Academic literature on the topic 'Impression 3D et 4D'

Ces dernières années, la photopolymérisation a fait l'objet d'intenses efforts de recherche en raison de la croissance constante des applications industrielles. C’est un processus rapide pouvant être réalisée à température ambiante, sans solvant et permettant d'obtenir un contrôle spatial et temporel de la polymérisation. Ces dernières années, l'utilisation de conditions d'irradiation douce qui constitue une alternative aux procédés de photopolymérisation UV à l'origine de nombreux soucis de sécurité est activement recherchée. Par conséquent, le développement de nouveaux systèmes photoamorceurs absorbant fortement dans la région visible ou du proche infra-rouge sont activement recherchés par les communautés académiques et industrielles. Néanmoins, même si certains résultats sont prometteurs, les systèmes reportés sont souvent caractérisés par des réactivités modérées et rivalisent difficilement avec les systèmes UV actuels. Dans ce contexte, nous avons synthétisé une large librairie de molécules photosensibles capables d’absorber la lumière dans le domaine du visible ou du proche infrarouge et capables d’amorcer une réaction de polymérisation avec un système photoamorceur basée sur la catalyse photoredox. Dans ce manuscrit, nous présentons aussi bien la synthèse et les capacités de polymérisation de différentes familles de colorants. Leurs propriétés photochimiques ont également été étudiées par spectrométrie UV-visible, luminescence, photolyse, surveillance de la température et expériences de résonance paramagnétique électronique. Des applications telles que l'impression 3D et les expériences d'écriture laser sont également présentées
In recent years, photopolymerization has been the subject of intense research efforts due to the constant growth of industrial applications. It is a quick process that can be performed at room temperature, solvent-free conditions and enables to get a spatial and a temporal control of the polymerization process. In recent years, the use of irradiation conditions that constitutes an alternative to the UV photopolymerization processes at the origin of numerous safety concerns are actively researched. Therefore, the development of new photoinitiating systems which absorb strongly in the visible or near infrared region are actively researched by both the academic and industrial communities. Nevertheless, even if some results are promising, the reported systems are often characterized by moderate reactivities and hardly compete with current UV systems. In this context, we have synthesized a large library of photosensitive molecules capable of absorbing light in the visible or near infrared range and capable of initiating a polymerization reaction with a photoinitiating system based on photoredox catalysis. In this manuscript, we present both the synthesis and the polymerization abilities of different families of dyes. Their photochemical properties were also studied by UV-Visible spectrometry, luminescence, photolysis, temperature monitoring and electronic paramagnetic resonance experiments. Applications such as 3D printing and laser write experiments are also presented

L’objectif de cette thèse est de proposer une méthodologie complète de reconstruction 3D d’objets sous-marins naturels, améliorée par une nouvelle méthode d’acquisition afin de permettre des mesures quantitatives. Il a d’abord fallu prendre en compte les différents problèmes liés au milieu sous-marin profond ; la contrainte principale est que le système utilisé pour faire l’acquisition des images doit être contrôlé à des profondeurs très importantes, jusqu’à 6000 mètres, à l’aide d’un véhicule positionné sur le fond. Ainsi, une méthode permettant l’acquisition automatique d’images a été développée, adaptée à tout type d’objet sous-marin de faible échelle (environ 1m3). L’acquisition d’image est réalisée avec un système de stéréovision contrÔlé par un bras manipulateur. La méthode que nous proposons permet de connaître les paramètres extrinsèques des caméras du système de vision, par le suivi d’une trajectoire définie par la géométrie de la tête stéréo. Ainsi, la trajectoire est générée par le déplacement d’une caméra sur la position de l’autre caméra par asservissement visuel. Avec cette méthode, nous pouvons enregistrer des images à intervalles réguliers directement liés à la géométrie de la tête stéréo. Ensuite, le modèle 3D de l’objet sous-marin est calculé à partir des images collectées et des paramètres des caméras. Le résultat final est une reconstruction 3D dense avec un plaquage de texture, qui permet de faire des mesures métriques. Mots-clés: métrologie 3D, vision par ordinateur, stéréovision, asservissement visuel, trajectoire d’acquisition, reconstruction 3D
The aim of this study is to propose a complete 3-dimension reconstruction method of natural submarine objects improved by a new acquisition method for quantitative measures, which can be used in operational conditions. First, it was necessary to take into account the various problems connected with the deep sea environment ; the main constraint is that the system used to collect images must be manipulated at very important depths, up to 6000 meters by an underwater vehicle positioned on the sea floor. Thus, a method allowing the automatic acquisition of images was developed, adapted to any type of small-scale submarine object (approximately 1m 3). The image acquisition is performed with a stereovision system operated by a manipulator arm. The method that we propose enables us to know extrinsic camera parameters by following a specific trajectory defined by the geometry of a stereo rig. Indeed, the trajectory is generated by the displacement of one camera onto the position of the other one by visual servoing. With this method, we can register images at regular intervals directly linked to the geometry of the stereo rig. Then, the 3D model of the underwater object is calculated from the collected images and camera parameters. The final result is a dense 3D reconstruction with texture mapping that enables metric measures. Keywords: 3D metrology, computer vision, stereovision system, visual servoing, camera trajectory, 3D reconstruction

