Academic literature on the topic 'Fabrication Additive et Soustrative'

La fabrication additive est en pleine expansion et suscite un intérêt grandissant pour l'industrie, la recherche scientifique et le grand public. Les procédés additifs ont permis des ouvertures pour fabriquer des structures à géométrie complexe par rapport aux fabrications classiques. En revanche, le comportement mécanique des fabrications additives en réponse aux chargements est peu exploré. En particulier la caractérisation mécanique de ces fabrications reste un challenge et se limite souvent à des champs d'investigations pseudo-statiques par des moyens de tests mécaniques classiques tels que des essais de traction. Ce travail de thèse tente donc d'apporter une contribution à la caractérisation mécanique dynamique des fabrications additives sur un champ comparatif avec les fabrications soustractives. Cette contribution repose sur l'utilisation de méthodes modales en réponse à des stimuli « Low Velocity » appliqués au marteau de choc et sur une méthode dynamique « High Velocity » en étudiant le comportement à l’impact de plaques réalisées par procédés additifs (SLM) et soustractifs<br>Additive manufacturing is rapidly expanding and attracting increasing interest from industry, scientific research and the general public. Additive processes have opened up opportunities for producing structures with complex geometries compared to traditional manufacturing. However, the mechanical behavior of additive fabrications under loading conditions is not extensively explored. In particular, the mechanical characterization of these fabrications remains a challenge and often limits itself to pseudo-static investigation fields through conventional mechanical testing methods such as tensile tests. This doctoral thesis aims to contribute to the dynamic mechanical characterization of additive manufacturing on a comparative scale with subtractive manufacturing. This contribution is based on the use of modal methods in response to 'Low Velocity' stimuli applied by an impact hammer, and on a 'High Velocity' dynamic method studying the impact behavior of plates produced by additive (SLM) and subtractive processes

Les pièces multimatériaux à gradient fonctionnel (Functionally Graded Materials - FGM) sont des structures dont la composition et la microstructure du matériau changent graduellement à l'intérieur de la pièce. Cette distribution des matériaux permet de réaliser des gradients de propriétés au niveau mécanique, physique, chimique, etc. Les domaines d'application sont nombreux pour ces pièces, en particulier l'aérospatial et le biomédical mais également l'électronique, l'énergie nucléaire, la production d'outillage, le design, etc. L'utilisation des procédés innovants tels que les procédés de fabrication additive est indispensable pour la réalisation de pièces multimatériaux complexes. Bien que ces procédés aient les caractéristiques attendues pour la réalisation de pièces multimatériaux, on constate qu'aucune pièce fonctionnelle n'a encore été fabriquée à ce jour. Pour permettre la fabrication de pièces fonctionnelles, il est indispensable de proposer une méthodologie de fabrication complète permettant de passer de l'objet imaginé par le concepteur à la fabrication. Cette méthodologie doit comporter les étapes suivantes : description de la pièce à fabriquer, détermination d'une stratégie de fabrication adaptée et génération des instructions de fabrication. Parmi les étapes du processus de fabrication, celle de choix d'une stratégie de fabrication occupe une place importante. En effet, les caractéristiques de pièces - géométrie et répartition des matériaux - sont fortement dépendantes de la stratégie de fabrication choisie. Les travaux de thèse portent principalement sur les méthodes mises en place pour la détermination de trajectoires appropriées à la fabrication des pièces multimatériaux. Ces méthodes reposent sur la modélisation du procédé nécessaire à l'évaluation des stratégies et une optimisation du procédé permettant de diminuer les différences entre la répartition des matériaux souhaitée et celle fabriquée. Une des méthodes proposées permet d'obtenir automatiquement des trajectoires parfaitement adaptées aux pièces multimatériaux et repose sur la modélisation et l'optimisation du procédé. Ces travaux sont intégrés dans une méthodologie de fabrication de pièces multimatériaux. De plus, une maquette informatique a été développée pour mettre en avant les possibilités d'utilisation de cette méthodologie.

