Le Bureau des Études Doctorales a le plaisir de vous informer que

Monsieur Lewis ANDURAND

Doctorant au laboratoire COSMER

rattaché à l’École Doctorale 548 « Mer & Sciences » (France)

 soutiendra sa thèse en vue de l’obtention du Grade de Docteur

 sous la direction de

Vincent HUGEL, professeur des universités, Université de Toulon (France)

Co-encadré par

Sébastien CAMPOCASSO, Maitre de Conférences, Université de Toulon (France)

&

Matthieu MUSEAU, Maitre de Conférences, Université Grenoble-Alpes (France)

Discipline : Mécanique des Solides, Génie Mécanique, Productique, Transport Génie Civil

Spécialité : Fabrication additive

sur le thème

« Développement d’une méthode de génération de trajectoire versatile pour la réalisation de pièces par procédés DED multi-axes à partir de surfaces facettisées »

Jeudi 31 aout 2023 à 09h30
A l’Université de Toulon – Campus La Garde – Bâtiment M – Amphi M.01

devant un jury composé de :

1. Jean-Philippe PERNOT,Professeur des Universités, École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers, Rapporteur

1. Stéphane SEGONDS, Professeur des Universités, Université de Toulouse III, Rapporteur

1. François VILLENEUVE, Professeur des Universités, Université Grenoble-Alpes, Examinateur

1. Sébastien CAMPOCASSO, Maître de Conférences, Université de Toulon, Encadrant

1. Matthieu MUSEAU, Maître de Conférences, Université Grenoble-Alpes, Encadrant

1. Vincent HUGEL, Professeur des Universités, Université de Toulon, Directeur de thèse

Résumé :

La fabrication additive est une catégorie de procédés qui permet l’obtention de pièces mécaniques par apport de matière. Les procédés de type Directed Energy Deposition (DED), combinables avec des robots multi-axes, sont prometteurs pour l’obtention de pièces à la structure complexe. Cependant, les méthodes de génération de trajectoire et les structures des machines utilisées restent un enjeu dont les innovations décupleraient les possibilités industrielles.

Cette thèse présente une méthode numérique systématique de génération de trajectoire adaptée aux procédés DED à partir d’une surface facettisée de forme arbitraire. Validée à travers des simulations sur des surfaces minimales tri-périodiques, la méthode permet la création d’un premier trajet de dépôt respectant la contrainte de distance entre la pièce et l’outil. Combinable à de la rétroaction par priorisation de régions, il pourra être modifié ultérieurement selon les contre-indications physiques issues du robot utilisé, du matériau de fabrication et de l’outil.

Mot clés : Génération de trajectoire, Fabrication additive, Directed Energy Deposition, Fabrication assistée par ordinateur.

Development of a Versatile Path Generation Method for the Manufacturing of Parts by Multi-Axis DED Processes from Meshed Surfaces

Abstract:

Additive manufacturing is a category of processes that allows the production of mechanical parts by the adding of material. Directed Energy Deposition (DED) processes can be combined with multi-axis robots and are a promising option to obtain parts with complex structures. However, the path generation methods and the machine structures used remain an issue. With innovations in these areas, the industrial possibilities would increase tenfold.

This thesis presents a numerical and systematic path generation method based on meshed surfaces and adapted to DED processes. The method was validated through simulations on minimal triply periodic surfaces and allows the creation of a first deposition path that meets the distance constraint between the part and the tool. This first path can be combined with region prioritization feedback to obtain a final path adapted to the physical warnings provided by the robot, the manufacturing material and the tool.

Keywords : Path Generation, Additive Manufacturing, Directed Energy Deposition, Computer Aided Manufacturing

Juliette Drupt était à l’IFREMER durant deux semaines en mai pour faire ses dernières expérimentations de thèse. L’objectif est de comparer l’estimation de la position relative des robots encordés avec une méthode de SLAM collaboratif et avec une méthode d’estimation des paramètres de la forme du cable à partir de la mesure de l’inclinaison de la tangeante au cable à proximité des points d’attache. Deux conformations de cable ont été évaluées : la chainette et la ligne brisée (ajout d’une poulie et d’un leste, cf. collaboration avec Christophe Viel de l’ENSTA).

Nous avons déployé deux blueROVs reliés par un cable lesté. Les robots étaient équipés de caméras 360° et le cable était équipé d’une IMU à chacune de ses extrémités. Pour cette expérience, les deux robots étaient téléopérés par des pilotes avec un retour direct des caméras embarquées. Nous avons utilisé un décor en fibre de verre de 2mx2mx2m. C’est un décors texturé 3D que nous avons fait fabriquer en 2022. Cette structure nous permet d’avoir un objet d’intérêt pour la localisation et le mapping basé vision. Les données sont en cours de traitement et vont être exploitées dans des publications à venir et mises à disposition dans une archive ouverte.

En prévision des expérimentations multirobots du mois de juin, nous avons fait une visite à l’IFREMER pour mettre à jour le plan de prévention. Il nous permet d’utiliser la structure immergeable et le bassin extérieur de l’IFREMER pour immerger une cordée de BlueROV et évaluer du SLAM collaboratif et de la localisation proprioceptive par estimation de la forme du cable.