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

Paul François, doctorant au sein de l’équipe IS3P, soutiendra sa thèse intitulée « Outils de réalité virtuelle pour l’histoire et l’archéologie. Recherche, diffusion, médiation : le cas des théâtres de la Foire Saint-Germain » / « Virtual reality tools for history and archaeology. Research, dissemination, mediation: the case of the Foire Saint-Germain theaters »

jeudi 15 avril 2021 à 14h en visio (ID de réunion : 938 2846 3848).

Jury :
– Directeur de thèse : Florent Laroche ;
– Co-directrice de thèse : Françoise Rubellin (Professeur des Universités, EA4276 – LAMO)
– Rapporteurs : Estelle Doudet (Professeur des Universités, Université de Lausanne) et Frédéric Noël (Professeur des Universités, UMR 5272 – GSCOP) ;
– Autres membres : Pauline Beaucé (Maître de Conférences, UMR 4593 – CLARE), Emmanuel Caillaud (Professeur des Universités, UMR 7357 – ICUBE), Laurent Lescop (Maître de Conférences HDR, UMR 1563 – AAU), Jeffrey Leichman (Assistant Professor, Louisiana State University).

Résumé : De même que les technologies numériques ont profondément modifié la manière dont se pratiquent les humanités, la réalité virtuelle promet d’être un outil de travail incontournable dans le futur. Cette thèse s’intéresse aux potentiels de l’immersion en réalité virtuelle pour les historiens et les archéologues en proposant une méthode de travail adaptée, la rétro-architecture, et un composant logiciel : PROUVÉ. Ensemble, ils transforment la réalité virtuelle en un moyen de recherche, de diffusion et de médiation apte à offrir une expérience immersive à une grande diversité d’usagers. Cette expérience se veut ludique tout en maintenant les standards de la communauté scientifique en matière de partage d’hypothèses et de traçabilité des sources.
Pour explorer ces nouvelles possibilités, cette thèse s’appuie sur un cas d’étude d’histoire culturelle française du XVIIIe siècle : les théâtres de la Foire Saint-Germain à Paris. Disparus à la fin du siècle des Lumières sans laisser aucune trace physique, ils étaient pourtant un lieu majeur de la culture théâtrale et artistique française en permettant à de nombreuses troupes de jouer des répertoires et des genres variés et innovants. Les parisiens y assistèrent notamment à la naissance de l’Opéra-Comique. La restitution tridimensionnelle des salles où se jouaient ces spectacles, à partir de documents d’archives, nécessite la prise en compte des usages techniques, sociaux et culturels : c’est la rétro-architecture. De plus, en immergeant in virtuo les experts dans les lieux restitués grâce à la réalité virtuelle, il est possible de lier des connaissances de nature diverse au modèle numérique ainsi produit. La restitution d’un théâtre de marionnettes à la Foire Saint-Germain vers 1760 ainsi que la restitution d’un projet de théâtre pour Audinot vers 1772, à cette même Foire, mettent en évidence les possibilités offertes par PROUVÉ et la rétro-architecture.
En explorant parallèlement l’objet et l’outil de ce cas d’étude (l’architecture des théâtres forains parisiens et la réalité virtuelle), cette thèse entend démontrer le potentiel de la réalité virtuelle pour des sujets fortement interdisciplinaires. Management de la connaissance, architecture, arts du spectacle, histoire, archéologie, médiation et ingénierie dialoguent ainsi grâce à une même maquette numérique.

Mots-clés : Réalité Virtuelle, Histoire, Archéologie, Théâtre, Architecture

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Abstract: Just as digital technologies have profoundly changed the way the humanities are practiced, virtual reality promises to be an essential work tool in the future. This thesis focuses on the potential of virtual reality immersion for historians and archaeologists by proposing an adapted working method, called reverse-architecture, and a software component: PROUVÉ. Together, they transform virtual reality into a means of research, dissemination and mediation able to offer an immersive experience to a wide variety of users. This experience is meant to be entertaining while maintaining the standards of the scientific community in terms of hypothesis sharing and source traceability.
To explore these new possibilities, this thesis is based on a case study of 18th century French cultural history: the theaters of the Foire Saint-Germain in Paris. Disappeared at the end of the Enlightenment without leaving any physical trace, they were nevertheless a major place of French theatrical and artistic culture, allowing many troupes to perform varied and innovative repertoires and genres. The Parisians attended in particular the birth of the Opéra Comique. The three-dimensional restitution of the theatres where these shows were performed, based on archival documents, requires taking into account technical, social and cultural uses: this is reverse-architecture. Moreover, by immersing experts in the virtual environment, it is possible to link knowledge of various kinds to the digital model thus produced. The restitution of a puppet theater at the Foire Saint-Germain around 1760, as well as the restitution of a theater project for Audinot around 1772, at the same fair, highlight the possibilities offered by PROUVÉ and reverse-architecture.
By exploring in parallel the object and the tool of this case study (the architecture of Parisian fairground theaters and virtual reality), this thesis intends to demonstrate the potential of virtual reality for highly interdisciplinary subjects. Knowledge management, architecture, performing arts, history, archaeology, mediation and engineering thus dialogue thanks to the same digital model.

