Enseignement
Sujets de travaux de fin d’études
Le Service de génie mécanique vous fait part de différents sujets de travaux de fin d'études pour l'année académique 2022-2023. N'hésitez pas à revenir vers leurs promoteurs pour plus d'informations... ou leur déclarer votre intérêt!
Le Service de génie mécanique vous fait part de différents sujets de travaux de fin d’études pour l’année académique 2022-2023. N’hésitez pas à revenir vers leurs promoteurs pour plus d’informations… ou leur déclarer votre intérêt!
- Des réseaux bayésiens pour l’évaluation du dilemme « remplacer ou réparer » intégrant les critères du développement durable
Promoteurs: Prof. Pierre Dehombreux, Dr Lucas Equeter, Ir Richard Foka Teumbou
Suite à une défaillance,, le gestionnaire d’équipements est confronté à une prise de décision quant au remplacement par une pièce neuve ou par la remise en état de l’élément à réparer. Les facteurs du développement durable doivent à présent être prises en compte : quelle incidence sur le bilan carbone? quelle incidence pour la consommation énergétique sur le cycle de vie? quelle conséquence sur la sûreté d’approvisionnement qui conditionne la remise en état de fonctionnement. Multitude de critères! Multitudes d’incertitudes? Les réseaux bayésiens, qui formalisent les lois de probabilité conditionnelle, permettent de modéliser des prises de décision complexes.
Nature du travail: modélisation d’une situation complexe, utilisation d’un logiciel de modélisation de réseaux bayésiens, plan d’expérience numérique - Développement d’un outil d’aide à la décision multicritère pour l’évaluation des alternatives de conception
Prof. Pierre Dehombreux, Prof. Édouard Rivière, Dr Lucas Equeter
Le processus de conception nécessite la comparaison de plusieurs facteurs d’appréciation hétérogènes (fabrication, fiabilité, maintenabilité, rapidité de mise en œuvre, respect des critères du développent durable, coût, et disponibilité des composants). La proposition de ce TFE est de comparer différentes approches développées (matrice de Pugh, grille DESING+ de notre partenaire University fo West Bohemia, …) dans le contexte de la conception mécanique et d’autres plus générales dans le contexte de l’aide à la décision (Electre, Prométhée, …) au cours d’un projet de conception.
Nature du travail: conception mécanique, méthodes d’aide à la décision, optimisation - Comparaison de capteurs accélérométriques et ultrasonores pour la détection de défauts mécaniques
Prof. Pierre Dehombreux, Prof. Georges Kouroussis
Les capteurs ultrasonores exploitent la résonance du capteur pour amplifier les composantes hautes fréquences du signal mesuré. Ils présentent un intérêt pour la détection de défauts d’états de surface ou de lubrification de roulements. L’intérêt pour la détection d ‘usure d’outils de coupe sera également investigué. Deux bancs d’essais sont disponibles chez SDT mais doivent être reconditionnés. Le travail est expérimental et nécessitera quelques opérations en traitement de signal.
Nature du travail: conception, expérimentation en analyse vibratoire.
Possibilité (non obligation) de travail de fin d’études en entreprise (SDT international, Bruxelles) - Simulation par la méthode des éléments discrets du compactage d’un lit de poudre pour impression 3D
Promoteurs : Prof. Édouard Rivière, Prof. François Ducobu, Ir Hedi Hor
La technique de binder jetting est une famille de procédés de fabrication additive. Une poudre est étalée en couche avant d’être agglomérée localement par une résine qui donnera la tenue mécanique de la pièce ‘verte’ (avant frittage). L’étalement de la poudre en couches régulières et compacte est un des éléments impactant de manière significative la qualité des pièces finales. Ce travail de fin d’études vise à reproduire de manière numérique diverses étapes du procédé de binder jetting à l’aide d’un logiciel de simulation dédicacé utilisant une approche appelée méthode des éléments discrets. Une attention particulière sera portée à l’obtention des paramètres déterminant l’écoulement de la poudre à partir de mesures expérimentales
Nature du travail : modélisation numérique - Mise au point d’une chaîne de fabrication hybride additive-soustractive via le logiciel Rhino CAM
Promoteurs: Prof. Édouard Rivière, Prof. François Ducobu, Ir Julien Bossu, Ir Laurent Spitaels
La fabrication hybride consiste à associer dans une machine unique diverse techniques de fabrication. Dans le cadre de ce travail de fin d’études, on étudiera la combinaison d’une fabrication additive à partir de granulés (technique PAM qui est un cas particulier de FDM) et d’une fabrication soustractive par fraisage. Le but du travail est d’automatiser de manière efficace les transitions entre les deux techniques de fabrication sur une plateforme logicielle unique de FAO (logiciel Rhino CAM).
