Travaux de fin d’études

La fabrication hybride permet de mettre en commun les avantages respectifs de plusieurs procédés de fabrication. Dans le cadre de ce travail, les capacités de production de formes complexes de la fabrication additive sont couplées à la précision et à l’excellent fini de surface de l’usinage. Il n’existe pas à l’heure actuelle de logiciels permettant de déterminer de manière simple et fiable les trajectoires respectives de dépôt et d’usinage pour une pièce quelconque. Ce travail de fin d’études vise donc à établir les bases d’un outil logiciel permettant de produire ces trajectoires et d’estimer les performances géométriques sur base du respect de la géométrie produite par rapport au fichier CAO de la pièce. En cas de développement satisfaisant, des essais expérimentaux seront réalisés sur le système de production hybride du service de Génie Mécanique

Promoteurs: Édouard Rivière-Lorphèvre, François Ducobu, Laurent Spitaels

Pour l’usinage de pièces de grandes dimensions et de formes complexes, l’usinage à l’aide d’un robot six axes présente de nombreux avantages. Néanmoins, la relativement faible rigidité de structure provoque potentiellement des soucis de précision voire d’instabilités vibratoires.
Dans ce contexte, le travail de fin d’études vise à mettre en place une approche expérimentale permettant de déterminer de manière rapide les zones de paramètres de coupe garantissant la stabilité de l’opération (appelés ‘lobes de stabilité’) de manière expérimentale. En complément de l’état de l’art, deux approches seront évaluées en priorité : la technique de spindle speed ramp-up et une approche basée sur des essais de type Quintana (Du, Y.; Liang, Z.; Chen, S.; Huang, H.; Zheng, H.; Gao, Z.; Zhou, T.; Liu, Z.; Wang, X. Dynamic Modeling and Stability Prediction of Robot Milling Considering the Influence of Force-Induced Deformation on Regenerative Effect and Process Damping. Metals 2023, 13, 974. https://doi.org/10.3390/met13050974.
Ce travail se réalisera en collaboration avec l’entreprise française Taquet industries qui souhaite développer une activité en usinage robotisé en complément de son cœur de métier centré sur les machines d’usinage classiques. Les essais seront réalisés sur la cellule robotisée du service de Génie Mécanique sur base de cas tests proposés par l’industriel.

Promoteurs: Édouard Rivière-Lorphèvre, Christopher Lagrand (Tacquet Industries), Valentin Dambly, François Ducobu
Sujet en collaboration industrielle mais sans possibilité de valorisation de « TFE en entreprise » (pas de stage prévu).

Contexte : Dans le cadre de la modélisation du fraisage de pièces flexibles en composite, le modèle de calcul des efforts de coupe est un point important. Ces efforts de coupe sont la cause d’effets nuisibles lors de l’usinage : déformation de la pièce avec mise hors tolérance de celle-ci, dégradation des états de surface, délaminage … De plus, les composites sous forme de tissu sont majoritairement employés industriellement mais peu étudiés.
But : Réalisation d’un modèle mécanistique pour estimer les efforts de coupe lors de fraisage de composite sous forme de tissu, woven GFRP. Le modèle développé sera alimenté et validé par des essais expérimentaux menés sur le robot d’usinage du service.

Promoteurs: François Ducobu; Édouard Rivière-Lorphèvre, Matthias Nutte

Le projet ICOM2C3D a notamment pour objectif de relier la déformation d’une pièce en composite à fibres de carbone longues obtenue par fabrication additive à ses propriétés électriques. Dans ce cadre, des essais de traction sur des éprouvettes seront réalisés. Ce travail comprend un volet expérimental et un volet modélisation. La partie modélisation doit contribuer au développement d’un modèle aux éléments finis simulant l’essai de traction des éprouvettes imprimées. Les résultats des essais permettront de valider le modèle.

Promoteurs: François Ducobu, Anthonin Demarbaix (Haute École Provinciale du Hainaut), Khalil Homrani, Imi Ochana (Haute École Provinciale du Hainaut)

Les fibres du pseudo-tronc du bananier constituent une matière première abondante valorisable pour la fabrication locale d’objets composites thermoformés. Ce sujet, qui rassemble plusieurs établissements au Cameroun et en Belgique dans le Projet de Recherche au Développement ValoFiBan, vise à concevoir simultanément un produit composite et ses moyens de production, en accordant dans les choix qui président sa conception et sa fabrication, une importance particulière aux critères liés au développement durable, et en particulier, aux bilans énergétiques et environnementaux. Une thèse de doctorat est initiée sur le sujet en septembre 2024, en cotutelle avec l’Unversité de Douala.
L’article de Rodriguez, L. J., Ospina, S., Ribeiro, I., Peças, P., & Orrego, C. E, Banana fibre-biocomposite applied to bottle lid case – life-cycle engineering model for material selection. International Journal of Sustainable Engineering, 14(5), 1181–1192, 2021, donne un aperçu d’une approche possible.

Promoteurs: Pierre Dehombreux, Paul Kouteu (Université de Douala), Gérôme Moroncini

Usiner avec un outil usé comporte, outre le risque de production de non-qualité, un incrément de consommation énergétique non négligeable. En parallèle, remplacer un outil représente aussi un impact environnemental certain. En tenant compte de l’ensemble des composantes de la quantification de l’impact environnemental, le but de ce travail est de produire des points de comparaison entre l’impact environnemental d’une pièce produite avec des outils neufs, par rapport à la production d’une pièce identique obtenue avec des outils présentant différents niveaux d’usure.