L’impression 3D et plus spécifiquement la technique de Fused Filament Fabrication (FFF) de matériaux composites à renforts continus est un domaine d’étude en plein essor visant à pallier les faibles performances mécaniques rencontrées par les composites élaborés en impression 3D et ainsi ouvrir les champs d’applications (aéronautique, course au large…). Autre tendance, l’impression 4D qui permet de développer des matériaux stimulables (capteurs et/ou actionneurs) et d’envisager des structures architecturées complexes se déformant sous l’action de divers stimuli (humidité, électricité, température, pression…). Le travail de thèse s’inscrit dans ce contexte pluriel et vise à développer de nouveaux matériaux multifonctionnels par impression 3D et 4D. Dans un premier temps, le travail de thèse a pour objectif scientifique de comprendre les relations entre le procédé, la microstructure induite, les performances mécaniques et hygro-mécaniques en vue d’applications structurelles (aéronautique, course au large …) sur des matériaux composites renforcés de fibres synthétiques (carbone et verre) et naturelles (lin). La deuxième partie des travaux de thèse vise à développer des matériaux composites hygromorphes renforcés de fibres continues (synthétiques et naturelles) par impression 4D avec une architecture en bilame bio-inspirée de la pomme de pin. Le caractère conducteur des fibres de carbone est utilisé pour développer de nouveaux actionneurs electro- thermo-hygromorphes présentant un actionnement contrôlé et accéléré par rapport aux hygromorphes classiques. Enfin, la liberté de design offerte par l’impression 3D a été utilisée pour contrôler localement la rigidité et l’actionnement d’actionneurs composites renforcés de fibres de lin continues
3D printing and especially Fused Filament Fabrication (FFF) technology for composite materials reinforced by continuous fibers is an emerging research field which aims to enhance the mechanical performance of 3D printing structures and to widen the field of application (aerospace, sailing…). Another trend, 3D printing allows to develop stimulable materials (sensor and/or actuators) and to consider parts with complex architecture that can be deployed under various stimulation (electricity temperature, pressure…). The present work is therefore part of this context and aims to develop new multi-functional materials elaborated by 4D printing. First, the scientific objective of this work is to better understand the relationship between the process, the induced microstructure, mechanical and the hygromechanical performances in order to target structural applications (aeronautic, sailing) for composite materials reinforced with synthetic fibers (carbon and glass) and natural fibers (flax). The second part of this work aimed to develop hygromorphic composites reinforced with continuous fibers (synthetic and natural) by 4D printing with a bioinspired bilayer architecture inspired by the pinecone scale. The conductive behavior of carbon fiber was used to create new electro-thermo-hygromorph actuators with controlled and accelerated actuation compared to conventional hygromorphs. Finally, the design freedom provided by 4D printing made it possible to control the local stiffness and actuation of composite actuators reinforced with continuous flax fiber

Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'utilisation des modèles déformables surfaciques pour la segmentation d'images 3D et 4D. Dans un premier temps, nous nous sommes attachés à contraindre l'espace des déformations admissibles du modèle afin de rendre le processus de déformation plus fiable. Nous avons utilisé le formalisme des maillages simplexes pour exprimer des contraintes régularisantes de la surface. Nous avons développé un processus évolutif de déformation combinant une transformation globale ayant peu de degrés de liberté et un champ de déformations locales. Il permet de contrôler le nombre de degrés de liberté offerts au modèle surfacique de manière simple et efficace. Nous avons également cherché à enrichir la connaissance a priori des données apportée par le modèle. Nous utilisons des contraintes de forme pour faciliter la segmentation des structures à reconstruire, notamment dans les zones où les données de l'image sont bruitées ou lacunaires. Nous nous sommes également intéressés à la convergence formelle du processus de déformation. Nous avons développé un algorithme de changement de topologie des modèles discrets que nous avons comparé à l'approche par ensembles de niveaux. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés à la définition du terme d'attache aux données pour différents types d'images 3D. Nous avons envisagé plusieurs géométries rencontrées dans les images médicales. Nous avons étudié l'apport d'une information sur les régions ou sur la distribution des niveaux de gris de l'image pour la déformation ou le recalage multimodal d'un modèle. Finalement, nous nous sommes intéressés à la segmentation de séquences temporelles d'images cardiaques 2D ou 3D. La prise en compte de l'information temporelle permet d'introduire de nouvelles contraintes de déformations. Nous avons mis nos méthodes en pratique avec la segmentation d'images ou des séquences d'images cardiaques provenant de différentes modalités d'acquisition.

