Il s’agit d’un cours d’introduction dans le domaine des technologies de fabrication additive (FA). 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 FA et seront ainsi en mesure de contribuer au développement des nouveaux produits et des nouvelles technologies de 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 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 FA : orientation, supports, surépaisseurs.

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 principales 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.

• Enseignement magistral (13 X 3h = 39h) :

• Travaux pratiques et laboratoires (12 X 2h = 24h) dont :

LABORATOIRES (20h)

• Conception (10h) : a) Reconstruction géométrique à l’aide d’un scanneur laser 3D; b) Conception et vérification de performances d’une pièce FA.
• Matériaux et technologies (6h) : a) Sélection de composants pour FA; b) Performances du procédé FDM; c) Étapes préparatoires pour FA métallique
• Démonstration des technologies de FA (4h) : selective laser sintering (SLS), continious filament fabrication (CFF) et stereolithography (STL)

TRAVAUX PRATIQUES et contrôle de connaissances (4h) : a) travail supervisé sur les projets de session (2h); b) 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.

• Logiciel de calculs par éléments finis (ANSYS)
• Logiciels de conception assistées par ordinateur (CATIA)
• Logiciels AM : Magics, Ultimaker Cura
• Logiciel scan 3D

Il n’y a pas de référence obligatoire.

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MEC627 - Calendrier du cours – Automne 2024

COURS: Mardi 13h30-17h00 (à définir); LABO: Jeudi 15h30-17h30 (A-1222, A-2172)

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