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La technologie FDM en impression 3D est une avancée majeure dans la fabrication additive, offrant divers avantages tels que la réduction de masse, la liberté de conception et la rapidité de prototypage. Cependant, le comportement mécanique des pièces dépend des paramètres d’impression. Bien que populaire et économique, le FDM a des limites comme le temps d’impression et les finitions de surface. L’optimisation des paramètres, comme la température et la vitesse d’extrusion, est essentielle pour les propriétés mécaniques des pièces. Des choix judicieux peuvent améliorer la résistance via la densité et le motif de remplissage. Une recherche continue dans ce domaine est cruciale pour des applications plus diversifiées et personnalisées dans des industries telles que la médecine et l’aéronautique.
L’optimisation topologique pour la fabrication additive est un domaine en évolution rapide qui possède un immense potentiel pour révolutionner les processus de conception. Les concepteurs peuvent explorer des géométries et des structures complexes qui étaient auparavant inaccessibles en tirant parti des capacités de la fabrication additive. De plus, l’intégration des contraintes de fabrication additive dans les méthodes d’optimisation topologique permet la création de conceptions optimisées qui sont non seulement esthétiquement agréables, mais aussi fonctionnellement supérieures. Cet article se penche sur la différence entre les méthodes d’optimisation topologique les plus fréquemment employées et les contraintes inhérentes à la fabrication additive qui doivent être intégrées dans les formulations de l’optimisation topologique.
L’objectif de cet article est de passer en revue les différentes méthodes utilisées pour évaluer les technologies de fabrication additive (FA), en particulier la technologie dépôt de fil fondu (DFF) ou fused deposition modeling (FDM). Plusieurs méthodes sont donc présentées. En outre, certains travaux scientifiques publiés en rapport avec ces méthodes sont discutés. Une étude comparative de ces méthodes d’optimisation est également réalisée, y compris leurs points forts et leurs inconvénients. Malgré certaines limites de ces méthodes dues aux contraintes de la technologie FDM, cet article montre leur importance dans la sélection optimale des paramètres d’impression 3D.
During the last two decades, the different developments of Reliability-Based Topology Optimization (RBTO) can be divided into two groups. The first group called developments from a point of view ’topology optimization’, leading to different layouts with decreasing rigidity (increasing compliance) levels which is considered as a drawback of these methods. In addition, some researchers consider that there is no physical meaning when representing the limit state function by the prescribed volume constraint. However, the second group, being called developments from a point of view ’reliability analysis’, often leads to same layouts with increasing rigidity (or decreasing compliance) levels. The single drawback of these methods is to provide the same layouts with different thickness. Some researchers consider that this finding does not represent any importance since a detailed design stage is required to control the structural rigidity. To overcome both drawbacks, Reverse Optimum Safety Factor (ROSF) approaches are presented here to combine the two points of view to generate several layouts with increasing rigidity levels. These strategies are applied to the total hip replacement at the conceptual design stage. This way several types of hollow stems are generated considering the daily loading cases. The ROSF approaches are compared with the previous Inverse Optimum Safety Factor (IOSF) approaches. The results show that despite both approaches leading to several layouts, the ROSF approaches provide layouts with increasing rigidity (or decreasing compliance) levels. In addition to this advantage, the developed approaches lead to a decrease of material quantity in some cases (higher rigidity and less material quantity). The resulting hip stems can be additively manufactured to guarantee the configuration optimality without performing shape and sizing optimization procedures.
