Design for additive manufacturing: Review and framework proposal

Additive manufacturing (AM) technologies have seen fast growth in the last few decades. AM needs the implementation of new methods in design, fabrication, and delivery to end-users. Hence, AM techniques have given great flexibility to designers as the design of complex components and highly customized products are no longer binding from a manufacturability point of view. In addition to high material variety, this allows multi-material and variable mechanical characteristics of product manufacturing. This review paper addresses the design for additive manufacturing (DfAM) rules, guidelines, and tools to guide the designer to take advantage of the opportunities provided by AM whether in the early design stages (EDS) or in the later phase using computer-aided design (CAD) tools. It discusses issues related to the design for AM and proposes a DfAM framework applied in the design for the additive manufacturing process

COMPUTER AIDED TOLERANCING BASED ON ANALYSIS AND SYNTHETIZES OF TOLERANCES METHOD

International audienceThe tolerancing step has a great importance in the design process. It characterises the relationship between the different sectors of the product life cycle: Design, Manufacturing and Control. We can distinguish several methods to assist the tolerancing process in the design. Based on arithmetic and statistical method, this paper presents a new approach of analysis and verification of tolerances. The chosen approach is based on the Worst Case Method as an arithmetic method and Monte Carlo method as a statistical method. In this paper, we compare these methods and we present our main approach, which is validated using an example of 1 D tolerancing

Integration of tolerances in the mechanical product process: Assembly with defects modelling.

In the digital mock-up, parts and assemblies are used in ideal configurations. In fact, tolerances are represented as annotation on the CAD model and tolerances stack-up is not considered during the optimization of mechanical system assemblability and F.E Analysis. Then, the improving of the numerical model requires consideration of tolerances in the CAD model. An approach to incorporate dimensional and geometrical tolerance in CAD model is developed. Indeed, models, that allow obtaining assemblies with defects, are realized. In a bottom-up design process (component-to-assembly), the proposed model founds components with defects allowed by tolerances. Components with defects are deduced from the combination of two model sets which are obtained by using two sub-algorithms. A first sub-algorithm incorporates dimensional tolerances in CAD model. This model founds relationships between component dimensions (driving and driven dimensions) and performs a three dimension tolerancing chain by a technique based on connected graphs. The second sub-algorithm tacks into account geometrical tolerances in CAD model. Tolerance zone is discretized by parameters deduced from deviation torsor of toleranced element. This discretization allows obtaining possible realistic configuration of the toleranced element. Then, face movements are realized to obtain components with defects. Thus, assemblies with defects can be obtained by performing various combinations between components with defects. Nevertheless, the assembly regeneration, with realistic components, requires redefining assembly mates which are initially assigned to nominal assembly. Then, a new approach to defining realistic assembly mates in the case of rigid assembly is presented

Méthode multi-objectifs et multi-critères pour la génération de modèle de simulation par simplification de modèle CAO

La simplification de la géométrie CAO est une étape de préparation du modèle CAO, qui se place en amont de la phase de simulation de comportement d'une pièce ou d'un système mécanique. Entre autres le concepteur est appelé à effectuer plusieurs calculs pour valider les solutions proposées, l'objectif de cet papier c'est de présenter une méthode, multi-objectifs et multi-critères basée sur un algorithme original pour la génération des modèles des calculs par idéalisation de modèle CAO. Une validation de la méthode sur des exemples des pièces mécaniques est également présentée

Tool for generation of analysis models by simplification of CAD model

The activity of design and mechanical analyses are in close connection. The increasing tendency to integrate these two activities, while guaranteeing the reduction of the simulation time, obliges us to carry out the analyses stage on adapted models to the objective of analyses. The latter are the results of the simplifications operations carried out on the original model. In this paper, we propose a tool for simplification of B-rep model mark, which makes it possible to generate the two models of predetermination and checking, while being based on a whole of identifying information of details that can be idealized. The developed tool is based on a hybrid method which uses two techniques: Removal of details and fusion of faces. In order to validate our tool, we have studied a set of mechanical parts, which shows the significant profit in computing times, all of them respect the precision wished for the results of simulation

Stratégie de désassemblage d'un modèle CAO basée sur le concept de « sous-assemblage »

De nos jours, suite aux exigences croissantes des clients, les produits mécaniques deviennent de plus en plus complexes. Les outils de CAO doivent être capables de suivre cette évolution et offrir par conséquent les fonctionnalités requises pour assister les concepteurs dans les choix et la validation de ces produits. Les outils de calcul par la méthode des éléments finis, les outils de simulation des mouvements sont parmi les outils d'assitance au concepteur et totalement intégrés à la CAO. Dans cet article, une méthode de génération des séquences de désassemblage (SD) des produits mécaniques est proposée afin d'aider le concepteur durant le cycle de vie des produits. Cette méthode est basée sur le concept de sous-assemblage. Ainsi, une SD du produit en des sous-assemblages est proposée. Ensuite, à chaque sous-assemblage, une SD est générée. Pour mener à bien les propositions, une solution de co-simulation Solidworks-Matlab est détaillée. Un exemple concret est présenté afin de mettre en évidence la faisabilité et l'efficacité de l'approche proposée

Intégration CAO/Calcul

Ce mémoire d'HDR présente une synthèse de mes principales activités de recherche qui jalonnent mon parcours d'enseignant - chercheur. Les travaux qui y sont présentés s'inscrivent dans le cadre général de la tendance d'intégration des applications de CAO, FAO et Calcul et s'orientent plus particulièrement vers l'intégration CAO/Calcul. En effet, depuis plus de quinze ans, cette thématique a fait l'objet de mes principales activités de recherche. J'ai débuté dans ce domaine par un stage de DEA, qui a porté sur la réalisation d'une interface entre le logiciel Pro/Engineer et le code de calcul par éléments finis MODULEF, et j'ai ensuite enchaîné par une thèse, sur l'intégration de la composante calcul dans une démarche de conception fonctionnelle intégrée. De notre point de vue, les applications de CAO et de Calcul doivent plus que jamais s'édifier sur des modèles compatibles et réactifs en vue de supporter la complexité croissante des produits et des processus de conception. L'évolution de l'environnement de conception est actuellement marquée par une participation de plus en plus forte d'acteurs dont les compétences sont variées (plusieurs outils) et souvent répartis sur des sites géographiquement éloignés (entreprise étendue). Nos travaux de recherche s'inscrivent exactement dans ce cadre et consistent à proposer et valider des modèles permettant de rehausser sensiblement le niveau d'intégration entre les applications de CAO et de Calcul en vue d'attendre une interopérabilité compatible avec les exigences actuelles

Evaluating the effect of tolerances on the functional requirements of assemblies

In order to improve digital mock-up, a tolerancing phase should be integrated in the geometric models. However, in CAD software, tolerances are represented by annotations, which are neglected as well as the tolerance impact. Thus, the system malfunction is generated. For these reasons, in this paper a tolerancing phase is integrated in the numerical model to form a realistic model, where worst case configurations of assemblies are determined from the tolerances assigned to the nominal model. The proposed model incorporates tolerances on CAD models in the case of planar face, cylindrical face and planar face with non quadratic loop. In addition, the model ability to respect the maximum material condition (MMC) and the requirement of datum priority order in the CAD models is shown. Finally, functional requirement of a linear guide mechanism is inspected by using the proposed model