Nature du travail: modélisation numérique - Modélisation des efforts de coupe en fraisage / recalage expérimental de modèles par analyse inverse
Promoteurs: Prof. Édouard Rivière, Prof. François Ducobu, Ir Thomas Beuscart
La modélisation des efforts de coupe en fraisage est une étape importante de la prédiction du comportment du système d’usinage. La qualité de la pièce produite, les problèmes de vibration ou l’usure de l’outil peuvent par exemple être estimés sur cette base. Un modèle phénoménologique a été mis au point dans le laboratoire et une méthodes d’obtention des paramètres du modèle à partir de mesures exparimentales a été développé, mais il est limité à un seul jeu de paramètres de coupes. Le but de ce travail de fin d’études est de généraliser la démarche pour permettre d’identifier automatiquement le modèle sur base d’un ensemble d’essais couvrant une large gamme de paramètres de coupe afin d’obtnir une modélisation plus robuste. - Optimisation des paramètres d’impression 3D par analyse d’image
Promoteurs: Prof. Édouard Rivière, Prof. Saïd Mahmoudi, Prof. François Ducobu
La fabrication additive par dépôt de fil (FDM) consiste à construire un objet couche par couche en déposant de la matière fondue dans une buse d’extrusion. De nombreux paramètres entrent en jeu dans ce type de procédé, ce qui rend la mise au point délicate lorsqu’on souhaite déposer une nouvelle matière. Le but de ce travail de fin d’études est de proposer un algorithme permettant de guider le choix des paramètres opératoires à partir d’images prises par une caméra thermique. Dans un premier temps, la chaîne d’acuisition d’image sera mise en place. - Génération de stratégies innovantes à l’aide de l’IA pour l’usinage laser de la céramique crue
Promoteurs: Prof. Prof. François Ducobu, Prof. Édouard Rivière, Ir Laurent Spitaels
L’usinage laser est une technique utilisées pour l’usinage de la céramique à l’état cru (avant frittage). Des travaux précédents ont permis d’étudier ce procédé et de déterminer les conditions à adopter. Une difficulté est le frittage local pouvant survenir lors de cette opération à cause de l’énergie apportée par le laser. Ce frittage local induit une diminution des propriétés mécaniques de la céramique après frittage; il est donc à éviter. Une modèle aux éléments finis a été développé et validé expérimentalement pour des trajectoires de laser classiques. Le but de ce travail est de proposer des trajectoires innovantes en faisant appel aux techniques d’Intelligence Artificielle. - Impact des traitements thermiques sur les performances de pièces en PLA obtenues par FDM
Promoteurs: Prof. Prof. François Ducobu, Prof. Édouard Rivière, Ir Laurent Spitaels
Bien que pouvant présenter des géométries complexes, les pièces obtenues par FDM souffrent de caractéristiques dimensionnelles, géométriques et mécaniques moindres que des pièces issues d’un procédé tradionnel tel que l’injection. Dans le but d’améliorer ces caractéristiques, ce travail propose d’appliquer différents traitements thermiques sur les pièces en sortie d’imprimante. Leur impact sera ensuite étudié et leur pertinence évaluée. - Usinage des composites – Usinage sur robot (TFE à l’étranger, langue anglaise)
Promoteurs: Prof. Prof. François Ducobu
Sujet à définir avec le promoteur local espagnol (University of Mondargon – Espagne) dans le cadre de la collaboration avec le service de Génie Mécanique - Influence du revêtement d’outil sur l’usinage
Promoteurs: Prof. Prof. François Ducobu, S. Konstatinidis
La résistance à l’usure d’un outil de coupe est influencée par la nature et les propriétés de son revêtement. L’objectif de ce travail est de contribuer au développement d’un nouveau revêtement pour l’usinage de l’alliage de titane Ti6Al4V. Le revêtement sera tout d’abord caractérisé afin d’évaluer la pertinence de son application à une opération de fraisage. - Utilisation des méthodes IA pour le monitoring et la prédiction de l’usure des outils de coupe
Promoteurs: Prof. Prof. François Ducobu, Dr Lucas Equeter, Prof. Saïd Mahmoudi, Ir. Lorenzo Colantonio
L’usure des outils lors des opérations d’usinage est un phénomène complexe dépendant de nombreux paramètres. Elle n’est toujours pas maîtrisée à l’heure actuelle et conduit à de nombreux coûts pour les usineurs. L’objectif de ce travail est de s’appuyer sur les méthodes d’IA pour exploiter des signaux enregistrés lors de l’usinage ou mesurés après l’opération pour le monitoring de l’usure des outils; des méthodes multimodales devront donc être utilisées. Dans un deuxième temps, la prédiction de l’usure sera envisagée. De manière générale, le nombre de données étant limités, des techniques d’enrichissement de la base de données devront être employées. L’Edge computing sera considéré afin de permettre l’intégration des développement directement dans la machine-outil. - Etude expérimentale de l’usinabilité de l’acier C45 en fraisage
