Descriptif
Après une brève introduction rappelant les principes traditionnels de fabrication et de conception mécanique, nous verrons comment la fabrication additive offre de nouvelles opportunités mais pose également de nouveaux défis. Le cours abordera plusieurs techniques de fabrication additive (pour divers matériaux—des polymères aux métaux—et à différentes échelles—du micromètre à plusieurs dizaines de centimètres). Pour chaque technique, les principes de fonctionnement, les applications, les défis et les perspectives seront présentés. Des logiciels de conception assistée par ordinateur (conventionnels et implicites) seront introduits pour concevoir des pièces prêtes pour l'impression 3D, et les principes de base de conception utilisant l'optimisation de forme en tirant partie de la fabrication additive seront également abordés. Des conférences données par des leaders de l'industrie ou du monde universitaire permettront également de comprendre l'état de l'art actuel et les défis dans le domaine de la fabrication additive.
Objectifs pédagogiques
Se familiariser avec les techniques existantes de fabrication additive (pour divers matériaux et échelles), comprendre en quoi elles diffèrent de la fabrication traditionnelle, apprécier à la fois les nouvelles opportunités qu'elles offrent et les nouveaux défis qu'elles posent. Savoir quand et comment intégrer des objets fabriqués par impression 3D dans un processus de conception mécanique. Être capable de générer des géométries pour la fabrication additive et de procéder à une optimisation de forme basique en tirant parti de cette technologie.
effectifs minimal / maximal:
1/12Diplôme(s) concerné(s)
Parcours de rattachement
Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Obligatoire : mécanique des milieux continus ; facultatif : comportement des matériaux et notions d'analyse par éléments finis
Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Obligatoire : mécanique des milieux continus (MEC_43031_EP) ; facultatif : comportement des matériaux (MEC_51051_EP) et notions d'analyse par éléments finis
Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Vos modalités d'acquisition :
20 % d'évaluation de la participation, 20 % d'exercices pratiques en classe, 60 % de projet (30 % de rapport - 30 % de présentation orale)
Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Vos modalités d'acquisition :
20 % d'évaluation de la participation, 20 % d'exercices pratiques en classe, 60 % de projet (30 % de rapport - 30 % de présentation orale)
Programme détaillé
This class will be composed of lectures, in-class hands on (notably software for geometric and mechanical design), conferences, lab visits and a four-session team project. Detailed sequencing will be adapted depending on room, lab and conference persons availability.
Lectures
- Introduction: detailed class organization and necessary background (materials families and their mechanical behavior, anisotropy, basics in design
- Conventional manufacturing vs additive manufacturing: design constraints & freedom, file format
- Overview of additive manufacturing techniques, achievable scales and materials capabilities
- The challenges of design nowadays: performance, cost, sourcing, recyclability, life cycle assessment
- Focus on metal printing: LPBF, DED - Principles, applications, challenges and perspectives
- Focus on polymer printing: FFF, SLA, DLP, 2PP - Principles, applications, challenges and perspectives (4D printing)
- New design opportunities in additive manufacturing: topology optimization, lattice and architected structures for lightweighting
In-class hands on
- Material properties in additive manufacturing vs conventional manufacturing
- Introduction to conventional CAD design with Solidworks
- Introduction to implicit CAD design with nTopology
- Traditional design and lightweighting techniques: a simple finite element case in Solidworks
- Implementing simple lightweight design with architected structures in nTopology
Conferences
- Additive manufacturing in industry: stakes and constraints (TBA)
- Additive manufacturing in transportation: design, new parts and repairing (TBA)
Lab visits
- Conventional machine shop and metal 3D printer (eBeam) at LMS
- FFF and 2PP 3D printers at Platine
Team projects
- Pick from a list of projects (bibliographic, design, case study) or propose your own
- Work for 4 sessions of 4h
- Expected outcome: a 15-page report and a 30 min oral presentation.