Position de doctorat ouverte: «Plateforme de calcul efficace sur le comportement anisotrope induit par la structure des grains en fusion laser sélective (SLM)»

Dans l’équipe de métallurgie, mécanique, structures et solidification (2MS) du CEMEF, des modèles de simulation SLM aux échelles particulaire, méso et macro ont été développés. Ces modèles ont été étendus pour le dépôt d’énergie directe et le processus de fabrication additive à l’arc filaire pour des projets académiques et industriels. Récemment, avec la possibilité d’imprimer en monocristal, il montre la nécessité de contrôler l’orientation souhaitée des grains et la réponse mécanique anisotrope induite par le modèle numérique à l’échelle de la pièce.

L’objectif de ce projet ECOGRAM est de développer une plateforme numérique efficace pour optimiser le procédé de fusion sélective par laser (SLM) en couplant la croissance du grain et son comportement mécanique anisotrope à l’échelle de la pièce. Le modèle numérique à macro-échelle considérant la poudre non exposée a été initialement développé dans le cadre de la méthode des éléments finis (FE) et de la formulation level-set [1]: voir la figure ci-dessous pour l’analyse thermomécanique. Pour générer la structure du grain pendant le processus de construction, la méthode de l’Automate Cellulaire – Élément Fini (CAFE) [2] sera adoptée dans ce projet.

Les principaux travaux de recherche portent sur:
– Le couplage du modèle macro-échelle SLM avec l’approche CAFE pour prédire la croissance de la structure des grains.
– Application des lois élasto-visco-plastiques anisotropes pour différentes structures de grains en cas d’analyse mécanique.
– Validation de la structure du grain généré et de la réponse mécanique par microstructure, distorsion et contraintes résiduelles mesurées.
– Adaptation de la méthode des déformations inhérentes et du modèle d’ordre réduit à l’analyse mécanique.
– Optimisation de la structure de grain souhaitée pour construire une boucle fermée des paramètres de processus aux réponses mécaniques anisotropes.
Toute la simulation numérique sera réalisée au sein de la bibliothèque C ++ CimLib® développée en laboratoire. Le doctorant a besoin d’adapter et d’étendre les développements numériques existants dans cette bibliothèque et plus particulièrement son application à la simulation de fabrication additive.