Pierre-Yves DURAND, doctorant au sein de l’équipe E3M du GeM, soutiendra sa thèse le 25 avril 2017 à 10h30 à l’IUT de Saint-Nazaire sur le sujet suivant:

Modélisations multiphysiques à deux échelles du procédé de fabrication additive par fusion de lit de poudre

Résumé:

Quel que soit le secteur d’activité, les procédés de fabrication additive pour les matériaux métalliques ont un fort potentiel industriel, spécifiquement pour la production de pièces à haute valeur ajoutée. Le secteur de l’outillage est l’un des utilisateurs de ces procédés, et plus particulièrement du Selective Laser Melting (SLM). Ce procédé permet de diminuer les coûts et les temps de production des outillages, tout en augmentant la complexité des pièces fabriquées. Cependant, pour améliorer la qualité des pièces fabriquées, une meilleure compréhension des mécanismes physiques qui le régissent est nécessaire. Dans ce travail de thèse, consacré à la modélisation du procédé SLM, les approches suivies sont multiphysiques à deux échelles. La première échelle de modélisation, utilisant la méthode Volume Of Fluid, correspond à la fusion d’un lit de poudre par un laser puis sa solidification. Le lit de poudre numérique est produit à partir d’un générateur spécifique basé sur la granulométrie identifiée expérimentalement. Après certaines hypothèses simplificatrices posées sur les phénomènes physiques à modéliser, la tension superficielle a été implémentée et a nécessité l’utilisation de la méthode des « heights functions ». La seconde échelle de modélisation correspond à la construction d’une succession de cordons à l’aide de la méthode des éléments finis. Le modèle thermomécanique utilise la méthode « element birth » pour se rapprocher au plus près des conditions réelles du procédé. Après leur validation par des essais expérimentaux, les simulations ont permis de prédire le champ de température, la largeur de la zone fondue, ainsi que la formation du « keyhole ».

Composition du jury:

Rapporteurs :

• Muriel CARIN, Maître de Conférences HDR, Université Bretagne Sud
• Jean-Marie JOUVARD, Professeur des Universités, Université de Bourgogne Franche-Comté

Examinateurs :

• Philippe BERTRAND, Professeur des Universités, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Saint-Etienne
• Bruno COURANT, Maître de Conférences HDR, Université de Nantes
• Marion GIRARD, Maître de Conférences, Université de Nantes
• David GLOAGUEN, Professeur des Universités, Université de Nantes

Invités :

• Christophe COLIN, Chargé de recherche, Centre Des Matériaux / Mines ParisTech
• Baptiste GIRAULT, Maître de Conférences, Université de Nantes

Directeur de Thèse :

• Bruno COURANT, Maître de Conférences HDR, Université de Nantes

Co-encadrants de Thèse :

• Marion GIRARD, Maître de Conférences, Université de Nantes
• Baptiste GIRAULT, Maître de Conférences, Université de Nantes