La fabrication additive est un domaine en plein essor. Cependant, les industriels sont aujourd’hui dans une phase d’interrogation sur l’utilisation de ce procédé dans le cadre d’une production de masse. La problématique posée dans le cadre de ces travaux de recherche est : Comment rendre viable, industriellement, le procédé de fusion sur lit de poudre ? Nos travaux abordent la conception et le pilotage d’ateliers intégrant la fabrication additive et le processus complet d’obtention de la pièce selon les trois niveaux de décision : stratégique, tactique et opérationnel. D’un point du vue stratégique, des décisions fortes d’investissement, de sélection de machines et de choix d’organisation sont à prendre avec des enjeux économiques importants. L’objectif est de définir une méthode d’optimisation multicritère pour la conception modulaire d’un système de production intégrant la fabrication additive en présence de données incertaines, optimale sur le long terme et sur le court terme. D’un point de vue tactique, toutes les pièces ne sont pas forcément des candidates pertinentes pour la fabrication additive. Dans ces travaux, nous avons développé un outil d’aide à la décision qui évalue la pertinence ou non de la fabrication additive pour l’obtention des pièces dans une approche globale des coûts. Au niveau opérationnel, nous proposons un outil basé sur la simulation de flux qui permet de passer des commandes aux ordres de fabrication et leur ordonnancement de manière à garantir l’efficience de l’atelier. Ces travaux de recherche sont développés en lien avec des acteurs du monde industriel : AddUp, MBDA et Dassault qui alimentent nos travaux et nous permettent de confronter nos outils à une réalité industrielle<br>The additive manufacturing is a field on the rise. However, companies wonder about the use of additive manufacturing for mass production. The problem raised in the context of this thesis is: How to make the process of sintering laser melting industrially viable? Our work focuses on the design and on the management of workshops integrating the additive manufacturing and of the complete process to obtain part according to three levels of decision: strategic, tactic and operational. About the strategic level, strong decisions of investment, machines selection and organization choice are taken with important economic issues. The aim is to define a multicriteria optimization method for the modular design of a production system integrating the additive manufacturing in the presence of uncertain data, optimal in the long term and the short term. From a tactical point of view, not all parts are necessarily relevant candidates for additive manufacturing. In this work, we developed a decision support tool that evaluates the relevance or not of additive manufacturing to obtain parts in a global cost approach. At the operational level, we offer a tool based on flow simulation that allows orders to be placed to production orders and their scheduling in order to guarantee the efficiency of the workshop. This research work is developed in collaboration with companies: AddUp, MBDA and Dassault, who contribute to our work and enable us to compare our tools with an industrial reality

Les technologies de photopolymérisation en cuve émergent rapidement dans le domaine de la fabrication additive. Pour suivre cette expansion rapide du marché, des résines photosensibles très efficaces et abordables sont nécessaires. Dans ce travail, nous introduisons un nouveau système photoamorceur à trois composants (3K PIS) basé sur le colorant Safranine O (SFH+) qui a été identifié comme un composé très efficace dans plusieurs 3K PIS pour les processus de photopolymérisation.Le colorant est combiné avec un sel de tétraphénylborate (TPB) comme donneur d'électrons et un dérivé de la triazine (TA) comme accepteur d'électrons pour former un système photocyclique. Le mécanisme réactionnel est exploré par photolyse laser éclair (LFP) et la photopolymérisation est étudiée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier en temps réel (RT-FTIR). Des expériences infrarouges avec plusieurs irradiances permettent de créer un modèle empirique prédisant la conversion en fonction du temps et de l'intensité lumineuse.Ensuite, des expériences de profondeur de polymérisation sont menées suivant l'équation de Jacobs, permettant d’obtenir les paramètres d'impression3D de la résine ; à savoir l'énergie critique (Ec) et la profondeur de pénétration (Dp). Ces paramètres sont reliés aux analyses RT-FTIR, ce qui permet de déterminer le temps critique (tc) et la conversion au point de gel.Enfin, des pièces complexes de haute résolution sont imprimées avec la résine dont la composition a été sélectionnée en fonction de nos résultats, démontrant la viabilité de cette formulation pour l'impression 3D DLP<br>Vat photopolymerization technologies are emerging quickly in the field of additive manufacturing. To follow this fast expansion of the market, highly efficient and affordable photosensitive resins are necessary. In this work, we introduce a new three-component phototiniating system (3K PIS) based on the Safranine O (SFH+) dye which has