Promoteurs: Prof. Prof. François Ducobu, Prof. Édouard Rivière, Ir Lorenzo Colantonio
La détermination des conditions de coupe pour un matériau et un outil donnés reste une tâche complexe à cause du grand nombre de paramètres à maîtriser et de leurs interactions non-linéaires. Il en résulte que l’étude et l’estimation de l’usure de l’outil de coupe est également complexe. Ce travail se concentre sur le fraisage de l’acier C45. Les conditions de coupe optimales seront tout d’abord déterminées en s’appuyant sur la méthode du couple outil-matière, avant de s’intéresser à l’usure de l’outil. Une attention particulière sera portée à l’acquisition de signaux de nature différentes (efforts, courants, bruit, vibrations, rugosité, etc.) pour le monitoring de l’opération de coupe. - Classification de copeaux par analyse d’image au travers de méthodes d’intelligence artificielle
Promoteurs: Dr Lucas Equeter, Prof. François Ducobu, Ir Lorenzo Colantonio
L’état d’usure d’un outil de coupe semble avoir un effet sur la forme des copeaux produits au cours de l’usinage. Si cette observation se confirme, on pourrait alors tenter d’identifier l’état d’usure de l’outil en identifiant la forme des copeaux qu’il produit. Quoi qu’il en soit, la classification de formes d’objets (ici, de copeaux) peut être abordée au moyen de méthodes d’intelligence artificielle. En l’occurrence, il est question d’en produire des images possédant une étiquette identifiant les types de copeaux. Ces images peuvent être utilisées pour entraîner un modèle capable d’identifier la typologie de copeaux présents sur de nouvelles images. Il est proposé d’établir un état de l’art des modèles d’intelligence artificielle capables de classer des images. Sur base d’un stock préexistant de copeaux, on réalisera un modèle capable de classer des images en fonction du type de copeau qui y est représenté. Attention ! Ce sujet de TFE nécessite de programmer en Python 3. - Modélisation d’une politique d’investissement de matériels hospitaliers en situation de crise
Promoteurs : Dr Lucas Equeter, Prof. Pierre Dehombreux
La disponibilité des équipements hospitaliers est un facteur particulièrement critique en situation de crise. La question des investissements à consentir pour faire face à des scénarios où l’allocation des matériels entre différents services (ambulances, réanimation, …) doit être décidée. La question de la remise en service d’équipements déclassés peut à ce titre constituer un élément de solution comme application des techniques d’optimisation de stratégie de maintenance. Reconditionner ou réinvestir dans du neuf? Telle est la question!
Nature du travail: modélisation statistique, programmation Python ou MatLab/SciLab - Compétences et apprentissage : modélisation des effets d’apprentissage en maintenance imparfaite
Promoteurs : Dr Lucas Equeter, Prof. Pierre Dehombreux
Les opérations de maintenance sont par essence imparfaites, le remplacement de pièces et les actions nécessaires à la remise en route des équipements ne permettent pas de ramener une installation complexe dans son état initial tel qu’à l’instant de sa mise en service. Dans ce cadre, les compétences et la formation du personnel peuvent exercer une influence importante sur le résultat de l’opération. En effet, les actions de démontage, de remplacement, de montage et de réglage par exemple peuvent bénéficier de l’expérience, des compétences intrinsèques à la personne réalisant ces opérations, dont l’efficacité sur la fiabilité du système sera donc différente. Il est proposé d’établir une revue de la littérature sur la modélisation des compétences et de l’expérience ainsi que des effets d’apprentissage. On simulera ensuite ces effets sur l’efficacité de maintenance d’un système industriel sous différentes hypothèses : maintenance corrective, préventive systématique, opportuniste. Attention ! Ce sujet de TFE nécessite de programmer en Python 3. - Engager ou sous-traiter : aide à la décision en ressources humaines dans le cadre de la maintenance imparfaite
Promoteurs: Dr Lucas Equeter, Prof. Pierre Dehombreux, Ir Lorenzo Colantonio