Keywords: Virtual Reality, History, Archaeology, Theatre, Architecture

Oussama Meski, doctorant au sein de l’équipe IS3P, soutiendra sa thèse intitulée « Développement d’un outil à base de connaissances pour l’aide à la décision dans le contexte de l’Industrie 4.0 : Application au diagnostic des machines d’usinage à grande vitesse » / « A Knowledge-based tool development for decision support in the context of Industry 4.0: Application to the diagnosis of high-speed machining machines »
vendredi 8 janvier 2021 à h, à salle / campus. + lien streaming si distanciel.

Jury :
– Directeur de thèse : M.Benoit Furet ( Professeur des universités, IUT de Nantes)
– Co-encadrant : M. Farouk Belkadi (Maître de conférences, Ecole Centrale de Nantes)
– Co-encadrant : M. Florent Laroche (Maître de conférences-HDR, Ecole Centrale de Nantes)
– Rapporteurs : Mme Virginie Goepp (Maitre de conférences des universités-HDR, INSA de Strasbourg) ; M.Gregory ZacharewiczProfesseur des universités, IMT – École des Mines d’Alès )
– Examinateurs : M.Néjib Moalla (Professeur des universités, Arts et Métiers – Bordeaux) ; M.Nicolas Perry (Professeur des universités, Arts et Métiers – Bordeaux)

Résumé : Dans le cadre de sa quatrième révolution, le monde industriel subit une forte digitalisation dans tous les secteurs d’activité. Les travaux de recherche de cette thèse s’intègrent dans un contexte de transition vers l’industrie du futur, et plus spécifiquement dans les industries d’usinage mécanique. Ces travaux de recherche répondent ainsi à la problématique d’intégration données et connaissances industrielles, comme support aux systèmes d’aide à la décision. L’approche proposée est appliquée au diagnostic de défaillance des machines d’usinage connectées. Cette thèse propose, dans un premier temps, un cadre conceptuel pour la structuration de bases de données et de connaissances hétérogènes, nécessaires pour la mise en place du SAD.
Grace à une première fonction de traçabilité, le système capitalise la description des caractéristiques de tous les événements particuliers et les phénomènes malveillants pouvant apparaître au moment de l’usinage. La fonction de diagnostic permet de comprendre les causes de ces défaillances et de proposer des solutions d’amélioration, à travers la réutilisation des connaissances stockées dans l’ontologie du domaine et un raisonnement à base de règles métiers. Le système à base de connaissances proposé est implémenté dans un Framework global d’aide à la décision, développé dans le cadre du projet ANR collaboratif appelé Smart Emma. Une application pratique a été faite sur deux bases de données réelles provenant de deux industriels différents.

Mots-clés : aide à la décision, modélisation des connaissances, ontologie, industrie 4.0, diagnostic

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Abstract: Within the context of its fourth revolution, the industrial world is undergoing a strong digitalization in all sectors. This research work is integrated in a context of transition towards the industry of the future, specifically in the mechanical machining industries. These studies answer the problematic of industrial data and knowledge integration, to sustain the functioning of decision-support systems. The proposed approach is used to diagnose the failure of connected machining machines. This thesis proposes, in a first step, a conceptual framework for the structuring of heterogeneous knowledge and data bases, necessary to implement the DSS.
Through a first traceability function, the system capitalizes the description of the characteristics of all particular events and malicious phenomena that may appear during machining. The diagnostic function allows to understand the causes of these failures and to propose improvement solutions, through the reuse of knowledge stored in the ontology and a rule-based reasoning. The proposed knowledge-based system is implemented in a global Decision Support Framework, developed as part of the ANR collaborative project called Smart Emma. A practical application has been made on two real databases from two different industrials.

Keywords: knowledge management, ontology, DSS, industry 4.0, diagnostic