Proposition d’un nouveau modèle pour les pièces par ajout de matière :

Plusieurs points de divergences sont donc à souligner entre les procédés par ajout et par enlèvement de matière :

- Les pièces sont réalisées couche par couche sans enlèvement de matière.

- Les pièces de fabrication additive peuvent être réalisées avec plusieurs matériaux.

- Il peut exister des supports en fabrication additive.

- Des formes non-usinables peuvent être fabriquées par ajout de matière (canaux conformes…).

Nous allons proposer un nouveau modèle de description des pièces de fabrication additive avec l’idée de conserver le même style de description que pour les procédés par enlèvement de matière pour garder une cohérence au sein de la norme STEP-NC, à savoir :

- Une seule opération par entité.

- Réutiliser les entités présentes dans la norme STEP-NC usinage.

On propose donc de développer un modèle de description s’appuyant sur les entités de fabrication existante dans la norme ISO 14649 et de nouvelles entités de fabrication rapide qui permette :

- D’avoir un modèle dans lequel une opération est associée à un seul ensemble (1).

- De s’appuyer sur les entités d’usinage existantes (2). - De décrire de nouvelles entités de fabrication rapide (3). - De décrire des supports (4).

- D’avoir des pièces avec plusieurs matériaux (5). - De pouvoir définir des supports préformés (6). - D’avoir plusieurs directions de fabrication (7).

Pour répondre aux objectifs et conditions définis précédemment, on propose d’introduire des sub_am_workpieces, auxquels on associe une opération de fabrication rapide (avec la même source d’énergie, les mêmes réglages de la machine, la même stratégie…). Si la stratégie de fabrication reste la même tout au long de la fabrication d’un sub_am_workpiece, les paramètres liés à la source d’énergie peuvent évoluer en fonction de la température ou d’autres paramètres. Cela répond donc bien à l’objectif (1) défini précédemment.

On a donc le AM_Workpiece général de description de la pièce, puis un sous ensemble de sub_am_workpieces définissant des parties distinctes de la pièce à fabriquer. Les informations qui sont définies dans le AM_workpiece sont des informations issues des niveaux 2 (description de la pièce) et 4 (modèle produit pour la fabrication additive). La définition du AM_workpiece dans la norme se fera de la manière suivante :

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ENTITY AM_workpiece; (* m1 *)

its_id: identifier;

global_tolerance: OPTIONAL shape_tolerance; its_rawpiece: OPTIONAL AM_workpiece;

its_geometry: OPTIONAL advanced_brep_shape_representation; clamping_positions: SET [0:?] OF cartesian_point;

END_ENTITY;

Chacun de ces sub_am_workpieces est associé à un bounding_geometry_select, de type block, cylinder, sphere, advanced_brep_shape_representation… Desquels on enlève les entités d’usinage manufacturing_feature et les nouvelles entités de fabrication additive additive_manufacturing_features. Les objectifs (2) et (3) sont donc satisfaits par l’utilisation de notre modèle. Ces entités de fabrication pourront être de trois types : vides, pleines ou supports (pour les entités pleines ou supports des structures type nid d’abeille pourront être définies au niveau de l’AM_structure), ce qui répond à l’objectif (4) défini auparavant. De plus chacun de ces sub_am_workpiece peut être d’un matériau différent (certaines entités pourront aussi être réalisées en multi-matériaux dont le gradient est défini au niveau de l’AM_structure), ce qui répond bien à l’objectif (5) de notre nouveau modèle de description des pièces réalisées par ajout de matière.

D’autre part un changement est à observer au niveau de la description des sub_am _ workpiece, par rapport à la définition des pièces d’usinage. En effet, les sub_am _workpiece peuvent être de deux types : déjà fabriqués (servant comme support préformé) en usinage, mécano-soudé, formé incrémentalement… ou à fabriquer. Pour les sub_am_workpiece à fabriquer, il leur est associé une direction de fabrication, un type de tranchage et une valeur de tranchage, des paramètres de fabrication et une source d’énergie (le même genre d’information que pour le workpiece d’usinage, mais ici en fabrication additive). Ces derniers points réalisés par notre nouveau modèle, basé sur des sub_am_workpiece, satisfont bien les points (6) et (7) définis comme objectifs de notre nouveau modèle.

De plus, il ne peut y avoir qu’une seule entité bounding_geometry_select, par sub_am_workpiece. La définition des sub_am_workpiece dans la norme se fait de la manière suivante :

ENTITY sub_am_workpiece; (* m1 *)

its_struture: AM_structure; its_operation AM_operation; its_material: OPTIONAL material;

global_tolerance: OPTIONAL shape_tolerance; its_rawpiece: OPTIONAL am_sub_workpiece;

its_geometry: OPTIONAL advanced_brep_shape_representation; its_bounding_geometry: OPTIONAL bounding_geometry_select;

clamping_positions: SET [0:?] OF cartesian_point; END_ENTITY;

Un exemple de décomposition avec notre nouveau modèle est réalisé sur une pièce_test (la même que celle présentée au chapitre précédent), le modèle est présenté sur la Figure 89.

145 Figure 89 : Exemple d’une pièce de fabrication additive décomposée en STEP-NC_AM

En plus d’une nouvelle manière de décrire les pièces réalisées par ajout de matière, de nouvelles entités spécifiques fabrication additive sont nécessaires à leur description. Ces nouvelles entités doivent donc être renseignées au niveau de la part 10. Après échanges avec des membres de l’ISO, nous avons proposé de créer une sous-partie (voir Figure 90) dans manufacturing_feature, que l’on nomme technology_feature. Cette sous-partie pourra accueillir toutes les nouvelles entités nécessaires pour de nouveaux procédés de fabrication ajoutés dans la norme ISO 14649, dont les procédés par ajout de matière. Les entités détaillées : AM_features sont définies dans la part 17 de l’ISO 14649 qui est une nouvelle partie spécifique à la fabrication additive.

ENTITY manufacturing_feature (* m1 *) ABSTRACT SUPERTYPE OF (ONEOF (region, two5D_manufacturing_feature, transition_feature, technology_feature));

Dans la norme cette nouvelle sous-partie technology_feature est définie comme suivant :

technology_feature

This is the supertype for all technology specific features not covered by the other feature types. An example of the use of technology features is for additive manufacturing technologies which different needs from material removal processes.

ENTITY technology_feature (* m0 *) ABSTRACT SUPERTYPE OF (ONEOF (additive_manufacturing_feature));

SUBTYPE OF (manufacturing_feature); END_ENTITY;

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Figure 90 : Nouvelle organisation des entités de fabrication

Toutes les données décrites précédemment sur la définition du workpiece et la définition du projet de fabrication additive se retrouvent sur le diagramme EXPRESS-G suivant (Figure 91). Ces informations sont directement issues du modèle hiérarchisé à partir des étapes 1 et 2 de ce modèle.

147 Figure 91 : Diagramme EXPRESS-G de description du workpiece