La sous-traitance est une pratique à laquelle on peut parfois recourir dans le cadre d’une politique de maintenance. Il s’agit alors de renforcer des équipes pour une durée limitée afin de réaliser des opérations de maintenance qui ne pourraient être effectuées dans les mêmes délais avec les équipes locales. D’un strict point de vue économique, cette main-d’œuvre complémentaire présente des coûts horaires complémentaires pour le gestionnaire de maintenance, mais permet d’éviter un engagement à long terme qui est lui-même onéreux. De plus le personnel mobilisé dans cette démarche présente une expérience du matériel et du cadre moindre que celui d’un personnel engagé à long terme et pourrait mener à une maintenance de qualité moindre, avec des conséquences sur la fiabilité et les coûts de maintenance. Il est proposé d’établir une revue de la littérature sur les indicateurs permettant d’aider à la décision dans le dilemme engagement contre sous-traitance dans un large point de vue industrie 5.0 et développement durable. On simulera ensuite différentes situations (maintenance interne, sous-traitance, politique suggérée par l’analyse de littérature) dans le cadre de la maintenance d’un système industriel. Attention ! Ce sujet de TFE nécessite de programmer en Python 3. - Identification des conditions de renversement de cibles de silhouette métallique par impact balistique
Promoteurs : Dr Lucas Equeter, Dr Bryan Olivier
Le tir sur silhouette métallique est une discipline codifiée par sa fédération internationale (IMSSU). Son objet est le renversement de cibles métalliques présentant la forme d’une silhouette animale posées sur des rails de chemin de fer. La distance entre ces cibles et le tireur, et la masse de ces cibles sont telles qu’il n’est pas garanti de renverser la cible lors de tout impact avec des cartouches produites en série. Afin de permettre au tireur de concevoir le chargement de sa munition permettant de renverser la cible, il faut pouvoir déterminer les caractéristiques d’impact permettant de renverser la cible pour tout impact. On prendra en compte les différents mécanismes de perte d’équilibre possible selon le lieu d’impact et la nature du contact avec le rail. Les caractéristiques physiques de la cible (forme, dimension, matériau) sont connues, ainsi que les conditions aux limites (contact avec le rail), mais la littérature sur cette application exacte est pratiquement inexistante. Il est proposé d’établir une revue de la littérature sur les rares entrées de littérature existantes ainsi que sur les méthodes de résolution de problèmes similaires. On cherchera ensuite à répondre numériquement à la question posée. - Optimisation de politique de maintenance opportuniste sur des systèmes série-parallèle
Promoteurs : Dr Lucas Equeter, Prof. Pierre Dehombreux
La maintenance de systèmes série-parallèle est un problème présentant des complexités propres en termes de calcul de fiabilité et d’optimisation de politique de maintenance. Il n’existe pas a priori de méthode analytique simple permettant d’identifier les meilleures périodicités de maintenance pour ce type de système. Les systèmes parallèles ont également des spécificités propres (redondance chaude, froide) influant les décisions de maintenance possibles. La combinaison série-parallèle est donc déjà complexe à prendre en compte dans le cadre d’une maintenance préventive systématique traditionnelle. Or la maintenance opportuniste présente ses questions propres, a fortiori dans le cadre de systèmes parallèles, dans la mesure où la redondance peut considérablement modifier son intérêt. Il est proposé d’établir une revue de littérature sur la maintenance des systèmes série-parallèle. On simulera ensuite une politique de maintenance opportuniste sur ce type de système en cherchant à optimiser ce type de politique de maintenance à l’aide d’algorithmes adaptés. Attention ! Ce sujet de TFE nécessite de programmer en Python 3 ou sur MATLAB. - Gestion des stocks en maintenance avec contraintes de ressources.
Promoteurs : Dr Lucas Equeter, Prof. Pierre Dehombreux – Attribué à Sidney Sykes.
La maintenance est sujette à des contraintes de ressources pour la bonne réalisation des opérations. Il peut s’agir d’outils, de véhicules, ou de pièces de rechange. Ces pièces de rechange sont à commander en quantités suffisantes et sont soumises à leur propre dépréciation au fil du temps, par exemple en raison d’une obsolescence ou d’une dégradation intrinsèque. Leur stockage en grande quantité représente également une source de surcoûts. La gestion de stocks possède donc ses propres complexités, mais ses conséquences sur la maintenance peuvent être importantes, en particulier dans des contextes où la logistique est ralentie ou perturbée. Il est proposé d’établir un état de l’art sur la prise en compte de contraintes de ressources en maintenance ainsi que sur la gestion de stocks. On simulera ensuite les conséquences d’une politique de gestion de stocks donnée sur plusieurs cas d’étude de maintenance soumise à des contraintes de ressources. Attention ! Ce sujet de TFE nécessite de programmer en Python 3.
