Soutenance publique de thèse de Laurent Terrenoir

Pour obtenir le grade de docteur de l’Université de Bordeaux

Spécialité : Automatique, productique, signal et image, ingénierie cognitique

Lieu : Amphi MARI, ESTIA, 92 Allée Théodore Monod, 64210 Bidart

 La soutenance sera diffusée en direct sur la chaîne YouTube d’ESTIA :

https://youtube.com/live/vn3haeJPi2I

Title :

A decision support model to choose the WAAM process parameters considering both mechanical and sustainable performance criteria

Sujet :

Modèle d’aide à la décision pour le choix des paramètres de fabrication du procédé WAAM : prise en compte des critères de performances mécaniques et industrielles durables

Jury

Résumé

Les procédés de fabrication additive métallique de dépôt sous énergie concentrée (Directed Energy Deposition - DED) sont encore peu matures malgré les nombreux travaux de recherche menés à leur sujet dans les dernières années. Pour contribuer à l’intégration industrielle des procédés DED, la maitrise des performances mécaniques et industrielles durables est impérative. Ces travaux de thèse proposent un cadre méthodologique outillé pour faciliter la mise en œuvre de ces procédés via le choix de paramètres de fabrication pertinents.

La première étape est le développement d’un modèle d’évaluation de la maturité pour supporter le choix d’une technologie DED pour un cas d’application envisagé. Puis un modèle de performances est défini et appliqué pour le cas d’étude choisi. Il s’agit du procédé WAAM-CMT pour la fabrication d’une pièce en acier 316L. Le modèle prédictif développé permet de lier les performances mécaniques et industrielles durables (force maximale admissible, précision dimensionnelle, temps de fabrication, coût de fabrication et éco-score) aux paramètres de fabrication les plus influents : la vitesse d’avance de fil et la vitesse de déplacement du robot. L’application de ce modèle met en lumière la divergence des paramètres de fabrication à choisir pour obtenir les performances optimales. La dernière étape du cadre de référence proposé présente le développement d’un modèle d’aide à la décision permettant le choix des paramètres de fabrication selon les critères de performances ciblés.

Ainsi, ces travaux contribuent à l’industrialisation des procédés DED, en présentant un cadre méthodologique à étendre à d’autres applications. Dans le cadre de cette thèse, le choix des paramètres optimaux au vu des performances mécaniques et industrielles durables a été investigué pour la fabrication d’une pièce en WAAM en acier 316L.

Abstract

The metal additive manufacturing processes of Directed Energy Deposition (DED) are still not very mature, despite the global research effort focused on it in recent years. To contribute to the industrial integration of DED processes, it is imperative to control the mechanical quality of the produced parts and the sustainability of the manufacturing process. This thesis proposes a methodological framework to facilitate the implementation of these technologies by selecting relevant manufacturing parameters. The first step involves developing a maturity assessment model to support the selection of a DED technology for a specific use case. Subsequently, a performance model is developed for the chosen case study, the Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) of a 316L stainless steel part. The developed predictive model establishes the analytics relations between mechanical and sustainable performance (such as load bearing force, dimensional accuracy, manufacturing time, cost, and eco-score) and the studied WAAM process parameters, namely, wire feed speed and travel speed. This model highlights the conflicts that arise between the analyzed performances when choosing the manufacturing parameters. To address this issue, the proposed framework's final step presents the implementation of a decision support model that enables the selection of manufacturing parameters based on the decision maker's prioritization of performance factors. Thus, this work contributes to the industrial development of DED processes by presenting a methodological framework that can be extended to other applications. In our work, this framework allowed the selection of optimal parameters considering mechanical and sustainable performance for WAAM in 316L steel.

Mots-clés

DED, WAAM, indicateurs de performances, durabilité, maturité industrielle, aide à la décision, comportement mécanique 

Keywords

DED, performance indicators, industrial maturity, decision support, WAAM, mechanical behavior , sustainability

Laboratoire d’accueil 

ESTIA-Recherche

École doctorale

Sciences Physiques et de l’Ingénieur (ED SPI) de l’Université de Bordeaux

Remerciements

Ces travaux de recherche ont été financés par la communauté d’agglomération Pays-Basque (CAPB). Ils ont également bénéficié du soutien de l’université de Bordeaux pour la mobilité académique.