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Méthodologie de prise en compte des incertitudes et des interactions des caractéristiques produit/procédé. Application aux procédés de fabrication additive
This thesis aims to the development and implementation of a bidirectional design methodology for Additive Manufacturing (AM) taking into account tolerances and the interactions of the product/process characteristics early in the design process. The achievement of this objective requires a specific design methodology for these processes that takes into account the tolerances and ensures a compromise between the characteristics of the product to be designed and the chosen parameters of the manufacturing process and the machine.To this end, we have proposed a methodology that permits to address these issues while guiding the designer in his work, and validating, step by step, the choices made by the latter against the constraints imposed by the manufacturer.The starting point is the set of specifications on the basis of which a choice of the material and the process as well as the generation of the initial geometry is made. The next step is to define the optimal manufacturing parameters. Thanks to the mathematical models we have proposed for the modeling of the deviation in cylindrical and prismatic parts, and through tests on parts of well-chosen geometries, according to the case, the occurred deviation could be evaluated and compensated, in order to realize the required tolerances.Two cases studies are included in this work; the first consists of a multi-optimization approach that has as a purpose to choose the optimal manufacturing parameters for a given application, and the second aims to validate the mathematical models proposed for the cylindrical and prismatic shapes.The proposed methodology has the major advantage of being bidirectional, in an integrated design-manufacturing approach. This makes it possible to design a product taking into account the manufacturing constraints, and to validate the choices of the process and the machine in light of the specifications required. Another very important advantage is the evaluation of the deviation in order to compensate it and achieve the required tolerances, which constitute a big concrete step in the way of integrating tolerances early in the design process for AM technology.Cette thèse a pour objectif l’élaboration et la mise en œuvre d’une nouvelle méthodologie de conception bidirectionnelle destinée à la Fabrication Additive (FA) prenant en compte les interactions des caractéristiques produit/procédé le plus tôt possible lors de la phase de conception. L’achèvement de tel objectif nécessite de passer à travers une méthodologie de conception spécifique à des procédés de fabrication tenant comptedes tolérancements et veillant à trouver un compromis entre les caractéristiques du produit à concevoir, les paramètres du procédé, et de la machine à choisir pour la fabrication. A cette finalité, nous avons proposé une méthodologie permettant de répondre à ces problématiques tout en guidant le concepteur dans son travail, et en validant, étape par étape, les choix pris par ce dernier face aux contraintes imposées par le fabricant. Le point de départ est les exigences du cahier des charges (CDC) sur la base desquelles le choix du matériau et du procédé ainsi que la génération de la géométrie initiale sont faits. L’étape qui suit consiste à définir les paramètres de fabrication optimale, puis, grâce aux modèlesmathématiques que nous avons proposés pour la modélisation de la déviation dans les pièces cylindriques et prismatiques, et à travers des tests sur des pièces de géométries bien choisies selon le cas, on pourra évaluer la déviation survenue et la compenser, pour pouvoir arriver aux tolérancements requis.Deux cas d’études sont inclus dans ce travail ; le premier consiste en l’application d’une méthode de multi-optimisation pour pouvoir choisir les paramètres de fabrication optimale pour une application donnée, et la deuxième a pour but la validation des modèles mathématiques proposés pour les formes géométriques considérées. La méthodologie proposée a le majeur avantage d’être bidirectionnelle, dans une démarche d’intégration conception-fabrication. Ceci permet de concevoir un produit en prenant en compte les contraintes imposées par la fabrication, et de valider les choix du procédé et de la machine face aux exigences du CDC. Autre avantage très important est l’évaluation de la déviation pour la compenser afin de pouvoir réaliser les tolérances requises, ce qui constitue un grand pas concret dans la voie d’intégration des tolérancements au plus tôt dans le processus de conception pour la FA