Mots-clés

Fabrication additive, WAAM, Robot, Trajectoire, Simulation, Optimisation

Résumé

Les procédés WAAM (Wire and Arc Additive Manufacturing) de fabrication additive par dépôt de fil métallique à l'arc possèdent de nombreux atouts qui les rendent très attractifs dans diverses industries : procédé maitrisé, taux de dépose important, peu de perte de matière, etc.
Cependant certaines problématiques sont à prendre en compte comme le maintien de l'arc électrique, la maîtrise du bain liquide, les projections, la géométrie des pièces en particulier dans la direction d'empilement et aux jonctions, les déformations, etc. Dans le cadre des procédés fil robotisés, il est nécessaire de maîtriser la position et l'orientation relative de la torche par rapport à la pièce en toute circonstance pour garantir la performance du procédé.
Diverses contraintes sont à prendre en compte telles que l'accessibilité hors collision et l'influence de la gravité sur le bain de fusion. Aussi plusieurs cas de figure sont possibles en fonction des configurations cinématiques (torche/pièce fixes ou mobiles) afin d'élaborer des pièces plus ou moins complexes. La configuration retenue pour ce projet est une cellule comportant un robot anthropomorphe 6 axes, un plateau porte-pièce 2 axes et un retourneur.

Les travaux de recherche proposés portent plus particulièrement sur la capacité à modéliser, simuler et optimiser le procédé pour prévoir et limiter les déformations des pièces, maîtriser les projections, la largeur du cordon et enfin réduire les abattements de propriétés en lien avec la maîtrise des empilements de couches. L'approche scientifique s'appuie sur des campagnes expérimentales afin de déterminer les meilleures stratégies de fabrication.
Celles-ci seront définies à partir d'un découpage topologique des produits en entités géométriques à fabriquer et leur découpage en opérations élémentaires pour lesquelles des trajectoires spécifiques seront développées et mises en œuvre. Des algorithmes de génération de trajectoires « 5 axes » permettant d'assurer la position et l'orientation relative de la buse par rapport à la pièce ainsi qu'une vitesse de travail maîtrisée en toutes circonstances seront développés et intégrés dans un logiciel de Fabrication Assistée par Ordinateur.