Dans cette these, nous nous interessons a l'utilisation des modeles deformables surfaciques pour la segmentation d'images 3d et 4d. Dans un premier temps, nous nous sommes attaches a contraindre l'espace des deformations admissibles du modele afin de rendre le processus de deformation plus fiable. Nous avons utilise le formalisme des maillages simplexes pour exprimer des contraintes regularisantes de la surface. Nous avons developpe un processus evolutif de deformation combinant une transformation globale ayant peu de degres de liberte et un champ de deformations locales. Il permet de controler le nombre de degres de liberte offerts au modele surfacique de maniere simple et efficace. Nous avons egalement cherche a enrichir la connaissance a priori des donnees apportee par le modele. Nous utilisons des contraintes de forme pour faciliter la segmentation des structures a reconstruire, notamment dans les zones ou les donnees de l'image sont bruitees ou lacunaires. Nous nous sommes egalement interesses a la convergence formelle du processus de deformation. Nous avons developpe un algorithme de changement de topologie des modeles discrets que nous avons compare a l'approche par courbes de niveaux. Dans un deuxieme temps, nous nous sommes interesses a la definition du terme d'attache aux donnees pour differents types d'images 3d. Nous avons envisage plusieurs geometries rencontrees dans les images medicales. Nous avons etudie l'apport d'une information sur les regions ou sur la distribution des niveaux de gris de l'image pour la deformation ou le recalage multimodal d'un modele. Finalement, nous nous sommes interesses a la segmentation de sequences temporelles d'images cardiaques 2d ou 3d. La prise en compte de l'information temporelle permet d'introduire de nouvelles contraintes de deformations. Nous avons mis nos methodes en pratique avec la segmentation d'images ou des sequences d'images cardiaques provenant de differentes modalites d'acquisition.

Au cours de cette thèse, des solutions innovantes ont été étudiées afin d'améliorer l'adhésion interfaciale entre du PLA et un TPC lors du procédé d'impression par dépôt de fil fondu. Deux solutions ont été proposées : (i) l'utilisation d'additifs promoteurs d'adhésion et (ii) la synthèse de copolymères incorporant des blocs PLA comme éléments constitutifs. Dans le premier cas, différents additifs issus de la biomasse ont été incorporés individuellement dans la formulation du PTC. Des conditions de fabrication des filaments ont été optimisées pour obtenir des filaments sans défaut et de diamètre constant. L'évaluation de l'adhésion a été faite en utilisant une version modifiée du test T Peel de pelage. L'amidon 2-hydroxyéthyle a présenté la plus forte amélioration de l'adhésion avec de faibles variabilités des résultats. Elle prouve que les additifs peuvent être utilisés comme promoteurs d'adhésion dans des systèmes où l'adhésion est faible, par exemple entre des polymères incompatibles comme un PLA et un TPC. De plus, cette formulation n'a pas modifié le comportement d'amortissement et de filtrage des vibrations du TPC. Par conséquent, il a été possible d'imprimer à l'aide d'un FFF multi-polymère un prototype d'équipement de protection combinant un PLA et le TPC formulé, comme une genouillère. En parallèle, la deuxième solution testée consiste à synthétiser par extrusion réactive de nouveaux copolymères multiblocs via des réactions de transestérification entre le PLA et le PBT. Différentes expériences ont été réalisées pour optimiser les conditions de la réaction de transestérification. Bien que les résultats obtenus par FTIR, RMN 1H, DSC et DMA confirme la formation du copolymère en petites quantités, le matériau présentait une faible imprimabilité et une délamination des couches. Par conséquent, l'évaluation de l'adhésion n'a pas été réalisée avec ce matériau
Solutions for improving multi-polymer FFF interlayer adhesion between PLA and a TPC were studied. Two solutions were proposed: (i) the use of adhesion promoter additives and (ii) the synthesis of copolymers incorporating PLA as building blocks. In the first one, different biosourced additives were individually incorporated into the formulation of the TPC. Filament fabrication conditions were optimized to achieve filaments with no defects and a constant diameter. Evaluation of adhesion was done using a modified version of the T-peel test. Only 2-hydroxyethyl starch presented the highest adhesion enhancement with low variabilities. Findings demonstrate the strategic potential of using modified biosourced additives to boost interfacial adhesion between two incompatible polymers. Furthermore, this formulation did not change the vibration-damping and filtering behavior of the TPC. Therefore, it was possible to print a prototype of protective equipment combining a PLA and the formulated TPC, such as a knee pad, using a multi-polymer FFF. The second solution refers to the synthesis through transesterification reactions of PLA and PBT new multiblock copolymers with a reactive extrusion process. Different experiments were done to optimize the transesterification's conditions. Although FTIR, 1H NMR, DSC and DMA results evidence the presence of the copolymer in small amounts, material had low printability presenting layer delamination. Therefore, the evaluation of adhesion was not achieved with this material

