Procédé de fabrication additive par dépôt de fil fondu : modèle, méthodes et stratégies pour la correction de défaut de pièce mécanique

Abstract

La fabrication additive métallique regroupe un ensemble de procédés de fabrication, notamment le procédé de dépôt par fusion laser de fil, LMD-w en anglais. Grâce à ces procédés, il est possible de fabriquer, de corriger ou d’ajouter de nouvelles fonctions aux pièces mécaniques. Dans le cadre de nos travaux de recherche nous avons choisi de nous concentrer sur la correction par fabrication additive métallique de défauts de pièce mécanique. L’objectif de cette recherche est l’aide au choix de la paramétrie machine adaptée à un problème de correction de pièce par ajout de matière. Pour cela nous avons développé un modèle de comportement intégrant la complexité de mise en œuvre du procédé LMD-w liée à des phénomènes multiphysiques et multiéchelles. Pour la construction de ce modèle , nous avons menés trois campagnes d’expérimentations consistant à fabriquer des cordons - géométrie élémentaire de fabrication additive - puis de les analyser à l’aide d’un instrument optique antérieurement validé. Ce modèle a permis d’établir des relations entre les paramètres d’entrée étudiés - puissance laser, vitesse d’avance de fil, vitesse de déplacement de l’outil- et les sorties géométriques-hauteur de cordon et de dilution, largeur de cordon et de dilution, angle de contact et déplacement du substrat -. Dès lors, un modèle de connaissance a été développé. Il est composé d’un réseau de neurones et d’un modèle de simulation numérique du procédé LMD-w. Ces deux sous-modèles communiquent entre eux grâce à la génération d’un maillage de la géométrie à simuler, en sortie de réseau de neurones. Enfin pour compléter notre proposition d’aide au choix de paramétrie machine adaptée à un problème de correction, nous avons développé un algorithme d’optimisation reposant sur le principe de dominance au sens de Pareto. En sortie de cet algorithme, les données sont visualisées sur un graphique interactif le « parallel coordinates plot ». L’ensemble de nos travaux permet ainsi de simuler des solutions optimales de quatre stratégies de correction de pièces mécaniques avec le procédé LMD-w, d’explorer l’espace de conception constitué de ces solutions optimales et de sélectionner une solution dite « préférée » à l’aide d’une visualisation interactive des espaces de performance et de décision.