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Fiche descriptive du sujet de thèse

Développement d'un modèle macroscopique pour la fabrication additive et la réparation par cold spray Développement d'un modèle macroscopique pour la fabrication additive et la réparation par cold spray

Développement d'un modèle macroscopique pour la fabrication additive et la réparation par cold spray

Macroscopic Modeling of the cold spray process for additive manufacturing and repair applications

Spécialité

Sciences et génie des matériaux

Ecole doctorale

ISMME - Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique

Directeur de thèse

CREPIN Jerôme

Co-encadrant

DI MEGLIO Florent

Unité de recherche

Centre des Matériaux

Contact
Date de validité

09/12/2023

Site Webhttp://www.mat.minesparis.psl.eu/formation/doctorat/propositions-de-sujets-de-these/
Mots-clés

Cold spray, modélisation, robotique, fabrication additive, réparation

Cold Spray, modeling, robotics,, additive manufacturing, repair

Résumé

Le projet proposé porte sur l'élaboration d'un modèle permettant de construire des trajectoires robot optimales pour obtenir la géométrie voulue, dans le cas de la fabrication d'une pièce et de la réparation d'un défaut. D'abord, il faudra produire les données expérimentales nécessaires pour ajuster les paramètres du modèle. Une série d'expérimentations en cold spray permettra la construction de cette base de données. Un modèle général à la fois représentatif des expériences et pour lequel la calibration soit automatisable sera mis au point. Les paramètres du modèle seront identifiés en fonction des matériaux et des conditions d'impact expérimentales. Une fois le modèle calibré et validé sur des cas simples, il faudra arriver à la génération des trajectoires robot par résolution du problème inverse, pour l'obtention d'une géométrie donnée.

The project focuses on the development of a model capable of generating the optimal robot trajectories to obtain a given shape, either for the manufacturing of a part or for the refurbishment of a geometrical defect. First, it will be necessary to build an experimental database, needed for calibrating the parameters of the model. A series of cold spray experiments will be conducted to this aim. Then, a general model will be developed, representative of experimental data and suitable for an automatic calibration procedure. Model parameters will be fitted for different materials and spraying conditions. Once the model will be calibrated and validated on simple cases, the problem of generating optimal robot trajectories for a given geometry, using an inverse modelling approach, will be attacked.

Contexte

Le procédé additif « cold spray » permet le dépôt de matériaux métalliques avec un haut débit massique (des dizaines de kilo par heure), ce qui le place en haut du classement des procédés additifs en termes de productivité. D'autres caractéristiques du procédé, comme la portabilité, le faible apport thermique, la bonne adhésion et la haute densité des dépôts, contribuent à l'attrait industriel du cold spray. Néanmoins, certains verrous restent à faire sauter pour ouvrir la voie à des nouvelles applications du procédé, notamment pour la réparation et pour la fabrication additive de pièces. Un de ces verrous est l'optimisation des trajectoires du robot pour la construction d'une pièce, ou pour le rechargement d'un défaut, de géométrie donnée. Le projet proposé porte sur l'élaboration d'un modèle permettant de construire des trajectoires robot optimales pour obtenir la géométrie voulue, dans le cas de la fabrication d'une pièce et de la réparation d'un défaut. Pour cela, le projet conjugue l'expertise de deux centres de l'Ecole : le MAT, pour sa connaissance profonde de la projection et pour la génération des données nécessaires à la construction du modèle par des expérimentations cold spray dédiées, et le CAS pour sa capacité à produire des modèles mathématiques.

Encadrement

Francesco Delloro
Jean-Dominique Bartout

Profil candidat

Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum). Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.

Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) :




Pour postuler : Envoyer votre dossier à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr comportant
• un curriculum vitae détaillé
• une copie de la carte d'identité ou passeport
• une lettre de motivation/projet personnel
• des relevés de notes L3, M1, M2
• 2 lettres de recommandation
• les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation
• une attestation de niveau d'anglais

: Engineer and / or Master of Science - Good level of general and scientific culture. Good level of knowledge of French (B2 level in french is required) and English. (B2 level in english is required) Good analytical, synthesis, innovation and communication skills. Qualities of adaptability and creativity. Teaching skills. Motivation for research activity. Coherent professional project.

Prerequisite (specific skills for this thesis):




Applicants should supply the following :
• a detailed resume
• a copy of the identity card or passport
• a covering letter explaining the applicant's motivation for the position
• detailed exam results
• two references : the name and contact details of at least two people who could be contacted
• to provide an appreciation of the candidate
• Your notes of M1, M2
• level of English equivalent TOEIC
to be sent to recrutement_these@mat.mines-paristech.fr

Résultat attendu

La capacité du procédé cold spray de produire des dépôts de forte épaisseur sont prouvées. En revanche, il manque aujourd'hui sur le marché un logiciel qui permettrait de générer les trajectoires adaptées à la fabrication d'une pièce de géométrie donnée ou une réparation d'un défaut de forme donnée. Les développements proposés dans la thèse permettront de franchir ce pas et constitueront les bases pour la construction un logiciel d'interface entre la conception CAD et la programmation du robot, ce qui pourrait être valorisé dans un deuxième temps par des partenariats industriels ou la commercialisation du logiciel.

Références

Vanerio, Daniele, et al. '3D modelling of the deposit profile in cold spray additive manufacturing.' Journal of Manufacturing Processes 67 (2021): 521-534

Type financement

Concours pour un contrat doctoral

Document PDF

https://www.adum.fr/script/downloadfile.pl?type=78&ID=50517

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Fiche descriptive du sujet de thèse - MINES ParisTech
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