been identified as a very efficient initiator in several 3K PIS for photopolymerization processes.The dye is combined with a Tetraphenylborate salt (TPB) as electron donor and a Triazine derivative (TA) as electron acceptor to form a photochemical regenerating cycle. The photocycling mechanism is explored via laser flash photolysis (LFP) and the photopolymerization is investigated through Real-Time-Fourier Transform Infrared spectroscopy (RT-FTIR). Infrared experiments with several irradiances allow disclosure of an empirical model predicting conversion as a function of time and light intensity.Following this, cure depth experiments are conducted in agreement with Jacobs’ equation and the resin 3D printing parameters, i.e. critical energy (Ec) and penetration depth (Dp), are established. These parameters are linked to RT-FTIR data, resulting in the determination of the critical time (tc) and the conversion at gel point.Finally, high resolution complex pieces are printed with the resin which composition was tailored in accordance with our studies, demonstrating the viability of this formulation in DLP 3D printing

La démarche « matériaux numériques », développée au CEA Le Ripaut, consiste à optimiser numériquement une structure, à l’aide de codes de calcul permettant de réaliser des expériences numériques, afin de répondre le plus précisément possible à un cahier des charges. La mise en œuvre de ces structures optimisées, aux formes pouvant être complexes, n’est parfois pas réalisable avec les procédés de fabrication actuels. Cependant, la progression rapide de l’impression 3D semble maintenant pouvoir concrétiser cette démarche. Le but de cette thèse est d’étudier cette faisabilité de fabrication, à travers une application concrète : l’optimisation des récepteurs volumétriques des Centrales Solaires Thermodynamiques (CST).Actuellement, la conception de ces récepteurs en Carbure de Silicium (SiC) est restreinte par les techniques existantes de fabrication, et leurs morphologies se limitent donc principalement à des mousses ou des canaux parallèles. Or, ce type de structure ne permet pas d’exploiter tout le caractère 3D proposé par les récepteurs, en raison notamment d’une absorption trop hétérogène du rayonnement solaire dans le volume. Dans ce travail de thèse, afin de rechercher la répartition de l’absorption la plus homogène possible dans l’ensemble du volume, de nombreuses structures aux formes variées sont générées virtuellement. Une simulation de l’éclairement solaire reçu est réalisée sur l’ensemble de ces structures, grâce à un code de calcul développé spécialement pour cette application, permettant ainsi d’en retenir trois répondants au mieux aux critères du cahier des charges. Ces structures potentiellement optimisées ont ensuite été fabriquées en SiC par impression 3D, par un procédé de projection de liant sur lit de poudre. Elles ont été ensuite testées sur un banc d’essai expérimental du laboratoire PROMES, reproduisant les conditions d’une CST. Les résultats ont montrés que ces structures, aux formes totalement différentes de mousses ou de canaux parallèles, sont capables de produire au maximum de l’air à 860°C en sortie de récepteur, et avec des rendements énergétiques proches de 0,65. Enfin, un code de calcul thermique couplé conducto-radiatif, amélioré durant ce travail, a permis d’analyser ces résultats expérimentaux et servira pour les futurs travaux d’optimisation de la géométrie d’un récepteur<br>The "numerical materials" approach, developed at CEA Le Ripaut, consists to numerically optimize a structure, by using calculation codes that allow to realize numerical experiments, in order to answer, as precisely as possible, to a set of specifications. The manufacturing of these optimized structures, whose shapes can be complex, is sometimes not feasible with current manufacturing processes. However, the rapid progress of 3D printing now seems to be able to concretize this approach. The aim of this thesis is to study this manufacturing feasibility, through a concrete application: the optimization of the volumetric receivers of Concentrated Solar Power Plants (CSP). Currently, the design of these silicon carbide (SiC) receptors is restricted by the existing manufacturing techniques, and their morphologies are therefore mainly limited to foams or parallel channels. However, this type of structure does not allow to exploit all the 3D character proposed by the receivers, due in particular to a heterogeneous absorption of solar radiation in the volume. In this work, in order to find the distribution of the most homogeneous absorption possible in the whole volume, many structures with various shapes are generated virtually. A simulation of the solar irradiance received is carried out on all these structures, thanks to a calculation code developed especially for this application, thus allowing to choose three of them, respondents at best to the criteria of the specifications. These potentially optimized structures were then manufactured in SiC by 3D printing, by a binder jetting process. They were then tested on an experimental test bench of the PROMES laboratory, reproducing the conditions of a CSP. Results showed that these structures, where their shapes are totally different from foams or parallel channels, are able to produce a maximum air temperature of 860°C at the output of the receiver, and with efficiencies close to 0.65. Finally, a conducto-radiative coupled thermal computational code, improved during this work, made it possible to analyze these experimental results and will be used for the future work of optimization of the geometry of a receiver

