Data-driven development and fabrication of ceramics and thermostructural composites: Research platform on the factory of the future, the big data, the artificial intelligence and the associated information systems

Les objectifs de RUBIS durant sa première phase (i.e., les 2 premières années) sont de 2 ordres :

• Développement de jumeaux numériques de composites céramiques permettant de prédire leur comportement thermomécanique en prenant en compte les défauts architecturaux et microstructuraux (CEA, LCTS).
• Développement d’outils de mise en forme par fabrication additive et de post-consolidation par frittage, tous deux capables d’être opérés efficacement en utilisant l’IA (IRCER).

A la date de rédaction de ce rapport d’avancement, les travaux du CEA et du LCTS se sont focalisés sur le développement de jumeaux numériques permettant d'apréhender le comportement thermo-mécanique de composites céramiques selon une approche multi-échelle (micro, méso, macro). Quant aux travaux de l’IRCER, ils se sont essentiellement concentrés sur la mise en place d’un dispositif de fabrication additive par extrusion de fil fondu (FFF) qui sert de dispositif modèle pour développer l’ensemble de la chaîne hardware et software d’acquisition des données et de leur traitement en temps réel, d’apprentissage profond en utilisant des réseaux de neurones et de rétroaction sur le pilotage du dispositif dans le but d’optimiser la qualité des pièces fabriquées. Plus précisément, des algorithmes originaux de segmentation d’images 3D en temps réel et de comparaison avec la CAO amont ont été développés pour évaluer, toujours en temps réel, les erreurs commises par le dispositif. Ces erreurs sont pour la plupart liées à des ruptures de trajectoires, des changements de vitesse ou tout simplement des « stop and go ».  Elles résultent notamment de l’énergie élastique emmagasinée dans la tête d’extrusion. Afin d’anticiper l’accumulation de cette énergie élastique, le GCODE de pilotage du dispositif a dû être segmenté par morceaux et une IA (apprentissage profond) tenant compte de la temporalité a été mise en place. Le dispositif d’impression intégrant l’ensemble de ses innovations sera fonctionnel d’ici à fin avril 2024, à la suite de quoi la capacité à optimiser la fabrication de structures complexes sera validée, et ce avant de transférer l’ensemble sur des dispositifs de fabrication 3D céramique de type robocasting. La partie frittage n’a, quant à elle, pas encore été traitée.