à-faux, etc.). Pour intégrer le comportement thermique à la génération de gamme, un modèle dédié pour simuler rapidement un grand nombre de séquences de production. Il s'appuie sur le calcul des flux thermiques entre les différentes entités et le milieu ambiant pour définir des indicateurs thermiques, représentatif de la température globale de chaque entité. Pour guider le choix de la gamme, toutes les séquences de production sont simulées et peuvent être classées grâce aux indicateurs thermiques.

The production of complex multi-feature parts using hybrid DED and machining processes requires the development of specific process planning strategies that account for the characteristics of each process and their interactions. To enable such planning, DED manufacturing features — which are not yet defined in international standards and are rarely addressed in the literature — are first formally defined. This definition, structured around various additive manufacturing processes, incorporates an estimation of each feature's thermal behavior based on geometric indicators available during the design phase. These indicators allow features to be classified by their thermal behavior (conduction, convection, and heat accumulation), providing a first tool for assessing the thermal behavior of multi-feature parts. Based on definitions for both machining and DED features, feasible manufacturing sequences are computed while considering all relevant constraints related to feature interactions (e.g., contact, overhangs). To integrate thermal behavior into process planning, a dedicated model is used to simulate a large number of production sequences efficiently. This model calculates heat fluxes between features and the ambient environment to generate thermal indicators representative of each feature's overall temperature. All generated sequences can then be ranked based on these thermal indicators, enabling informed selection of the most thermally suitable process plan for the given part.