Accompagner l’intégration de la fabrication additive dans les grands groupes donneurs d’ordres devient crucial pour les sous-traitants. L’enseignement actuel des procédés et des règles de conception, limité à une vision techno-centrée, ne suffit pas pour projeter ses futures applications dans diverses industries telles que l’aéronautique, l’énergie, le médical, etc... D’un côté, les travaux sur la fabrication additive et les observations de terrain indiquent que les connaissances sur ses procédés, les matériaux et leur mise en œuvre sont régulièrement enrichies. D’un autre côté, les travaux de recherche en créativité montrent qu’il est possible de stimuler la capacité créative des individus pour les guider dans la génération d’idées et de concepts créatifs. Cette thèse explore alors un rapprochement possible entre créativité et fabrication additive, dans la perspective de proposer une méthode de créativité et des outils d’applications spécifiques au paradigme additif. Cette liaison vise à mettre en évidence des moyens de stimuler la créativité, dans le contexte spécifique de la fabrication additive. Cette approche a permis de faire émerger le rôle prépondérant des objets intermédiaires qui articulent les interactions entre plusieurs dimensions de la capacité créative : les motivations, les émotions, l’exploration des connaissances, l’alternance individu/collectif et l’organisation spatiale. Elle a aussi fait émerger le besoin de redéfinir les rôles de ces objets intermédiaires au regard de la fabrication additive. En ce sens, deux dispositifs opérationnels de stimulation, basés sur la manipulation d’objets tangibles, ont été conçus puis testés dans des contextes industriels. Les résultats expérimentaux montrent que l’exploration des connaissances matérialisées par ces dispositifs favorise la génération d’idées créatives qui peuvent ouvrir à de futures applications de la fabrication additive. Finalement, une méthode de Créativité par et pour la fabrication additive est proposée. Elle permet d’enrichir à la fois les pratiques méthodologiques des sciences de la conception et les pratiques opérationnelles sur deux terrains : celui de l’industrie de la fabrication additive et celui de l’innovation<br>Emphasizing the integration of Additive Manufacturing (AM) into big industrial companies becomes crucial for subcontractors. Teaching additive processes and design rules is a techno-centric vision. It is not sufficient to project future applications of additive manufacturing in various industries such as aeronautics, energy, medical, etc. On one hand, the state of the art and field observations show that AM knowledge is steadily increasing. On the other hand, the state of the art about creativity shows that individuals creative capacity can be stimulated to guide them to the generation of creative ideas and concepts. This thesis then explores a possible linking between AM and creativity in order to propose a methodology and its application tools to stimulate creativity, in the specific context of additive manufacturing. This approach allowed us to bring out the major role of intermediate objects which articulate the interactions between several dimensions of the creative capacity: motivations, emotions, knowledge exploration, individual/collective work phases and spatial organization. It also highlighted the need for a new definition of intermediate objects’ roles regarding additive manufacturing. In this sense, we designed two operational devices, based on sensory manipulation of tangible objects, and tested them in real industrial contexts. Our experimental results show that the exploration of the knowledge embodied in these devices emphasizes the generation of creative ideas opening to potential applications of additive manufacturing. Finally, a model of Creativity Through Additive Manufacturing (CTAM) has been proposed. It enables us to contribute both to the methodological practices of design science and operational practices in two fields: the additive manufacturing industry and the field of innovation

