La description détaillée du procédé de fabrication additive par des moyens uniquement expérimentaux pourrait devenir totalement inabordable en raison d’un coût tres élevé, tant en ressources humaines que matérielles. Un processus aussi complexe peut être modélisé en termes d’équations aux dérivées partielles qui, en raison de leur complexité en tant que géométries non uniformes, hétérogénéité et non-linéarité des matériaux, et conditions aux limites complexes, ne peuvent pas être résolus de forme exacte et c’est pour cette raison que les approximations numériques restent comment une solution appropriée, sinon la seule, stratégie pour les aborder, ce qui à son tour nécessite l’utilisation d’une puissance de calcul intensive.

C’est précisément le cas que (i) la modélisation numérique et (ii) le calcul de haute performance sont deux des compétences principales de Cenaero. En effet et dans le cadre de ce projet un modèle de frittage a été implémenté en utilisent la méthode des éléments finis avec une formulation pression-vitesse qui permet de traiter des grandes déformations. Il s’agit d’une mise en œuvre spécifiquement développée et bien affinée présentant, entre autres, deux caractéristiques dignes de mention (i) les paramètres du matériau dépendent de la densité locale et (ii) une telle évolution de densité est liée à la déformation mécanique permanente. Ces caractéristiques établissent le lien entre la thermodynamique et la mécanique des phénomènes physiques en question

Une modèle numérique a été déjà bien testé et validé. De plus et au cours de cette validation, une enquête approfondie sur les paramètres de matériau appropriés à utiliser dans les calculs numériques a été effectuée. Il a été constaté que, d’une manière générale, la mise en œuvre actuelle donne des résultats très satisfaisants. Cependant, plusieurs niches d’opportunités d’amélioration et de raffinement ont été identifiées.

Afin d’identifier plus précisément et de hiérarchiser les améliorations et raffinements à réaliser ci-dessus, une étude détaillée de l’influence des paramètres du matériau sur le modèle de frittage a été préparée, menée et analysée. Une brève description de sa méthodologie générale, quelques résultats remarquables et les conclusions générales de l’étude seront esquissés dans ce qui suit.

Étant donné que (a) les variables ayant l’impact le plus important sur les performances mécaniques de la pièce finie sont (i) la distribution de densité et (ii) la contraction mécanique pendant le processus de frittage, et que (b) les deux peuvent être obtenus avec précision comme variables de sortie de l’implémentation numérique deja disponible, les paramètres d’entrée de matériau, soit onze variables thermiques ou mécaniques, sont augmentés et diminués respectivement de 1%, 2%, 4%, 8%, 16%, 32% et 64% dans l’ordre derealiser en détail sur leur influence respective sur la pièce finale.

La figure 1 illustre les réponses typiques des variables de sortie, c’est-à-dire la densité (gauche) et la contraction (droite), dans ces cas lors de la variation de la température de transition (haut) et de la température du grain (bas). A côté de ces réponses, le cas de base (ligne rouge), ressemblant le plus proche au cas de référence (ligne magenta) sont aussi affichés à fin de comparaison. Il est important de souligner que dans tous les cas, les cas de base et de référence ne correspondent pas parfaitement, même si le cas de référence se trouve presque toujours dedans le spam couvert par les réponses variées. Ce fait renforce la validation de l’implémentation numérique disponible et répondre à l’un des principaux objectifs du travail décrit ici.