Promoteurs: François Ducobu, Lucas Equeter, Lorenzo Colantonio, Gérôme Moroncini

Contexte : Le perçage robotisé est une technologie en plein essor dont l’efficacité est pour l’instant limitée par des phénomènes propres aux robots industriels utilisés. L’influence de la posture du robot et du placement de la pièce sont des facteurs impactant la qualité de l’opération. Sur base du développement de divers modèles (modèle dynamique du robot, génération d’efforts de coupe), des travaux précédents ont permis la mise en lumière de ces phénomènes sur la qualité de trous obtenus lors du perçage d’aluminium 6082. L’objectif de ce travail est d’étendre ces études selon deux directions possibles:
1) Travail théorique de modélisation touchant à l’optimisation spatiale et posturale du robot dans le cadre de perçage : sur base de modélisation, l’objectif est de proposer une méthodologie et un algorithme permettant le calcul de la meilleure configuration articulaire robotique en terme de rigidité (position et posture) sur base de diverses contraintes spatiales.
2) Travail expérimental relatif à l’étude de diverses postures et stratégies de compensation sur le perçage de matériaux stacks Aluminium-GFRP : le but est d’étendre les premières conclusions effectuées sur l’aluminium seul sur des empilements de plaques d’aluminium et de fibre de verre couramment utilisés dans le secteur aéronautique, ces derniers étant actuellement la cause de nombreux problèmes de qualités en ce qui concerne les opérations de finitions telles que le perçage.

Promoteurs: François Ducobu, Thomas Beuscart, Valentin Dambly, Édouard Rivière-Lorphèvre

L’impression 3D est une technologie en plein développement limitée par la nécessité de définir des paramètres d’impression optimisés pour chaque nouveau matériau (céramiques, thermoplastiques…). Le but de cette étude est de mettre sur pied une méthode se basant sur les propriétés du matériau afin déterminer ces paramètres d’impression. En effet, une réduction significative de la campagne de tests menant à ces paramètres présente des gains importants en termes de temps et de consommables.
Promoteurs: François Ducobu, Valentin Dambly, Margaux Lorenzoni, Laurent Spitaels

Although robotic machining has some disadvantages such as lack of stiffness and difficulty of programming, it offers a number of advantages such as flexibility, lower investment cost and accessibility to a larger space, that make it a very serious alternative to machining in conventional machining centres.
In this master’s project, the aim is to carry out a comparative study of the milling (contouring) and drilling operations for composite materials in a conventional CNC milling machine and a Staubli TX200 robot equipped as well with a CNC.
The set-up for both equipment (fixture systems, sensors positioning…) should be defined and set in both equipment: CNC milling machine and Staubli TX200 robot. In the case of the Staubli TX200 robot the more suitable configuration considering the stiffness and dynamics aspects will need to be defined. In the study, cutting and trust forces will be measured. Additionally, outcomes such as hole quality (delamination, dimensions…) and tool life will be analysed for a range of cutting tools and working conditions.

TFE à l’étranger
Promoteurs: François Ducobu, Pedro Arrazola (Université de Mondragon)

Participe à la révolution laser dans le domaine médical ! Nous proposons un TFE dont le travail fait partie d’un projet européen de R&D. La recherche est centrée sur l’optimisation de l’usinage laser pour des applications médicales de pointe. L’objectif est de remplacer la technologie actuelle d’usinage laser excimère (projection de masque) par une technologie d’usinage laser à point focal. L’utilisation de lasers excimères est devenue coûteuse et polluante car elle nécessite l’utilisation de gaz tels que le KrF et l’ArF. C’est pourquoi nous désirons trouver une alternative. Deux nouvelles sources laser seront explorées : une source UV nanosecondes et une source IR picosecondes.
L’étudiant(e) sera en charge de déterminer les paramètres d’usinage optimaux pour ces deux sources laser, en menant des expérimentations rigoureuses et en comparant les résultats obtenus avec ceux de la technologie excimère. Les précisions attendues sont de l’ordre du micron. Ce TFE en entreprise offre l’occasion de travailler directement sur des équipements de pointe et de contribuer à des avancées dans le domaine médical.
Les applications de ce projet sont variées, allant du perçage de stents et de cathéters au dénudage de fins fils. En plus de développer une expertise technique en usinage laser, l’étudiant(e) aura l’opportunité de collaborer avec des professionnels du domaine du laser (Multitel à Mons, Bloom à Bordeaux et Leukos à Limoges), contribuant ainsi à des innovations technologiques.
Ce TFE s’adresse à des étudiants motivés, curieux, et prêts à s’investir dans un travail expérimental exigeant. Rejoignez-nous pour une expérience enrichissante et un défi scientifique passionnant !

TFE en entreprise
Promoteurs: François Ducobu, Édouard Rivière-Lorphèvre, Marylou Mulliez (Optec laser Systems)

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.

Possibilité de TFE à l’étranger (CRAN à Nancy), mais non obligatoire.
Promoteurs: Lucas Equeter, Pierre Dehombreux

La maintenance hospitalière 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.

TFE en entreprise possible : CHwapi à Tournai
Promoteurs: Lucas Equeter, Pierre Dehombreux, Molk Souguir

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.

Promoteurs: Lucas Equeter Pierre Dehombreux