Les imprimantes 3D utilisent des modèles 3D sous la forme de maillages pour définir la géométrie et l'apparence des objets à imprimer. Un maillage 3D doit posséder certaines propriétés topologiques pour que la géométrie qu'il représente soit imprimable, et la géométrie elle même doit respecter certaines conditions pour être imprimable. Ces propriétés et conditions peuvent varier selon la technologie d'impression 3D utilisée.De nombreux maillages 3D utilisés pour l'impression n'ont dans un premier temps pas été conçus pour cette application. La principale utilisation première de ces maillages est la visualisation, qui ne nécessite pas les mêmes propriétés topologiques et conditions géométriques. Le sujet de cette thèse est la réparation de ces maillages afin de les rendre imprimables.Une chaîne de réparation comprenant plusieurs étapes a été conçue dans ce but. Les conditions de non-variété sont réparées en réalisant une extraction de composantes connexes (surfaces). Les bords des surfaces sont détectés et classés en fonction de la meilleure réparation à appliquer sur chaque. Les bords des surfaces sont réparés suivant leurs classement soit par une méthode de remplissage soit par une méthode d'épaississement. La fragilité de la géométrie est détectée et contrôlée
3D printers use 3D models in the form of meshes to define the geometry and the appearance of objects to be printed. A 3D mesh must have some topological properties so that the geometry it represents could be printable and the geometry itself must respect certain conditions to be printable. These properties and conditions may vary depending on the 3D printing technologies in use.Many 3D meshes used for printing were not initially designed for this purpose application. The main primary use of these meshes is visualization, which does not require the same topological properties and geometric conditions. The subject of this thesis is the repair of these meshes to make them printable.A repair chain including several steps was designed for this purpose. Non-manifold conditions are repaired by extracting related components (surfaces). The boundaries of surfaces are detected and classified according to the best repair to be applied on each. The boundaries of surfaces are repaired according to their classification either by a filling method or by an offset method. The weakness of the geometry is detected and controlled

Divers systèmes mixtes Co/Rh et Co/Pt, des alliages macroscopiques massifs et de surface jusqu'aux nanoparticules, ont été étudiés dans le cadre théorique de la fonctionnelle de la densité. Tandis qu'ils conservent un moment magnétique élevé même dans un environnement fortement mixte, les atomes Co induisent en général des moments notablement exaltés sur leurs voisins 4d/5d, menant à des moments moyens importants en bon accord avec l'expérience. Nous analysons l'influence respective des effets d'alliage et de coordinence réduite, ainsi que la forte corrélation entre structure, ordre chimique et propriétés magnétiques. Le caractère oscillant de type RKKY des moments induits, nettement amplifiés à la surface, conduit à une distribution complexe des moments magnétiques. Le dopage en Co s'avère particulièrement efficace pour les grosses particules 4d/5d, peu ou pas magnétiques, même si la présence de moments induits antiparallèles peut alors modérer légèrement l'exaltation magnétique.

