Soutenance de thèse de Zhiping WANG (équipe IS3P)

Zhiping WANG, doctorant au sein de l’équipe IS3P, soutiendra sa thèse intitulée « Méthodes de conception générative constructive pour la fabrication additive qualifiée » / « Constructive generative design methods for qualified additive manufacturing »

mercredi 6 octobre 2021 à 9h30, dans l’amphi du bât. S sur le site de Centrale Nantes.

Jury :
– Directeur de thèse : Alain BERNARD (Professeur d’université, LS2N, Ecole Centrale de Nantes)
– Co-encadrant : Yicha ZHANG (MCF (HDR), ICB-COMM, UTBM)
– Rapporteurs : Daniel BRISSAUD (Professeur d’université, GSCOP, Université Grenoble Alpes) ; James GAO (Professeur d’université, University of Greenwich)
– Autres membres : Grégoire ALLAIRE (Professeur d’université, Ecole Polytechnique) ; Charlie C. L. WANG (Professeur, The University of Manchester) ; Stefania BRUSCHI (Professeur, University of Padova) ; Nabil ANWER (Professeur – École Normale Supérieure Paris-Saclay) ; Olaf DIEGEL (Professeur, The University of Auckland)

Résumé : Ce travail de thèse propose un ensemble de nouvelles méthodes de conception générative constructive : 1. Méthode de conception générative constructive basée sur des modèles pour optimiser la conception de la structure de supports ; 2. Méthode de conception générative basée sur un modèle CSG pour assurer la fabricabilité dans l’optimisation de la topologie de la structure allégée et 3. Conception constructive inversée basée sur les « parcours d’outils » pour obtenir directement des modèles de traitement de structures poreuses ou de réseaux complexes correspondants avec des « parcours d’outils » d’impression qualifiés. Les trois méthodes proposées intègrent les contraintes de processus de FA, réalisent un contrôle paramétrique et économisent des coûts de calcul dans le processus de conception pour obtenir un ensemble de solutions de conception candidates avec une fabrication garantie. Un ensemble d’études comparatives avec les méthodes DfAM existantes et quelques études de cas expérimentaux dans des applications médicales ont démontré les avantages des méthodes proposées. Ces méthodes constructives peuvent avoir un grand potentiel d’application pour être adoptées comme outils de conception et de prise de décision pour d’autres applications industrielles lorsqu’un DfAM qualifié est requis.

Mots-clés : Conception pour la FA ; manufacturabilité ; conception générative ; conception constructive ; système basé sur la connaissance

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Abstract: This research developed a set of new constructive generative design methods: 1. Pattern-based constructive generative design method to optimize support structure design; 2. CSG-based generative design method to ensure manufacturability in lightweight topology optimization and 3. Toolpath-based inversed constructive design to directly obtain processing models of corresponding complex lattice or porous structures with qualified printing toolpaths. The three proposed methods can well embed AM process constraints, realize parametric control and save computation cost in design process to obtain a set of candidate design solutions with ensured manufacturability. A set of comparison studies with existing DfAM methods and a couple of experiment case studies in medical applications demonstrated the methods’ advantages. These constructive methods may have large application potential to be adopted as design and decision making tools for other industrial applications when qualified DfAM is required.

Keywords: Design for AM; manufacturability; generative design; constructive design; knowledge-based system