Travaux de fin d’études

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. Les développements du travail se baseront sur une base de données qui sera enregistrée sur des imprimantes Ultimaker.
Promoteurs: Édouard Rivière, Saïd Mahmoudi, François Ducobu, Valentin Dambly

Le kanban est un outils de gestion de production permettant de tendre vers un flus tiré. Son principe est simple, mais la définition de son utilisation pratique (notamment du choix des boucles kanban et du nombre de kanbans en circulation) est délicate. Ce travail de fin d’études vise à utiliser le logiciel de simulation à événements discrets SIMIO pour déterminer une stratégie optimale sur des lignes de production simulées.
Promoteurs: Édouard Rivière, Pierre Dehombreux
Sujet attribué à Julian Martin (SNCB)

Lors du fraisage du contour de pièces, les conditions d’engagement d’outil peuvent varier de manière importante, avec un impact significatif sur les efforts de coupe générés. Ces efforts peuvent produire des effets néfastes comme la mise hors tolérance de la pièce, la dégradation des états de surface ou l’apparition de vibrations excessives. Le but de ce travail de fin d’études est d’une part de développer un interpréteur de G-code (programme envoyé à une fraiseuse à commande numérique pour la réalisation d’une trajectoire) et à le coupler au logiciel de simulation de fraisage Dystamill. Les développements seront validés sur une base de données d’exemples proposées durant le travail qui seront simulés et réalisés expérimentalement sur les machines d’usinage du service.
Promoteurs: Édouard Rivière, François Ducobu

L’impression 3D permet la réalisation de géométries ‘freeform’ dont la mesure dimensionnelle est délicate. L’objectif de ce travail de fin d’études est d’étudier l’application de la norme ISO 1101 pour le contrôle de forme de surfaces quelconques, d’évaluer les performances du logiciel quartis couplé à la machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) du service de génie mécanique et de développer des routines d’analyse définissant l’écart de forme à partir d’un nuage de points mesure à la MMT.
Promoteurs: Édouard Rivière, François Ducobu

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 une ligne de fabrication d’objets minces de dimensions réduites (assiettes, plateaux, …) en accordant une importance particulière aux bilans énergétiques et environnementaux. Un bilan économique est attendu. Un stage au Cameroun pourrait être envisagé.
Promoteurs: Pierre Dehombreux

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.
Promoteurs: Pierre Dehombreux, Lucas Equeter

L’Analyse des Modes de Défaillances, de leurs Effets et de leur Criticité est un pilier de la maintenance basée sur la fiabilité, aussi bien dans les domaines industriels qu’hospitaliers. L’estimation des facteurs de la criticité reste sujette à des estimations d’experts et à l’incertitude. Des outils, comme ceux de la logique floue, ont été proposés pour permettre une modélisation de celle-ci. Certaines méthodes d’aide à la decision pourraient également apporter une amélioration au classement des criticités basé traditionnellement sur le produit de facteurs contributifs (fréquence, gravité, non-détectabilité).
Promoteurs: Pierre Dehombreux, 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 développement durable, coût). La proposition de ce TFE est de comparer différentes approches développées (matrice de Pugh, grille DESING➕ de notre partenaire University of West Bohemia, …) dans le contexte de la conception mécanique et d’autres plus générales dans le contexte de l’aide à la décision (Electre, Promethee, …).
Promoteurs: Pierre Dehombreux, Édouard Rivière, Lucas Equeter

De nombreuses machines sont conçues par assemblage d’unités standardisées assurant le guidage et la transmission de puissance: leur conception nécessite de nombreuses vérifications de compatibilité et de dimensionnement des éléments qui les composent. Une conception optimisée conduit rapidement à une explosion combinatoire des variantes et certaines, identifiées comme optimales, peuvent se révéler irréalisables dans un délai donné compte tenu des délais de livraison des composants. Une démarche originale de conception qui intègre ces contraintes dès les premières étapes du processus de conception est actuellement proposée par Pierre Dupont. Le TFE est destiné à y contribuer dans le cadre de la combinaison d’unités multiples, caractéristiques des robots cartésiens, portiques de découpe et de manutention, imprimantes 3D, tables de découpe plasma, …
Promoteurs: Pierre Dehombreux, Lucas Equeter, Pierre Dupont
Sujet attribué à Hugo Dantinne

Ayant identifié les modes de défaillance d’un système, au travers d’une analyse AMDEC détaillée, se pose le question de la définition des moyens d’inspection destinés à évaluer l’état de dégradation des composants, ces inspections pouvant être réalisées en continu ou à intervalles réguliers, avec des moyens de contrôle immobilisant ou non l’équipement, avec des qualités de diagnostic variables. On peut par exemple suivre l’évolution de la dégradation d’un roulement par une mesure vibratoire, mais de manière approchée; on peut procéder à une analyse par endoscopie dont la conclusion sera sans appel, mais au prix de l’interruption coûteuse de l’utilisation de l’élément. Comment choisir en fonction du niveau de risque de défaillance acceptable?
Promoteurs: Pierre Dehombreux, Lucas Equeter, Richard Foka Teumbou