Inventée en 1983, comme procédé de prototypage rapide, la fabrication additive (FA) est aujourd’hui considérée comme un procédé de fabrication quasiment au même titre que les procédés conventionnels. On trouve par exemple des pièces obtenues par FA dans des structures d’aéronef. Cette évolution de la FA est due principalement à la liberté de forme permise par le procédé. Le développement de diverses techniques sur le principe de fabrication couche par couche et l’amélioration en quantité et en qualité de la palette de matériaux pouvant ainsi être mis en forme, ont été les moteurs de cette évolution. De nombreuses autres techniques et matériaux de FA continuent de voir le jour. Dans le sillage de la FA (communément appelée impression 3D) a émergé un autre mode de fabrication : l’impression 4D (I4D). L’I4D consiste à explorer l’interaction matériaux intelligents (MIs) – FA. Les MIs sont des matériaux dont l’état change en fonction d’un stimulus ; c’est le cas par exemple des matériaux thermochromiques dont la couleur change en réponse à la chaleur ou des hydrogels qui peuvent se contracter en fonction du pH d’un milieu aqueux ou de la lumière. Les objets ainsi obtenus ont – en plus d’une forme initiale (3D) – la capacité de changer d’état (en fonction des stimuli auxquels sont sensibles les MIs dont ils sont faits) d’où la 4e dimension (temps). L’I4D fait – à juste titre – l’objet d’intenses recherches concernant l’aspect fabrication (exploration de nouveaux procédés et matériaux, caractérisation, etc.). Cependant très peu de travaux sont entrepris pour accompagner les concepteurs (qui, a priori, ne sont ni experts FA ni des experts de MIs) à l’utiliser dans leurs concepts. Cette nouvelle interaction procédé-matériau requiert en effet des modèles, des méthodologies et outils de conception adaptés. Cette thèse sur la conception pour l’impression 4D a pour but de combler ce vide méthodologique. Une méthodologie de conception pour la FA a été proposée. Cette méthodologie intègre les libertés (forme, matériaux, etc.) et les contraintes (support, résolution, etc.) spécifiques à la FA et permet aussi bien la conception de pièces que celle d’assemblages. En particulier, la liberté de forme a été prise en compte en permettant la génération d’une géométrie minimaliste basée sur les flux fonctionnels (matière, énergie, signal) de la pièce. Par ailleurs, les contributions de cette thèse ont porté sur la conception avec les matériaux intelligents. Parce que les MIs jouent plus un rôle fonctionnel que structurel, les préoccupations portant sur ces matériaux doivent être menées en amont du processus de conception. En outre, contrairement aux matériaux conventionnels (pour lesquels quelques valeurs de paramètres peuvent suffire comme information au concepteur), les MIs requièrent d’être décrits plus en détails (stimulus, réponse, fonctions, etc.). Pour ces raisons un système d’informations orientées conception sur les MIs a été mis au point. Ce système permet, entre autre, d’informer les concepteurs sur les capacités des MIs et aussi de déterminer des MIs candidats pour un concept. Le système a été matérialisé par une application web. Enfin un cadre de modélisation permettant de modéliser et de simuler rapidement un objet fait de MIs a été proposé. Ce cadre est basé sur la modélisation par voxel (pixel volumique). En plus de la simulation des MIs, le cadre théorique proposé permet également le calcul d’une distribution fonctionnelle de MIs et matériau conventionnel ; distribution qui, compte tenu d’un stimulus, permet de déformer une forme initiale vers une forme finale désirée. Un outil – basé sur Grasshopper, un plug-in du logiciel de CAO Rhinoceros® – matérialisant ce cadre méthodologique a également été développé
Invented in 1983, as a rapid prototyping process, additive manufacturing (AM) is nowadays considered as a manufacturing process almost in the same way as conventional processes. For example, parts obtained by AM are found in aircraft structures. This AM evolution is mainly due to the shape complexity allowed by the process. The driving forces behind this evolution include: the development of various techniques on the layer-wise manufacturing principle and the improvement both in quantity and quality of the range of materials that can be processed. Many other AM techniques and materials continue to emerge. In the wake of the AM (usually referred to as 3D printing) another mode of manufacturing did emerge: 4D printing (4DP). 4DP consists of exploring the smart materials (SM) – AM interaction. SMs are materials whose state changes according to a stimulus; this is the case, for example, with thermochromic materials whose color changes in response to heat or hydrogels which can shrink as a function of an aqueous medium’s pH or of light. The objects thus obtained have – in addition to an initial form (3D) – the capacity to shift state (according to the stimuli to which the SMs of which they are made are sensitive) hence the 4th dimension (time). 4DP is – rightly – the subject of intense research concerning the manufacturing aspect (exploration of new processes and materials, characterization, etc.). However, very little work is done to support the designers (who, in principle, are neither AM experts nor experts of SMs) to use it in their concepts. This new process-material interaction requires adapted models, methodologies and design tools. This PhD on design for 4D printing aims at filling this methodological gap. A design methodology for AM (DFAM) has been proposed. This methodology integrates the freedoms (shape, materials, etc.) and the constraints (support, resolution, etc.) peculiar to the AM and allows both the design of parts and assemblies. Particularly, freedom of form has been taken into account by allowing the generation of a minimalist geometry based on the functional flows (material, energy, and signal) of the part. In addition, the contributions of this PhD focused on designing with smart materials (DwSM). Because SMs play a functional rather than a structural role, concerns about these materials need to be addressed in advance of the design process (typically in conceptual design phase). In addition, unlike conventional materials (for which a few parameter values may suffice as information to the designer), SMs need to be described in more detail (stimulus, response, functions, etc.). For these reasons a design-oriented information system on SMs has been developed. This system makes it possible, among other things, to inform designers about the capabilities of SMs and also to determine SMs candidates for a concept. The system has been materialized by a web application. Finally, a modeling framework allowing quickly modeling and simulating an object made of SMs has been proposed. This framework is based on voxel modeling (volumetric pixel). In addition to the simulation of SMs behaviors, the proposed theoretical framework also allows the computation of a functional distribution of SMs and conventional material; distribution which, given a stimulus, makes it possible to deform an initial form towards a desired final form. A tool – based on Grasshopper, a plug-in of the CAD software Rhinoceros® – materializing this methodological framework has also been developed

Image registration, segmentation, and visualization are three major components of medical image processing. Three-dimensional (3D) digital medical images are three dimensionally reconstructed, often with minor artifacts, and with limited spatial resolution and gray scale, unlike common digital pictures. Because of these limitations, image filtering is often performed before the images are viewed and further processed (Behrenbruch, Petroudi, Bond, et al., 2004). Different 3D imaging modalities usually provide complementary medical information about patient anatomy or physiology. Four-dimensional (4D) medical imaging is an emerging technology that aims to represent patient motions over time. Image registration has become increasingly important in combining these 3D/4D images and providing comprehensive patient information for radiological diagnosis and treatment.

Patients may show various defects to medications depending on race, gender, fitness, age, pharmacokinetic and health conditions. To address this challenge, there is a need to establish personalized, on-demand, programable and smart carriers that can control drug release with new and robust techniques. Additive manufacturing (AM) is the key sustenance of digital technology that has been developing and growing recently. AM offers several opportunities in localized controlled drug delivery systems (LCDDS), including materials recycling as well as on-site manufacturing, design freedom and full customization. Moreover, the industrial, biomedical and academic requests for AM for LCDDS have been continually rising, demonstrating significant marks for an extensive range of products. This chapter outlines AM approaches and their functions for LCDDS and describes AM technologies, such as recent advances in controlled drug release, as well as their processed materials and working principles. Furthermore, the benefits of 3D printing in the progressions of the LCDDS, the advantages of 4D printing, the impression of designing and material selection in these techniques are discussed. Finally, the potentials of AM approaches and their LCDD applications that designate a promising healthcare future are described.