Le procédé de fusion laser sélective de lit de poudre, également appelé SLM, permet de fabriquer des pièces métalliques en fusionnant des couches de poudre. Cette méthode novatrice donne accès à un large éventail de pièces aux géométries complexes, permettant notamment d’alléger les structures. Toutefois, la bonne tenue mécanique de ce type de pièces, en particulier dans le domaine de la fatigue, reste un enjeu industriel majeur. Les pièces élaborées par SLM peuvent en effet contenir des pores (débouchants ou internes) pouvant détériorer leurs propriétés mécaniques. Les travaux réalisés ont pour but de caractériser l’influence de défauts poreux sur l’endurance en fatigue à grand nombre de cycles de pièces en acier 316L fabriquées par SLM, et s’articulent autour de trois parties. La première consiste à identifier les paramètres de fabrication SLM contrôlant la densification et la microstructure des pièces. Une distinction sera faite entre les différents types de pores créés, dont la morphologie et les dimensions dépendent des conditions énergétiques de l’interaction laser-matière. Les pores créés seront mis en perspective par la microstructure du matériau brut, dont l’orientation cristallographique et la taille de grain est principalement reliée au recouvrement et la morphologie des cordons. Le deuxième aspect des travaux a consisté à utiliser les résultats de la recherche paramétrique pour générer des éprouvettes de fatigue contenant différentes populations de défauts aléatoires (stochastiques) internes observées en tomographie à rayons X, tout en conservant des microstructures similaires. L’influence relative des populations de défauts internes créées sur l’endurance en fatigue est quantifiée et comparée à la tenue d’éprouvettes optimisées contenant un taux de porosité minimal. Enfin, des défauts modèles internes (déterministes) aux dimensions variables, et dont la position et la morphologie sont contrôlées, ont été générés après optimisation paramétrique dans des pièces denses. Un seuil d’amorçage sur défaut interne par rapport aux défauts de surface a ainsi pu être dégagé, et pourrait être lié à l’environnement gazeux local lors de l’amorçage et la propagation de la fissure<br>The Selective Laser Melting Process (SLM) consists in manufacturing metallic parts by melting successive powders layers. This new additive manufacturing method allows building new complex geometries that can help lighten structures, such as lattice parts. However, the mechanical properties of additive manufacturing parts are still an industrial concern, especially for high cycle fatigue behavior. Such parts can indeed comprise surface and internal pores that can be deleterious to mechanical properties. The goal of this thesis is to characterize the influence of porous defects on the high cycle fatigue fatigue performance of 316L SLM parts. Firstly, some key SLM parameters that can control the porosity and the microstructure of fabricated parts were quantified. A distinction between the pore types was proposed, and their characteristics were related to the volumetric energy density delivered by the laser. The microstructure was also investigated, with a focus on crystallographic orientation and grain size, depending on the melt pool overlap and morphology. Secondly, using X-ray tomography, a parametric research was conducted to generate and characterize optimized fatigue samples with a minimal amount of pores. Such samples were used as a reference for other fatigue samples containing various randomly distributed pore populations, with similar microstructures. The relative influence of different internal pore populations on the high cycle fatigue endurance was quantified, for similar surface pore population. Finally, deterministic pores with controlled morphology, position and various dimensions were generated after a detailed parametric optimization. A specific internal crack initiation threshold was evidenced for deterministic defects, which was supposed to be linked to the local gaseous environment during crack initiation and propagation

L’industrie 4.0 a mis en évidence la nécessité de collecter massivement des données et s’appuie donc en partie sur l’usage de pièces intelligentes qui sont capables de fournir des données lors de leur utilisation. De plus, les technologies de fabrication additive métallique semblent être un moyen de réaliser aisément des pièces intelligentes et particulièrement le procédé Wire &amp; Arc Additive Manufacturing (WAAM) qui utilise une technologie de soudure à l’arc. Cela lève la problématique suivante : Comment fabriquer et concevoir une pièce métallique intelligente par fabrication additive WAAM ? Le périmètre de recherche est limité à la mesure de contraintes dans des pièces en aluminium. Afin de répondre à cette problématique quatre verrous scientifiques sont identifiées et résolus dans ce manuscrit :• L’intégration d’une technologie de mesure au sein d’une pièce nécessite que celle-ci soit massive (composée de cordons juxtaposés). Ainsi, réaliser des pièces massives en aluminium est donc le premier verrou à lever. Les paramètres de fabrication du procédé WAAM sont listés et expliqués dans l’état de l’art. Le mouillage, la régularité et l’énergie massique d’un cordon sont identifiés comme des indicateurs de l’aptitude des paramètres sélectionnés à être utilisés pour produire des pièces massives saines. Des campagnes expérimentales sont menées pour sélectionner les paramètres non identifiés par l’état de l’art pour produire un cordon mouillé et ayant une faible énergie massique. Des blocs sont réalisés et des éprouvettes en sont extraites puis leurs caractéristiques mécaniques sont déterminées par essai de traction afin de valider les paramètres retenus.