Concept d’entité de fabrication

2.3.1.1 Entité d’usinage. Dans le contexte de CAPP, de nombreuses définitions pour les

entités d’usinage sont proposées dans la littérature (Wang et al., 2003; Yip-Hoi et al., 2003).

(Sormaz and Khoshnevis, 2000) définissent une entité d’usinage comme une entité volumique,

qui est un sous-ensemble de volume balayé par les outils de coupe. Cette définition se limite au

volume de la matière qui est enlevée dans les opérations d’usinage. Elle ne donne pas

également un modèle complet d’entités d’usinage qui est représenté par des entités surfaciques,

des entités géométriques, des entités volumiques et des informations associées telles que les

directions d’accès de l’outil et le type d’outil. Ce modèle contient aussi des informations

concernant le changement du volume de l’entité dans les différentes phases d’usinage.

Dans ce manuscrit, nous retiendrons la définition des entités d’usinage proposée par le

groupe GAMA (GAMA, 1990) :

Définition 1. « Une entité d’usinage est une forme géométrique et un ensemble de

spécifications pour lesquels un processus d’usinage est connu. Ce processus est quasi

indépendant des processus d’autres entités d’usinage ».

D’après cette définition, l’entité d’usinage contient toutes les informations nécessaires

(la géométrie et les spécifications technologiques) pour définir les processus d’usinage

possibles pour réaliser l’entité. Le processus d’usinage d’une entité est une séquence ordonnée

d’opérations d’usinage. Les attributs de l’entité d’usinage sont (Paris and Brissaud, 2000):

Figure 2.13. Différents types des entités d’usinage (extrait à partir de la thèse de (Vayre, 2014)).

(i) Le type. La composante géométrique d’une entité est essentiellement déterminée par

son appellation, par exemple des entités d’alésage (des trous), des poches, ou des rainurages

(Figure 2.13). Ce principe de description permet de capturer rapidement les entités et définir un

processus de fabrication possible. Cependant, certaines entités plus complexes nécessitent des

informations géométriques plus précises.

(ii) Les directions d’usinage. Il s’agit de la position et de l’orientation de l’axe de l’outil

coupant durant l’usinage de l’entité.

(iii) Les tolérances intrinsèques sur la forme à obtenir. L’état d’une entité est

caractérisé par la forme géométrique et les tolérances associées à la forme.

(iv) Le volume estimé à enlever. Il s’agit le volume de la matière à enlever pour passer

de l’état brut à la forme finale de l’entité.

(v) L’état brut. L’état brut de l’entité est défini de manières différentes soit comme une

surépaisseur de matière par rapport à l’entité, soit comme une forme complexe générée par la

fonderie ou la forge, etc.

2.3.1.2 Entités de fabrication additive.

Récemment, la définition des entités de fabrication additive est également proposée par

(Zhang et al., 2016): « Une entité de fabrication additive est définie comme une

caractéristique de forme identifiée représentant un certain modèle de forme qui a une

certaine importance ou certaines fonctions importantes pour le prétraitement, le

traitement ou le post-traitement associés à la fabrication additive ». D’après cette

définition, les entités de fabrication additive peuvent être classifiées en deux catégories : les

entités fonctionnelles (functional features) et les entités habilitantes (enabling features). Les

entités de forme, qui sont définies par les utilisateurs ou les concepteurs durant la phase de

conception pour répondre aux fonctions de la pièce, sont dans le groupe des entités

fonctionnelles. Les entités habilitantes sont les entités de forme définies par les experts dans le

domaine de fabrication additive. Ces entités sont liées à la capabilité des procédés de fabrication

additive. Elles ont des impacts sur le prétraitement, le traitement or le post-traitement de la

fabrication additive. Cependant, une entité de fabrication additive peut être une entité

fonctionnelle ou une entité habilitante. Cela dépend du point de vue des concepteurs et des

fabricants.

Cette définition permet aux concepteurs d’identifier les entités de fabrication additive

pour une pièce à réaliser. Particulièrement, elle joue un rôle important pour sélectionner les

directions de construction. La sélection de bonnes directions de fabrication permet d’obtenir

une meilleure qualité.

Dans le contexte de cette thèse, la matière sera déposée sur une pièce existante pour

créer de nouvelles entités. La direction de fabrication d’une nouvelle entité est normalement le

vecteur normal de la surface existante sur laquelle l’entité est construite. Une nouvelle

définition des entités de fabrication additive adaptée au contexte de notre travail a été proposée

(Le et al., 2017a, 2017b).

Définition 2. Une entité de fabrication additive est définie comme une forme

géométrique et un ensemble d’attributs technologiques associés pour lesquels un procédé

de fabrication additive existe.

Les attributs d’une entité de fabrication additive sont :

(i) La forme géométrique. La géométrie d’une entité de fabrication additive est définie

pour obtenir soit la géométrie de la pièce finale, soit l’état brut qui doit être reprise en usinage

pour obtenir la géométrie de la pièce finale.

(ii) La direction de fabrication. Dans les procédés PBF, chaque entité de fabrication

additive n’a qu’une seule direction de fabrication. Elle est définie par le vecteur normal d’une

surface plane sur laquelle le matériau est déposé. Cette surface peut être obtenue par usinage

sur la pièce existante. Dans les procédés DED, la direction de fabrication d’une entité peut être

le vecteur normal d’une surface plane, ou un vecteur normal local d’une surface 3D de la pièce

existante.

(iii) La surface de départ. Pour construire une entité de fabrication additive sur la pièce

existante, le dépôt de la matière commence sur une surface de la pièce existante. Cette surface

s’appelle la surface de départ de l’entité de fabrication additive.

(iv) Le volume de matière à ajouter.

(v) La qualité. Elle s’agit des tolérances intrinsèques de la géométrie de l’entité.

Celles-ci permettent d’identifier si une entité de fabrication additive devient l’état brut des entités

d’usinage correspondantes.

A partir de ces attributs, au moins un procédé de fabrication additive est sélectionné

pour réaliser l’entité de fabrication additive.