Les imprimantes 3D existent depuis plusieurs décennies et le principe général de la fabrication additive est de déposer des couches successives de matériau afin dobtenir un volume, à partir d’un modèle défini à l’avance grâce à une interface informatique. Depuis quelques années, ces imprimantes sont utilisées dans le domaine médical : ainsi, les chirurgiens peuvent obtenir une réplique en résine d’une situation clinique afin de planifier leur geste chirurgical pour réaliser des interventions moins invasives. Par ailleurs, on peut aujourdhui imprimer certains biomatériaux synthétiques sur mesure afin dobtenir des greffons personnalisés basés sur limagerie tridimensionnelle d’un patient. Ces applications utilisent sur des imprimantes fonctionnant principalement sur le principe de la stéréolithographie (photopolymérisation sélective de résines photosensibles) ou bien du dépôt à chaud de fil fondu : ces technologies ne permettent pas dutiliser des composés biologiques tels que des cellules ou des biomolécules. Plus récemment, des imprimantes 3D dédiées à l’impression déléments biologiques (Bio-Impression) ont été développées. On distingue la Bioimpression assistée par laser, la bioimpression par jet dencre et lextrusion dhydrogels. Ces trois méthodes présentent des points communs (utilisation d’une encre biologique, modélisation du motif à imprimer et pilotage de limprimante par une interface informatique, impression couche par couche). Cependant, en fonction de la technologie utilisée, la résolution et le volume des motifs imprimés peuvent varier de façon importante. Les machines permettant d’imprimer à haute résolution ne sont habituellement pas adaptées lorsquon cherche à obtenir des volumes importants ; de la même façon, lorsqu’une technologie permet d’imprimer des volumes importants, il est souvent difficile dobtenir de hautes résolutions dimpressions. De ce fait, on doit parfois combiner plusieurs technologies pour produire certains assemblages complexes. Ainsi, il est primordial de définir finement ses objectifs avant de choisir une technologie de bioimpression. Les applications des imprimantes 3D de tissus biologiques (Bio-imprimantes) sont toutes dans le champ de lingénierie tissulaire et aujourdhui presque exclusivement dans le domaine de la recherche. Les méthodes permettant d’imprimer à haute résolution trouvent des applications principalement en biologie cellulaire lorsquon cherche par exemple àé valuer les capacités de communication de plusieurs types cellulaires : en effet, il est possible de créer des motifs réguliers en imprimant des gouttes de bioencre contenant chacune quelques cellules avec la technologie laser. Par ailleurs, d’autres technologies basées sur lextrusion permettent de manipuler des amas cellulaires (sphéroïdes) et de les organiser entre eux, ce qui peut trouver des applications dans le domaine de la cancérologie. En combinant les technologies, on peut aujourdhui mettre en place des modèles d’étude pharmacologiques qui pourraient à terme se substituer à certaines expérimentations animales et ouvrir la voie à certaines thérapies ciblées. Enfin, la fabrication dorganes par bioimpression (« Organ Printing ») reste aujourdhui du domaine de la science fiction, même si quelques équipes travaillent sur cet aspect. Les imprimantes 3D biologiques apportent donc de nouveaux outils pour le chercheur dans de nombreuses applications en biologie et en médecine régénératrice. Le choix de la méthode la plus adaptée à L’objectif de L’étude est primordial afin dutiliser au mieux ces technologies.

Being a comparably new technology, plasma actuation as a method to influence the flow in turbomachines has been investigated with a lot of effort in the past few years. Most of these investigations related to turbomachinery applications were carried out numerically using extensions to various RANS-codes and showed rather good improvements of the flow, particularly when using plasma actuators to suppress separations. Although most of these works gave a good impression of the capabilities of plasma actuators a comprehensive model of plasma actuation accounting for the impact of local static pressure, local temperature and the velocity of the flow passing the actuator was not presented yet. In this paper an extension to the proven and well validated RANS CFD code TRACE is presented which is able to model the influence of plasma actuation dependent on the local flow properties, i.e. dependent on the local static pressure, static temperature and Mach-number. This model extends the work of Lemire et al. [1] in a way that a comprehensive calibration based on open data is possible. In this paper, first the calibration is described followed by a validation in order to ensure that the model works correctly under different boundary conditions. The work is concluded by performing a numerical study applying a plasma actuator on different stator vanes along a generic high pressure compressor. Using this example the benefits of the extension to Lemire et al. [1], featuring the calibration for local static pressure, static temperature and Mach-number is explained and their impact on the potential of plasma actuation to suppress trailing edge separations is discussed.