• Le deuxième verrou scientifique identifié est de choisir correctement la technologie de mesure de contrainte à insérer. De nombreux dispositifs pouvant être insérés au cours du procédé WAAM mais également des méthodes de sélection sont passés en revue dans le chapitre bibliographique. Une synthèse en quatre familles des technologies de mesure de contrainte pertinentes pour l’insertion au cours du procédé WAAM est donc proposée. Un guide de sélection s’appuyant sur des critères d’évaluation, sur la connaissance de ces technologies et sur les spécifications de pièces à rendre intelligente est proposé. Le suivi d’un témoin de contrainte magnétostrictif enfoui par induction est la technologie la plus prometteuse d’après le guide proposé. Cette technologie est utilisée dans la suite de l’étude.• Le troisième verrou est de rendre fabricable la pièce intelligente avec la technologie de mesure sélectionnée. Cette technologie nécessite l’insertion d’un témoin fin en acier au sein de la pièce hôte en aluminium. Afin d’en démontrer la faisabilité, divers paramètres (revêtement du témoin, trajectoire de la torche de soudure) sont explorés lors de campagnes expérimentales. Les échantillons produits sont analysés par tomographie. Des cartes d’épaisseur des témoins sont ainsi produites et permettent de juger de leur détérioration. L’analyse par microscopie électronique à balayage de la couche intermétallique montre la fusion entre le témoin et la pièce hôte et donc la faisabilité de réaliser une pièce intelligente ainsi.• Enfin, pour réaliser une pièce intelligente avec cette technologie, le dernier verrou est le choix de l’emplacement du témoin dans la pièce pour que celui-ci rende compte de l’évolution de l’état de contrainte de celle-ci. Ainsi, des préconisations pour la sélection des caractéristiques mécaniques du témoin ont été formulées à l’aide de l’analyse de son comportement magnétostrictif et de son couplage mécanique à son environnement. Puis, une méthode de placement du témoin pour la mesure de la contrainte maximale dans la pièce et basée sur des simulations éléments finis est proposée pour quatre scénarios de mesures distincts.L’ensemble des études menées permet de conclure sur l’intérêt de l’usage du procédé WAAM pour la production de pièces intelligentes<br>Industry 4.0 highlights the need for massive data collection and therefore relies partly on the use of smart parts that are capable of providing data when they are used. In addition, metal additive manufacturing technologies seem to be a way to easily make smart parts and particularly the Wire &amp; Arc Additive Manufacturing (WAAM) process that uses arc-welding technology. This raises the following issue, how to manufacture and design a smart metal part by WAAM? The research scope is limited to stress measurement in aluminum parts. In order to answer this problem, four scientific issues are identified and resolved in this manuscript:• The integration of a sensing technology within a part requires the part to be massive (composed of juxtaposed beads). Thus, making massive parts in aluminum is the first scientific challenge to resolve. Manufacturing parameters of the WAAM process are listed and explained in the state of the art. Wetting, regularity and mass energy of a bead are identified as indicators of the suitability of the selected parameters to be used to produce sound massive parts. Experimental campaigns are conducted to select parameters not identified by the state of the art to produce a wetted bead with low mass energy. Blocks are made and specimens are extracted then their mechanical characteristics are determined by tensile test in order to validate the selected parameters.• The second scientific challenge identified is to correctly choose the stress measurement technology to be inserted. Many devices that can be inserted during the WAAM process but also selection methods are reviewed in the bibliographic chapter. A synthesis in four families of strain measurement technologies relevant for the insertion during the WAAM process is therefore proposed. A selection guide based on evaluation criteria, on the knowledge of these technologies and on the specifications of parts to design as smart parts is proposed. Control by induction of an embedded magnetostrictive stress indicator is the most promising technology according to the proposed guide. This technology is used in the rest of the study.• The third challenge is to make the smart part manufacturable with the selected sensing technology. This technology requires the insertion of a thin steel indicator within the aluminum host part. In order to demonstrate its feasibility, various parameters (indicator’s coating, trajectory of the welding torch) are explored during experimental campaigns. Samples produced are analyzed by tomography. Thickness maps of the indicator are thus produced and allow to evaluate their deterioration. Scanning electron microscopy analysis of the intermetallic layer shows the fusion between the indicator and the host part and thus the feasibility of producing a smart part.• Finally, to realize a smart part with this technology, the last challenge is the choice of the indicator location in the part so that it reports the evolution of the stress in this one. Thus, recommendations for the selection of the mechanical characteristics of the indicator were formulated using the analysis of its magnetostrictive behavior and its mechanical coupling to its environment. Then, a method of placing the indicator for the measurement of the part maximum stress based on finite element simulations is presented for four distinct measurement scenarios.All the studies carried out allow to conclude on the interest of the use of the WAAM process for the production of smart parts

