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Responsable(s) Vladimir Brailovski

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École de technologie supérieure
Département de génie mécanique
Responsable(s) de cours : Vladimir Brailovski


PLAN DE COURS

Automne 2018
MEC627 : Technologies de fabrication additive (3 crédits)



Préalables
Programme(s) : 7684
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    MEC200    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 66,7 % 33,3 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
À la fin du cours, l’étudiant sera en mesure :
• d’effectuer une veille technologique sur la fabrication additive;
• de comparer différents procédés de fabrication additive;
• de fabriquer un prototype en utilisant un procédé de fabrication additive;
• de recommander un procédé de fabrication additive qui tienne compte de l’usage du prototype et de contraintes telles le coût, les délais, la précision, etc.


Rôle d'un prototype dans le cadre du développement d'un produit. Procédés de fabrication additive classés selon la norme en vigueur. Équipements, matériaux, coûts reliés à l'utilisation. Considérations informatiques : transfert de données et formats de fichiers, logiciels spécialisés et normes en vigueur. Outillage rapide : accélération de la conception et de la fabrication de l'outillage utilisé dans la mise en forme grâce aux procédés classiques : moulage par modèle perdu, moulage au sable, moulage par injection, injection plastique, moulage par transfert, lamination, etc

Séances de laboratoire portant sur la veille technologique, la conception de règles guidant le choix d'un procédé



Objectifs du cours

Il s’agit d’un cours d’introduction dans le domaine des technologies de fabrication additive (FA). La FA est une méthode de fabrication par ajout de matière de composants ou d’outillage en métal, en polymère, en céramique ou en composite directement à partir d’un fichier numérique et dans une forme presque-finale, ce qui augmente les performances, réduit les délais de commercialisation et diminue l’empreinte écologique.

Les objectifs spécifiques de ce cours visent l’acquisition des connaissances permettant la sélection de la technologie appropriée et l’utilisation efficace de la technologie par l'ingénieur-concepteur. Les étudiants ayant suivi le cours seront au fait des avantages et des limitations des technologies existantes de la FA et seront ainsi en mesure de contribuer au développement des nouveaux produits et des nouvelles technologies de la FA.

 

La matière du cours peut être regroupée en 3 parties principales :

CONCEPTION

Le changement de paradigme dans le développement de produit grâce à l’avènement de la FA. Les technologies les plus utilisées, leurs forces et limitations. Les matériaux disponibles et les applications courantes. Les systèmes commerciaux, leur comparaison. La normalisation (ASTM, ISO) et les aspects légaux.

Ingénierie inverse et reconstruction 3D. Création des fichiers de représentation géométrique (STL\FA) à partir de scans 3D (laser, rayons X): exigences, problématiques, solutions.

Optimisation de forme et de structure : topologique, topographique, topométrique (logiciels commerciaux). Conception pour la FA : orientation, supports, surépaisseurs.

MATÉRIAUX ET TECHNOLOGIES

Matériaux métalliques leur structure et propriétés. Aspects métallurgiques de consolidation des poudres métalliques par frittage et fusion et leur impact sur la microstructure et les propriétés de service

Matériaux polymères, leur structure et propriétés. Aspects physico-chimiques de consolidation des polymères par fusion et leur impact sur les propriétés de service.

Matériaux céramiques, leur structure et propriétés. Aspects physico-chimiques de consolidation des céramiques par l’impression 3D et leur impact sur les propriétés de service.

CONTROLE DE QUALITÉ

Métrologie industrielle, incluant le contrôle de défauts spécifiques à la fabrication additive;

Microstructure et les techniques principale d’analyse microstructurale

Propriétés de service et les méthodes de leur évaluation.

Tout au long du cours, on montrera, par différentes études des cas, comme le développement d’un implant personnalisé ou l’optimisation structurale d’un composant mécanique, le potentiel des technologies de la FA ainsi que les défis liés à sa réalisation.

