Optimisation de l'interpolation de trajectoires en fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre

Optimization of trajectory interpolation in additive manufacturing by laser powder bed fusion

• Auteur / Autrice : Baptiste Pous--roc
• Direction : Sylvain Lavernhe
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• 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
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Géométrie tridimensionnelle des pièces et des mécanismes
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay

Mots clés

Mots clés libres

Fusion laser sur lit de poudre

Interpolation

Commande Numérique

Fabrication Additive

Additive Manufacturing

Computer Numerical Control

Laser Powder Bed Fusion

Interpolation strategies

Résumé

La maitrise du procédé de fabrication additive métallique LPBF (Laser Powder Bed Fusion) passe d'abord par l'identification des paramètres influents puis par leurs contrôles tout au long de la fabrication. Tous les travaux académiques soulignent l'importance des trois paramètres suivants : la puissance du faisceau laser, la localisation du spot laser et sa vitesse lors du balayage de la couche de poudre. La maitrise du procédé est donc en grande partie associée à la maitrise de l'énergie apportée à la matière. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire de lever deux verrous scientifiques majeurs : la méconnaissance du comportement de la machine lors de l'exécution des programmes de fabrication et la non-prise en compte de ce comportement réel dans la planification amont et le pilotage temps réel des actionneurs. Ainsi, les travaux de thèse proposés ont pour ambition de lever ces verrous par le développement de stratégies d'interpolation adéquates permettant de moduler les consignes de vitesse, puissance et défocalisation du laser. Les stratégies développées seront portées sur des architectures de commande industrielles et ensuite validées expérimentalement sur la machine LPBF FormUp 350 disponible au LURPA.

The control of the LPBF (Laser Powder Bed Fusion) additive manufacturing process requires the identification of the relevant parameters that have a major influence and then their control throughout the manufacturing process. All the scientific works underline the importance of the following three parameters: the laser beam power, the laser spot position and its speed during the scanning of the powder layer. The control of the process is therefore largely associated to the control of the energy brought to the material. To achieve this goal, it is necessary to overcome two major scientific challenges: the lack of knowledge of the machine's behavior during the execution of manufacturing programs and the failure to take into account this real behavior in the upstream planning and real-time control of the actuators. Therefore, the proposed work aims to overcome these obstacles by developing appropriate interpolation strategies to modulate the laser speed, power and defocusing. The developed strategies will be implemented on industrial control architectures and then experimentally validated on the LPBF FormUp 350 machine available at LURPA.