De la conception numérique jusqu'à l'industrialisation.

Cahier des charges

• Réalisation en fabrication additive d'un Lion de Belfort pour la devanture du site Amazon à Fontaine, France
• Position assise, dimensions : environ 1 m 20 de haut
• Choix de matériaux résistants aux conditions extérieures, position précise libre

Solution retenue

• Conception CAO sur CATIA V5
• Assemblage pièce par pièce pour le modèle de 120 cm
• Impression 3D en résine (SLA) ou PLA (FDM)
• Tests matériaux en conditions extrêmes pour valider le choix

Phase de conception

1. 1

   Squelette filaire : points de passage et courbes directrices

   CATIA V5
2. 2

   Surfaces génératrices : nervures et balayages

   CATIA V5
3. 3

   Assemblage du corps complet du lion assis

   Blender
4. 4

   Sculpture des détails : crinière, texture et finitions

Campagne d'essais

PLA contre résine

Prototypage

Cahier des charges

• Réaliser un système mécanique sous CATIA V5
• Conception à partir d'un dossier technique
• Réaliser la cinématique du système

Dossier technique

Schéma cinématique

Graphe des liaisons

Sous-assemblages

Mise en plan

Simulation cinématique

Cahier des charges

• Simuler sur COMSOL Multiphysics la génération de chaleur par frottement et sa propagation, sur base de la littérature scientifique UFSW
• Optimiser les 6 paramètres de l'étude (U_weld, R_shoulder, R_pin, n, F_n, μ) à l'aide d'un plan d'expérience
• Minimiser l'énergie spécifique de soudage (J/mm) pour améliorer l'efficience du procédé

Principe du soudage par friction malaxage

Contexte initial

Comparaison de la température entre la simulation COMSOL et la littérature UFSW pour valider le modèle

Maillage

Choix du maillage

• Grossier : perte de précision des calculs
• Extra fin : temps de calcul par itération multiplié par 3
• Standard : meilleur compromis précision / temps de calcul — configuration retenue

Méthode des surfaces de réponse

1. 1

   Méthode des Surfaces de Réponse

   Extraction des résultats de 1 890 simulations COMSOL pour construire une vaste base de données liant nos 6 paramètres de réglage aux réactions thermiques de la matière.

2. 2

   Fonction régression linéaire Excel

   Utilisation de la méthode des moindres carrés pour créer des équations mathématiques capables de prédire les températures et l'énergie du procédé sans avoir à refaire de lourds calculs 3D.

3. 3

   Optimisation avec solveur Excel

   Application d'un algorithme d'optimisation non linéaire pour trouver automatiquement la combinaison exacte de paramètres minimisant la consommation d'énergie tout en respectant les contraintes initiales.

4. 4

   Jeu de paramètres optimal simulé dans COMSOL

Conception hybride sur Fusion 360

Développement mécanique

1. 1

   Chaîne cinématique de l'entraînement

   Fusion 360
2. 2

   Vue en coupe de l'ensemble moyeu-moteur

   Fusion 360
3. 3

   Plateau d'impression sous OrcaSlicer

   OrcaSlicer
4. 4

   Impression 3D (FDM) PETG — Elegoo Centauri Carbon 2

   FDM

Fabrication

Impression 3D FDM en PETG sur ELEGOO Centauri Carbon 2 : 1 jour 12 h 18 min de production estimée pour environ 6,55 € de matière, tous supports et purges compris.

Électronique et logiciel

1. 1

   Câblage et intégration électronique

   ESP32
2. 2

   Banc de test maison

   Essais
3. 3

   Firmware C++ développé sous Arduino IDE

   Arduino IDE