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Responsable(s) Vladimir Brailovski

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Vladimir Brailovski


PLAN DE COURS

Automne 2021
MEC627 : Technologies de fabrication additive (3 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 25,0 % 75,0 %




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.

MATÉRIAUX ET TECHNOLOGIES

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.

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.

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 d’une pièce d’avion le potentiel des technologies de 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 (20h)

  • Conception (6h) : a) Reconstruction géométrique à l’aide d’un scanneur laser 3D; b) conception d’un outil de thermoformage
  • Matériaux et technologies (8h) : Performance du procédé FDM; Impression du moule de thermoformage et utilisation d’outillage pour le procédé de thermoformage 
  • Finition et contrôle de qualité (2h) : Analyse métrologique sur les pièces fabriquées;
  • Démonstration des technologies de FA (4h) : continious filament fabrication (CFF) et stereolithography (STL)

Travaux pratiques et contrôle de connaissances (4h) :

  • a) travail supervisé sur les projets de session (2h); 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

N/A




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Jeudi 13:30 - 15:30 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
01 Anatolie Timercan Travaux pratiques et laboratoire anatolie.timercan.1@etsmtl.net
01 Linh-Aurore Le Bras Travaux pratiques et laboratoire linh-aurore.le-bras.1@ens.etsmtl.ca
01 William Turnier Trottier Travaux pratiques et laboratoire william.turnier-trottier.1@ens.etsmtl.ca



Cours

Contenu des cours magistraux

Cours 1

Introduction (plan de cours, objectifs, travaux). Développement de produit : design direct vs ingénierie inverse. Rôle de prototypes. Techniques de l’ingénierie inverse et reconstruction 3D.

Cours 2

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

Cours 3

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

Cours 4

Matériaux polymères et céramiques, leur structure et propriétés. FA des polymères et des céramiques.

Cours 5

Matériaux métalliques, leur structure et propriétés. Interaction laser-matériaux métalliques. Influence des paramètres de consolidation laser 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

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

Cours 8

Analyse économique et empreinte écologique des technologies de la FA.

Cours 9

Fabrication additive dans le domaine de transport.

Cours 10

FA pour l’outillage.

Cours 11

Fabrication additive en technologies de la santé.

Cours 12

Études de cas, défis et perspectives de la fabrication additive.

Cours 13

Présentation des projets de session.

 

 




Laboratoires et travaux pratiques
  • Contenu des laboratoires

 

 

FA pour design inverse (Projet 1)

Labo 1

Reconstruction géométrique (introduction et prise de mesure)

Labo 2

Conception du masque.

Labo 3

Conception du moule de thermoformage (conception)

Labo 4

Introduction pratique dans la technologie FDM.

Labo 5

Performances d'une machine FDM.

Labo 6

Impression du moule de thermoformage.

Labo 7

Thermoformage et finition du masque.

Labo 8

Vérification de la conformité du masque.

Labo 9

Préparation du rapport sur le projet de session

Labo 10 et 11

CFF (continuous filament fabrication) et STL (steriolithography

 

 

 




Utilisation d'outils d'ingénierie
  • Logiciels de conception assistées par ordinateur (CATIA)
  • Logiciels AM : Ultimaker Cura
  • Logiciel scan 3D

 




Évaluation

Examens

  • Intra (20 %)
  • Final (30 %)

50 %

Projet de session

  • Rapport du projet ( 40 %)
  • Présentation orale ( 10 %)

50 %

    




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 14 octobre 2021



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

5% de pénalité pour chaque jour de retard.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, 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 ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » 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/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) 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).

Dispositions additionnelles

Tout étudiant ou groupe d’étudiants qui pose ou participe à un acte de plagiat ou de fraude décrit à l’article 10.2 est sujet à des sanctions pouvant aller jusqu’à l’exclusion de l’École.




Documentation obligatoire

Il n’y a pas de référence obligatoire.




Ouvrages de références

N/A




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

N/A




Autres informations

 

MEC627 - Calendrier du cours – Automne 2021

COURS: Lundi 8h30-12h00 (D-5019); LABO: jeudi 13h30-15h30 (A-1226, -2172)

Présence aux séances de laboratoires est obligatoire (toute absence doit être justifiée)

 

 

Lundi

Mardi

Mercredi

Jeudi

Vend.

 

S.

D.

i

 

30 août

Séance 1 : Développement de produit : design direct vs inverse

31 août

 

1 sept.

 

2 sept.

Labo 1 : Reconstruction géométrique (prise de mesure)

A-1226

3 sept.

 

4

5

ii

6 septembre

Fête du travail

7 sept.

 

8 sept.

 

9 sept.

Activités

10 sept.

12

13

iii

13 septembre

Labo 2 : Conception du masque A-1212

14 sept.

 

15 sept.

 

16 sept. (AT/ML)

Labo 3 : Conception moule de thermoformage; A-1226

17 sept.

19

20

iv

20 septembre

Séance 2 : Technologies de FA : changement de paradigme

21 sept.

 

22 sept.

 

23 sept. (WT)

Labo 4 : Introduction pratique FDM; A-2172

24 sept.

 

25

26

v

27 septembre

Séance 3 : Matériaux-procédés-propriétés de service

28 sept.

 

29 sept.

 

30 sept. (WT)

Séance 4 : FA plastiques, céramiques & composites

1 oct.

 

2

3

vi

4 octobre

Séance 5 : FA des métaux

5 oct.

 

6 oct.

 

7 oct. ML

Labo 5 : Performances en FDM; A-2172

8 oct.

 

9

10

vii

11 octobre

Action de Grâce

12 oct.

Séance 6 : Post-trait. métaux

13 oct.

 

14 oct. (WT)

Examen INTRA

15 oct.

 

16

17

viii

18 octobre

Séance 7 : Contrôle-Qualité

19 oct.

20 oct.

 

21 oct. (WT/ML)

Labo 6 : Impression du moule de thermoformage

22 oct.

 

23

24

 

ix

25 octobre

Séance 8 : Analyse économique et écologique des technologies de FA

26 oct.

 

27 oct.

 

28 oct.

Labo 7 : Thermoformage et finition du masque ; A-2172

29 oct.

Congé

30

31

x

1 novembre

Séance 9 : FA pour le transport

2 nov.

 

3 nov. (WT)

Labo 8 : Vérif. de la conformité; A-1226

4 nov. (AT/ML)

Congé

5 nov.

Congé

6

7

xi

novembre

Séance 11 : FA pour l’outillage

9 nov.

 

10 nov.

 

11 nov. (AT/ML)

Labo 9 : Préparation du rapport A-1226

12 nov.

 

13

14

xii

15 novembre

Séance 10 : FA en technologies de la santé

16 nov.

 

17 nov.

 

18 nov. (AT)

Labo 10 : CFF (Markforged); A-2172

19 nov.

 

20

21

 

xiii

22 novembre

Séance 12 : Études de cas, défis et perspectives de FA

23 nov.

 

24 nov.

 

25 nov. (WT/AT)

Labo 11 : SLA (Formlabs);

A-2172

26 nov.

 

27

28

xiv

29 novembre

29 novembre Séance 13 : Présentations du projet

30 nov.

 

1 déc.

 

2 déc.

 

3 déc.

--------

4

EX

5

EX

Examens finaux : du 6 au 16 décembre 2020