Ce travail contribue à proposer des méthodes et outils de gestion des connaissances (Knowledge Management) propres au domaine de la Fabrication Additive (FA). Le modèle KAM(Knowledge Aided Manufacturing) permet de représenter visuellement les états et actions en lien avec les activités spécifiques à la Fabrication Additive. Il inclut plusieurs types d’objets de connaissance dont le niveau de maturité dépend du degré de certitude ou conviction des experts FA interrogés individuellement et/ou collectivement.Plusieurs techniques et outils d’élicitation personnalisés sont testés puis éprouvés auprès de chercheurs et d’experts industriels impliqués dans la fabrication EBM. L’analyse en termes de connaissances procédurales et déclaratives qui en résulte permet une classification puis une structuration dans le KAM. Ceci nous amène à construire une ontologie sous forme de graphe conceptuel dont la dynamique varie en fonction de contraintes contextuelles (influences, règles d’état, lois) imposées par l’état du monde et de règles d’action dictées par le processus de FA à suivre.Ces éléments de connaissance ont pour but d’aider un utilisateur de FAAO (Fabrication Additive Assistée par Ordinateur) à : mieux appréhender le monde de la FA et en apprendre les principaux concepts ; simuler des actions et en évaluer les impacts en termes de valeur QCT (Qualité, Coût, Temps); décider et agir en conséquence avant de lancer une fabrication<br>Additive Manufacturing (AM) has enabled the building of parts with new shapes and geometrical features. As this technology modifies the practices, new knowledge is required for designing and manufacturing properly. To help experts create and share this knowledge through formalization, this research work focuses on knowledge elicitation, analysis and structuring. After defining knowledge concepts we present the SoA in knowledge elicitation and classification. Three case studies present different approaches to capture AM knowledge. The first one points out the assets and limits of three individual elicitation techniques. The second one describes tools and techniques to elicit and structure knowledge about support structures for EBM parts. The last one proposes a method to model AM process rules in relation with EBM technology. As a conclusion, we provide some propositions and recommendations for a better elicitation and formalization of AM knowledge

La thèse de doctorat porte sur les performances en fatigue des aciers fabriqués par fusion laser sur lit de poudre (L-PBF). L'objectif de l'étude est de développer une méthode pour la caractérisation rapide et fiable de la limite de fatigue d’un matériau en utilisant la thermographie infrarouge (IR). Des essais préliminaires de fatigue conventionnelle ont été effectués, révélant deux populations distinctes parmi les éprouvettes fabriquées selon leur emplacement sur le plateau de fabrication. Ensuite, des tests de fatigue instrumentés par caméra IR ont été traités en utilisant la technique de reconstruction de la source de chaleur pour mesurer la dissipation mécanique due aux dommages causés par la fatigue. Un modèle statistique a ensuite été proposé pour identifier la limite de fatigue du matériau. Enfin, une application pratique a été réalisée pour comparer différentes stratégies de fabrication utilisant la même poudre d'acier maraging, ainsi que différents aciers (maraging, L40 et W360). Les résultats ouvrent des perspectives pour l'optimisation rapide du processus d'impression vis-à-vis des performances de fatigue des pièces produites<br>The PhD thesis deals with the fatigue performance of steels manufactured by Powder Bed Fusion using a laser beam (L-PBF). The objective of the study is to develop a method for the rapid and reliable characterization of the produced material’s fatigue limit using infrared (IR) thermography. Preliminary conventional fatigue tests were performed, revealing two distinct populations among the printed specimens depending on their locations on the building plate. Next, fatigue tests instrumented by IR camera were processed using heat source reconstruction to measure the mechanical dissipation due to fatigue damage. A statistical model was then proposed to identify the fatigue limit of the material. Finally, a practical application was performed to compare different manufacturing strategies using the same powder of maraging steel, as well different steels (maraging, L40 and W360). The results open perspectives for the rapid optimization of the printing process with respect to the fatigue performance of the parts produced