ABSTRACT: The magnitude and orientation of the in-situ stresses are greatly impacted in areas where the ground elevation changes dramatically within the field boundaries. The stress model for XGS field, located in onshore China, is constrained using a comprehensive workflow starting from analyzing the wellbore scaled data to a full field finite element numerical model. The well data from 14 offset wells are used to constrain the magnitude and orientation of the principal stresses in the XGS field. Because of the significant difference in the ground elevation of the offset wells, the calculated in-situ stresses are associated with some level of errors in the 1D models. This is corrected to some extend by calculating the stresses using a 3D modeling approach. Subsequently, a 4D finite element numerical model is used to capture the impact of the complexities in geological structure and high topography changes in XGS field. The findings from the 4D model show that the state of stresses in the shallow sections within the high topography structure tend to be under normal stress regime which gradually changes to strike-slip stress regime in the deeper section. 1. INTRODUCTION The XGS underground gas storage facility currently operates in a depleted gas reservoir located in the Sichuan province, Southwest China. The facilities are constructed during the second half of 2011 and cushion gas injection started in June 2013. Located in a high topography and high tectonic stress region, the geological setting of the XGS field is structurally complex and highly faulted (Li et al., 2021). Because the field is located under a high topography structure (Fig 1), the magnitude and orientation of the in-situ stresses are greatly impacted. A comprehensive approach was used to capture the complexities in the stress model withing the XGS field. For this purpose, first the stress magnitudes and orientations are modeled using the wellbore scaled events from 14 main offset wells. These 1D well-centric models are then upscaled to the entire field using 3D static modeling approaches. Subsequently, a 4D numerical model is used to initialize the stresses to capture the impact of the complexities in geological structure and high topography changes in XGS field. Similar workflows were used to conduct 4D models by Fang et al. (2014) and Younessi et al. (2018).

ABSTRACT MicroCT imaging is performed before and after confined compression testing on a minicore of Boise sandstone in order to extract quantitative information regarding the microstructural controls on compaction initiation and distribution, with the ultimate goal of formulating compressibility predictions at in situ conditions. In contrast with traditional compaction studies, our analysis focuses on local statistics among regions of a given sample as opposed to global statistics in a sample set. The original workflow includes a segmentation strategy and the definition of a series of metrics that are evaluated throughout the entire image volumes before and after testing. The results suggest that local porosity and sorting are the main controls on local strength, whereas neighborhoods with larger mean grain size do not appear to be more prone to yielding. This is consistent with previous findings on confined comminution which emphasize the tendency of grain size distributions to become self-similar through the elimination of same size neighbors at all scales. INTRODUCTION The limited ability to predict the onset and development of compaction at the pore scale in high porosity reservoir rocks undergoing depletion represents a substantial barrier to the optimization of appraisal and production planning. Compaction may be potentially beneficial as a pressure support mechanism but can also be a hindrance to overall flow properties through reservoir compartmentalization and fines production/migration. This topic has been the focus of many studies both within industry and academia (Fatt, 1958; Zhang et al., 1990a; Schutjens et al., 1998; Wong and Baud, 1999; Olsson et al., 2002). Beyond conventional reservoir operations, better understanding of the mechanical behavior of confined granular aggregates is of interest in many other subsurface applications from 4D seismic interpretation to storage and subsidence, but also across industries in environmental and civil engineering domains. As a powerful extension of traditional microscopy work, non-destructive X-ray CT imaging has been enabling investigations that were not previously possible. An example is the in-situ monitoring of 3D microstructural changes occurring in materials under active loading, with the continuous introduction of ever more sophisticated setups (e.g. Renard et al., 2016; Voltolini et al., 2019; Shahin et al., 2022; Francois et al., 2022).

