Conception générative basée sur les trajectoires d'outil pour les structures poreuses dans la fabrication additive – ToGAM

1) Le balayage des cannelures : La FA fait face à des défis pour les formes libres complexes avec détails fins. La méthode de conception générative par balayage de splines est proposée comme solution, permettant une impression courbe plus précise et moins coûteuse en calculs. Cette technique utilise les points de contrôle des splines pour maintenir une grande précision et est validée par des algorithmes expérimentaux efficaces, soulignant son potentiel pour l'impression de structures complexes. 2) La réparation automatique pilotée par pixels : Ce processus utilise des données profilométriques pour cartographier les défauts, avec une profondeur maximale indiquée sur une carte colorée. Les valeurs négatives représentent les fosses ou défauts, et les positives indiquent les pics. Une valeur seuil de rugosité déclenche la réparation basée sur des parcours d'outils et des pixels. Cette méthode éprouvée permet de réparer automatiquement les défauts en fonction des pixels. 3) L’impression directe par tomodensitométrie : Pour améliorer la précision et réduire les calculs, cette recherche propose d'utiliser directement les pixels 2D des images de tomodensitométrie pour générer des signaux de commande numérique d'impression 3D. Cela permet d'obtenir des structures poreuses paramétriques avec un contrôle réglable, applicable dans les domaines du médical, etc. Des expériences démonstratives ont été réalisées avec des processus basés sur le parcours d'outil SLM et la projection de liant.

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Wang, Z.; Millet, D.; Zhang, Y. Using 2D CT images to directly design and print 3D parametric porous medical models. CIRP Annals. 2023, 72, 1, 117-120.

Tan, S.; Zhang, Y. A generative design method based on spline scanning for additive manufacturing. CIRP Annals. 2024.

Pixel/toolpath-driven Targeted Surface Repair Technique using Material Jetting Technology. (Dans la demande de brevet et la préparation des documents).

STL-less Additive Manufacturing Process of Bone Tissue and Generative Design of the Surgical Guides and Patient-Specific Implants (PSIs). (Dans la demande de brevet et la préparation des documents).

Bien que la fabrication additive (FA) ait un grand potentiel pour imprimer des structures assez complexes, la conception et la préparation à l'impression sont encore assez difficiles, en particulier pour les structures poreuses avec fines et complexes entités. Pour éviter la perte de précision le long de la chaîne de AM, cette recherche propose de développer une nouvelle méthode de conception générative pour l'AM, la méthode de construction de couches basée sur le parcours d'outil. Cette méthode utilisera le profil de dépôt physique pour définir les modèles de couches cellulaires, puis appliquera une méthode basée sur les connaissances avec des algorithmes évolutifs pour construire des couches de trajectoire d'outil, mais pas des tranches de contours 2D pour créer directement un modèle de traitement complet pour l'impression. Des méthodes avancées de simulation numérique et des méthodes d'évaluation et de contrôle de la qualité d'impression seront développées pour soutenir la prise de décision sur la compensation de conception et de traitement afin de garantir que la solution de conception optimale générée et identifiée est qualifiée. Des études de cas industriels seront menées pour démontrer et promouvoir l'application de la méthode. En fin de compte, un prototype d'outil de la conception & préparation et sera développé sur la plate-forme Rhino Grasshopper en tant qu'outil logiciel open source pour attirer des contributeurs publics afin de développer et de promouvoir la nouvelle méthode de conception en FA.