Doctorat Maîtrise Thermique du Procédé Waam pour la Fabrication de Pièce Massive par Couplage Simulation - Asservissement H/F IRT Jules Verne

L'IRT Jules Verne a créé le programme PERFORM (Programme de Recherche Fondamentale et de Ressourcement sur le Manufacturing) qui stimule le développement de la recherche amont par le financement de grappes de thèses de doctorats portant sur des problématiques industrielles identifiées. Le programme est cogéré par l'IRT Jules Verne et ses partenaires industriels et académiques.

l'IRT Jules Verne associé au laboratoire G-SCOP de Grenoble propose, dans le cadre du programme PERFORM, la thèse intitulée «Maîtrise thermique du procédé WAAM pour la fabrication de pièce massive par couplage simulation / asservissement».

Le procédé Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) permet la fabrication de pièces métalliques de grande dimension et de forte épaisseur, au prix de sollicitations thermiques importantes et fortement non stationnaires. Dans le cas de pièces massives, l'accumulation thermique et la cinétique de refroidissement influencent directement les microstructures, l'apparition de défauts métallurgiques (fissuration à chaud, porosités) ainsi que les distorsions thermomécaniques et les contraintes résiduelles. La maîtrise du comportement thermique constitue ainsi un enjeu majeur pour la robustesse industrielle du procédé.

Le laboratoire G-SCOP et l'IRT Jules Verne travaillent depuis plusieurs années à la maîtrise thermique du procédé WAAM, particulièrement sur les alliages d'aluminium. Des avancées significatives ont été réalisées avec la création de nouveaux modèles de simulation thermique rapides. Ceux-ci permettent d'envisager une optimisation itérative de la stratégie de fabrication afin de maîtriser la cinétique de refroidissement. De plus, des travaux sur l'asservissement du procédé de fabrication ont montré leur intérêt dans la maîtrise des perturbations au cours de la fabrication et seront utilisés pour enrichir la simulation. Ces avancées ont été validées sur des fabrications de pièces mono-cordon en alliage d'aluminium.

Le sujet proposé porte sur la maîtrise thermique du procédé par couplage simulation / asservissement pour la maîtrise des cinétiques de refroidissement des pièces massives. Dans un premier temps, les modèles de simulation existants seront adaptés à la fabrication de pièces volumiques puis ils seront validés grâce aux dispositifs expérimentaux disponibles. Dans un second temps, un couplage entre les données de monitoring et la simulation sera réalisé. Puis des méthodologies d'optimisation de la stratégie de fabrication seront développées. Enfin, une validation expérimentale sera réalisée, les moyens d'asservissement existant seront adaptés afin de garantir la stabilité du procédé dans ces nouveaux point de fonctionnement.

L'objectif de ces travaux est de disposer une chaîne numérique complète (de la simulation à l'asservissement) pour la fabrication de pièces massives en WAAM.

Vos activités significatives seront :

- Adaptation d'une simulation rapide pour la simulation de pièces massives

- Validation expérimentale de la simulation

- Couplage de la simulation et des données issues de monitoring

- Amélioration des stratégies de fabrication grâce aux modèles développés

- Validation expérimentale