Soutenance de thèse de David Xu
27 octobre 2021
David Xu soutient sa thèse en Mécanique Numérique et Matériaux le 4 novembre 2021
Analyse thermomécanique du procédé de fabrication additive par dépôt de filaments de polymère fondu: Études expérimentales et numériques
David Xu a réalisé sa thèse dans l'équipe CFL sous la direction de Franck Pigeonneau. David Xu soutient sa thèse en Mécanique Numérique et Matériaux le 4 novembre 2021 devant le jury suivant :
– BOYARD Nicolas (Lab. de Thermique et Energie de Nantes, Nantes) : rapporteur
– FEREC Julien (Inst. de Rec. Dupuy de Lôme, Univ. Bretagne, Lorient) : rapporteur
– BARRES Claire (Ingiénérie des Mat. Polymères, INSA Lyon, Villeurbanne) : examinateur
– DUMONT Pierre (LaMCoS, INSA Lyon, Villeurbanne) : examinateur
– SOULESTIN Jérémie (IMT Lille-Douai, Douai) : examinateur
– TILLIER Yannick (MINES ParisTech-CEMEF, Sophia Antipolis) : examinateur
– ZHANG Yancheng (MINES ParisTech-CEMEF, Sophia Antipolis) : examinateur
– JOFFRE Thomas (CT-IPC, Bellignat) : invité
Résumé :
Cette thèse se concentre sur l’étude thermique et mécanique du procédé de fabrication additive par dépôt de filaments de polymère fondu. Ce procédé est étudié à différentes échelles. Des modèles numériques sont développés afin de simuler le procédé. Les outils numériques sont appuyés par des observations et mesures expérimentales. Cela est effectué pour avoir une idée claire des différents phénomènes intervenant lors du procédé, ainsi que pour valider les modèles numériques.
Un premier modèle se concentre sur l’écoulement de polymère fondu dans le liquéfacteur ainsi que son extrusion et son dépôt sur le substrat. Ce modèle permet d’analyser l’influence de la géométrie de la buse ainsi que des paramètres d’impressions sur la dynamique du dépôt. Un protocole expérimental est mis en place afin de mesurer la taille des cordons en fonction de ces mêmes paramètres. Une loi empirique est ainsi proposée afin de prédire la géométrie du cordon deposé.
Un second modèle est développé afin de simuler le procédé à plus grande échelle. La première étape est de simuler l’évolution thermique lors de la construction d’un mur de plusieurs centimètres de hauteur. Des mesures thermiques à l’aide thermocouples sont effectuées afin de valider le modèle numérique. Le modèle thermique est ensuite adapté pour le cas d’un polymère semi-cristallin. Le but est de pouvoir prédire la cinétique de cristallisation en fonction de la cinétique de refroidissement de la pièce. Les résultats obtenus permettent de mieux comprendre les mesures de degré de cristallinité effectuées expérimentalement. Le modèle thermique est amélioré afin de tenir compte de la déformation de la pièce lors du refroidissement. Un protocole expérimentale est développé afin d’effectuer des mesures in-situ de
la déformation de la pièce, par corrélations d’images, au cours du procédé. La combinaison d’études expérimentales et numériques devrait permettre de donner les outils nécessaires afin d’adapter les paramètres du procédés aux besoins des utilisateurs.
Simulation numérique du dépôt de plusieurs cordons lors du procédé FFF
Mots-clés : Dépôt de fil fondu, Analyse thermomécanique, Mécanique des fluides, Simulations numérique, Polymères, Cristallisation
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