 




Stratégies pédagogiques
  • Enseignement magistral (13 X 3h = 39h) :
  • Travaux pratiques et laboratoires (12 X 2h = 24h) dont :

Laboratoires (18h)

  • Conception (8h) : a) Reconstruction géométrique à l’aide d’un scanneur laser 3D; b) Optimisation topologique à l’aide d’un logiciel commercial
  • Matériaux et technologies (6h) : Conception, fabrication additive et utilisation d’outillage pour les procédés de thermoformage et d’infusion sous renfort
  • Contrôle de qualité (4h) : a) Analyse métrologique des pièces fabriquées (scan 3D); b) Mesures comparatives des propriétés viscoélastiques de composants fabriqués par dépôt de fil en fusion (FDM) et extrusion

Travaux pratiques et contrôle de connaissances (6h) : a) travail supervisé sur les rapports des laboratoires (4h); c) examen Intra (2h);

Chaque étudiant doit consacrer environ 3h/semaine de travail personnel pour réviser la théorie, rédiger les rapports de travaux dirigés, acquérir les connaissances requises et préparer les rapports des laboratoires.




Utilisation d’appareils électroniques

Lors des examens, seul l'usage de la calculatrice est permis.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Vendredi 15:30 - 17:30 Travaux pratiques et laboratoire



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Vladimir Brailovski Activité de cours Vladimir.Brailovski@etsmtl.ca A-1910



Cours

Le cours se déroulera sur une durée de 13 semaines. Le contenu de chacune des séances de cours est présenté au tableau suivant :

 

Semaine Contenu
Cours 1

Introduction (plan de cours, objectifs, travaux). Développement de produit : design direct versus ingénierie inverse.

Rôle de prototypes.Techniques de l’ingénierie inverse et reconstruction 3D.

Cours 2

Matériaux-procédés-structure-propriétés de service de composants mécaniques

Cours 3

Technologies de FA, systèmes commerciaux, matériaux et applications. Normalisation.

Cours 4

Optimisation de forme et de structure : topologique, topographique, topométrique

Cours 5

Matériaux métalliques, leur structure et propriétés. Interaction laser-matériaux métalliques. Influence des paramètres de consolidation laser (puissance et paramètres du parcours du faisceau) sur la microstructure des métaux et alliages métalliques, contraintes résiduelles et défauts.

Cours 6

Post-traitements de volume et de surface de composants métalliques

Cours 7

Matériaux polymères, leur structure et propriétés. FA des polymères

Cours 8

Matériaux céramiques, leur structure et propriétés. FA des céramiques

Cours 9

Contrôle de qualité de composants fabriqués: géométrie, défauts de fabrication et propriétés de service

Cours 10

Analyse économique et empreinte écologique des technologies de la FA

Cours 11

Fabrication additive dans le domaine de transport

Cours 12 Fabrication additive en biologie et médicine
Cours 13 Études de cas, défis et perspectives de la fabrication additive

 

Note : L'ordre du traitement du contenu est sujet à changement.




Laboratoires et travaux pratiques

Les TP se dérouleront sur une durée de 12 semaines. Le contenu de chacune des séances de TP est présenté au tableau suivant :

 

Semaine Contenu
Labo 1.1

Reconstruction géométrique : exposé du chargé de laboratoire et digitalisation

Labo 1.2 Reconstruction géométrique : traitement des données obtenues : du nuage des points jusqu’au modèle 3D
Labo 2 Mesures des propriétés viscoélastiques (FDM versus extrusion)
Labo 3.1 Optimisation topologique: exposé du chargé de laboratoire et exercice
Labo 3.2

Optimisation topologique : travail individuel et en équipe

T.P. 1

Travail supervisé sur les rapports de laboratoire

TP 2 Examen INTRA
Labo 4.1 Outillage pour la mise en forme des plastiques : conception d’outillage
Labo 4.2 Outillage pour la mise en forme des plastiques : infusion d’une pièce
Labo 4.3 Outillage pour la mise en forme des plastiques : thermoformage d’une pièce
Labo 5 Analyse métrologique des pièces fabriquées
TP 3 Conférence invitée

 




Utilisation d'outils d'ingénierie

Les logiciels suivants seront utilisés durant le cours :

  • Logiciel de conception et d'optimisation assistées par ordinateur 3D (CATIA, INSPIRE)
  • Logiciels Insight, GradCAD Print, Preform, VX Elements



Évaluation

                                                                    

Examen intra :   20%
Examen final :   30 %
Rapports des laboratoires : 1 (10%), 2 (10%), 3 (10%), 4 (15%), 5 (5%) :   50 %

 

 




Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Une pénalité de 20 % sera appliquée à chaque journée de retard pour la remise des travaux associés à l'activité de Veille  (1ère version du rapport, critique constructive et version finale du rapport).