Este resumo relata a experiência de ensino e aprendizagem na disciplina optativa ‘Tecnologias avançadas para Gestão das Construções’ do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal da Bahia ofertada no primeiro semestre de 2022. A disciplina, de 51 horas-aula, é dividida em três módulos: BIM para Gestão das Construções, Fundamentos da Construção 4.0 e Tecnologias da Construção 4.0. Este relato contempla a experiência do primeiro módulo de 20 horas dedicado ao desenvolvimento e/ou aprimoramento de conhecimento conceitual de BIM, competências BIM individuais técnicas e funcionais (SUCCAR; SHER; WILLIAMS, 2013). Este módulo contempla os seguintes conteúdos: Fundamentos BIM, Plano de Execução BIM (PEB), Modelagem 3D, BIM para orçamento de obras, BIM para planejamento de obras e Sinergia BIM & Lean Construction. As metodologias de ensino e aprendizagem adotadas neste módulo são: sala de aula invertida (leitura prévia de referências indicadas semanalmente, produção de resumos e discussão em sala de aula) e Team-based Learning ou Aprendizagem baseada em times (MICHAELSEN; SWEET, 2011). A disciplina contou com a participação de seis discentes. No início do semestre o docente aplicou um questionário de diagnóstico da turma no qual os discentes indicaram o nível atual de suas competências técnicas (habilidades individuais necessárias para gerar entregáveis entre disciplinas e especialidades) e funcionais (habilidades não técnicas necessárias para iniciar, gerenciar e entregar projetos) em BIM. Relativo às competências técnicas, dois discentes indicaram não possuir nenhuma, dois indicaram ter nível básico (compreensão dos fundamentos e aplicação prática inicial) e dois indicaram nível intermediário (sólida compreensão conceitual e alguma aplicação prática). Em relação às competências funcionais, um discente indicou não ter qualquer competência, três indicaram nível básico e dois nível intermediário. O trabalho prático consiste no desenvolvimento colaborativo de um condomínio horizontal no nível de estudo preliminar em BIM. Os entregáveis foram o PEB do empreendimento, modelo BIM (em formato .rvt e .ifc) do empreendimento, orçamento e simulação 4D do empreendimento. A partir dessa atividade, tem-se que o uso do BIM na categoria I (geral) (BIM EXCELLENCE, 2017) contemplado nessa experiência didática foi a modelagem de arquitetura. Relativo aos usos na categoria II (domínios específicos) (BIM EXCELLENCE, 2017), os usos contemplados foram projeto autoral, estimativa de custos e planejamento da construção. Os discentes integraram um único time para desenvolvimento do trabalho prático. A condução do trabalho se deu em paralelo as demais aulas do primeiro módulo. Com o edital em mãos, o time se organizou para definição das funções a serem desempenhadas por cada um, sendo definida a BIM Manager e os integrantes das equipes de modelagem, orçamento e planejamento. Dado o número reduzido de integrantes, alguns deles desempenharam mais de uma função. O desenvolvimento do trabalho se deu a partir do uso de licenças educacionais dos seguintes softwares: Plannerly para planejamento, gestão e conformidade BIM com a ISO 19650, Autodesk Revit® 2022 para modelagem de arquitetura e extração de quantitativos do modelo, OrçaFascio para elaboração do orçamento e Agilean para construção da linha de balanço (planejamento da obra). O desenvolvimento do modelo BIM se deu a partir de capacitação por meio de vídeo tutoriais do Autodesk Revit® e tutoria presencial e remota de um estudante de graduação em Arquitetura e Urbanismo e um estudante de graduação em Engenharia Civil. Estes estudantes são membros do projeto de extensão “Laboratório de Práticas em BIM da UFBA” (SILVA et al., 2019) e esclareceram dúvidas relativas à modelagem 3D. A etapa de planejamento contou com vídeo tutoriais do Agilean e uma apresentação da gerente de sucesso de cliente da Aval Engenharia para introdução às funcionalidades do Agilean. Para a realização do orçamento, não foi necessário apoio externo, uma vez que um dos discentes já possuía conhecimento prévio do OrçaFascio. Durante a realização do trabalho, houve dois encontros de progresso com o docente para esclarecimentos de dúvidas e feedback de resultados parciais. Houve também um encontro para apresentação parcial do trabalho no qual o docente fez sugestões para refinamento dos entregáveis e da apresentação final. O trabalho foi desenvolvido ao longo de oito semanas. A apresentação final, em formato de vídeo de dez minutos, contou com uma banca formada pelo docente responsável da disciplina, dois docentes do curso de Engenharia Civil e uma docente do curso de Arquitetura e Urbanismo. O vídeo ilustrou os entregáveis do projeto e as lições aprendidas em todo o processo. Ao término da disciplina, o docente aplicou um questionário online para identificar a percepção dos discentes sobre o nível de confiança nas competências BIM individuais exploradas no trabalho prático. No questionário foi utilizada a escala de Likert de sete pontos (JOSHI et al., 2015), em que ‘1’ indica que o discente se considera muito inseguro para performar essa competência, enquanto '7' indica que o discente está muito confiante na aplicação. Dentre as quinze competências analisadas, os discentes se sentiram mais confiantes nas seguintes competências: "Desenvolver/utilizar um registro de habilidades, um diário de treinamento ou similar para acompanhar e registrar habilidades existentes e recém adquiridas" (valor médio igual a ‘6’), “Gerar ou customizar um PEB de acordo com exigências específicas de um projeto BIM colaborativo” (‘5,8’) e “Usar um PEB ou similar para facilitar o processo de colaboração do projeto (‘5,8’)”. Entre as competências que os discentes consideraram ter menor confiança foram: “Usar extensões de softwares (plug-ins) dentro da ferramenta BIM principal” (‘2,6’), “Usar um ou mais software BIM em projetos de uma disciplina (arquitetura, estrutura, etc.)” (‘3,2’) e “Preparar um modelo BIM que possa ser ligado ou vinculado a um cronograma de construção” (‘3,2’). A partir da experiência, percebe-se que a oferta de disciplina teórico-prática sobre BIM na pós-graduação stricto sensu permite a aquisição de conhecimento teórico a partir de leitura e discussões em sala de aula de artigos científicos e potencializa o desenvolvimento de competências BIM individuais atualmente demandadas pela indústria.