 

La politique générale de l'École, décrite ci-dessus, s'applique pour les autres travaux.




Absence à un examen
• Pour les départements à l'exception du SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

• Pour SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence auprès de son enseignant. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Il n'y a pas de documentation obligatoire.




Ouvrages de références

Il n'y a pas de référence obligatoire.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site web du cours  (Moodle) : http://ena.etsmtl.ca




Autres informations

MEC627 - Calendrier du cours – Automne 2018

Cours : lundi 8h30-12h00, B-3432; TP/LABO : vendredi 15h30-17h30 (A-2172 et A-1226)

 

  Lundi 8h30-12h00 Mardi Mercredi Jeudi Vendredi 15h30- 17h30 S. D.

i

 

3 septembre

Fête du travail

 

4 septembre

Début

5 sept.

 

6 sept.

Activités

 

 

7 septembre

 

8

9

ii

10 septembre

Séance 1 : Développement de produit : design direct versus ingénierie inverse

11 septembre

 

12 sept.

 

13 sept.

 

14 septembre

Labo 1.1 : Reconstruction géométrique

15

16

iii

17 septembre

Séance 2 : Matériaux-procédés-propriétés de service

18 septembre

 

19 sept.

 

20 sept.

21 septembre

Labo 1.2 : Reconstruction géométrique

22

23

iv

24 septembre

Séance 3 : Technologies de la FA, systèmes commerciaux, matériaux et applications. Normalisation

25 septembre

 

26 sept.

 

27 sept.

 

28 septembre

Labo 2 : Mesures des propriétés viscoélastiques

29

30

v

1 octobre

Séance 4 : Optimisation de forme et de structure

2 octobre

 

3 oct.

 

4 oct.

 

5 octobre

Labo 3.1 : Optimisation topologique

6

7

vi

8 octobre

Action de grâce

9 octobre

Séance 5 : FA des métaux

10 oct.

 

11 oct.

 

12 octobre

Labo 3.2 : Optimisation topologique

13

14

vii

15 octobre

Séance 6 : Post-traitements de volume et de surface

16 octobre

 

17 oct.

 

18 oct.

 

19 octobre

TP 1 : Travail supervisé sur les rapports de laboratoire

20

21

viii

22 octobre

Séance 7 : FA des polymères par fusion ou photo-polymérisation

23 octobre

 

24 oct.

 

25 oct.

26 octobre

TP 2 : Examen INTRA

27

28

 

ix

29 octobre

Séance 8 : FA des céramiques

30 octobre

 

31 oct.

Horaire du jeudi

1 nov.

Congé

2 novembre

Congé

3

4

x

5 novembre

Séance 9 : Contrôle de qualité de composants fabriqués

6 novembre

 

7 nov.

 

8 nov.

 

9 novembre

Labo 4.1 : Outillage (conception)

10

11

xi

12 novembre

Séance 10 : Analyse économique et écologique des technologies de FA

13 novembre

 

 

14 nov.

 

15 nov.

 

16 novembre

Labo 4.2 : Outillage pour thermoformage

17

18

xii

19 novembre

Séance 11 : Fabrication additive dans le domaine de transport

20 novembre

 

 

21 nov.

 

22 nov.

 

23 novembre

Labo 4.3 : Ouillage pour infusion

24

25

 

xiii

26 novembre

Séance 12 : Fabrication additive en biologie et médicine

27 novembre

Horaire du lundi

28 nov.

 

29 nov.

 

30 novembre

Labo 5 : Analyse métrologique

 

1

2

xiv

3 décembre

Séance 13 : Études de cas, défis et perspectives de FA

4 décembre

5 déc.

 

6 déc.

 

7 décembre

TP 3 : Conférence

8

EX

9

EX