Contexte : Dans le cadre du développement de jumeaux numériques des procédés de fabrication, des modèles sont utilisés pour assister les opérations en anticipant les problèmes. Dans le cadre plus défini de l’usinage robotisé, des modèles suffisamment précis peuvent être utilisés pour améliorer les trajectoires.
But : Évaluation des possibilités de réduction des déviations rencontrées en usinage robotisé à travers la modification du feed-rate.
Aptitudes : Développement (C➕➕, python), Expérimental
Promoteurs: Édouard Rivière, Valentin Dambly, Olivier Verlinden

Contexte : Dans le cadre de la modélisation des opérations multiaxes, il est nécessaire d’appréhender le calcul des efforts de coupe. Les opérations multiaxes présentent un défi de modélisation de l’interface outil-matière qui se poursuit avec la validation des ces approches sur des cas concrets.
But : Détermination d’un modèle d’efforts de coupe et identification expérimentale pour des opérations de fraisage robotisé.
Aptitude : Développement (C➕➕, python), Expérimental
Promoteurs: Édouard Rivière, Valentin Dambly

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. But : Optimisation de la posture dans l’espace de travail du robot. Aptitudes : Développement (C➕➕, python), Expérimental
Promoteurs: François Ducobu, Thomas Beuscart, Valentin Dambly, Édouard Rivière

Contexte : Lors d’opérations d’usinage, le système de mesures peut entraîner des vibrations qui ne sont pas prises en compte dans les modèles numériques d’enlèvement de matière, montrant ainsi des écarts et limitant la fiabilité des modèles.
But : Modélisation de la dynamique du système de mesure en fraisage et évaluer son impact sur la modélisation de l’enlèvement de matière.
Aptitudes : Développement (C➕➕, python), Expérimental
Promoteurs: Olivier Verlinden, Édouard Rivière, Valentin Dambly

Contexte : Dans le cadre du développement de jumeaux numériques des procédés de fabrication, il est nécessaire de définir et maitriser des modèles reproduisant la réalité. Dans le cadre plus défini de l’usinage robotisé, il est nécessaire de modéliser les opérations 5-axes que permettent celui-ci. Ce travail s’articule donc autour de la modélisation de ce phénomène.
But : Extension du simulateur de coupe et évaluation des performances de compensation.
Promoteurs: Édouard Rivière, Valentin Dambly, Olivier Verlinden

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 traditionnel 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.
Promoteurs: François Ducobu, Édouard Rivière, Laurent Spitaels, Margaux Lorenzoni

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.
Promoteurs: François Ducobu, Saïd Mahmoudi, Lucas Equeter, Lorenzo Colantonio

Le projet MachFlexComp porte sur l’usinage, avec un robot, de pièces flexibles en matériau composite recyclé.
Dans ce contexte, ce travail contribuera à l’amélioration de l’usinage des pièces en tenant compte de leur flexibilité et en modélisant le procédé.
Promoteurs: François Ducobu, Édouard Rivière, Matthias Nutte, Valentin Dambly

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 seront réalisés.
Ce travail 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, ´Édouard Rivière

L’objectif principal du projet CAP-AM est de développer des « outils » (pièces benchmark et méthodes d’optimisation associées) de qualification dimensionnelle et géométrique de procédés de fabrication
additive par dépôt direct multi-axes robotisé (WAAM sur robot).
Dans ce contexte, ce travail porte sur la qualification géométrique du procédé avec des stratégies 3 axes.
Il s’agira de proposer des pièces de qualification « élémentaires » de géométrie simple (par exemple: des plans, des cylindres, …). Ces pièces seront ensuite fabriquées avant d’être mesurées. Les tailles d’entités minimales seront également déterminées. Suite à cela, une proposition de pièce pour analyser la capabilité dimensionnelle et géométrique du procédé en 3 axes sera effectuée.
Promoteurs: François Ducobu, ´Édouard Rivière, Laurent Spitaels

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 seront réalisés.
Ce travail doit contribuer à la mise en place d’une méthode de corrélation digitale d’images (DIC) utilisant une caméra rapide afin d’estimer la déformation des éprouvettes lors des essais de traction.
Promoteurs: François Ducobu

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

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.
Promoteurs: Lucas Equeter 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.
Promoteurs: Lucas Equeter Pierre Dehombreux

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.
Promoteurs: Lucas Equeter Pierre Dehombreux

Sur ses sites de Bierghes et de Lessines notamment, CUP exploite des carrières de porphyre dont les installations de traitement des granulats sont illustrées ci-dessous. Après extraction, le minerai est convoyé, concassé et trié un certain nombre de fois afin d’aboutir à une gamme de produits de granulométries spécifiques. Dans le cadre de la maintenance de ses équipements, CUP vient d’investir dans du matériel de suivi de lubrification des roulements. Ce matériel sera utilisé sur des paliers essentiels pour l’installation, notamment en fin de bande convoyeuse, et dans les concasseurs. L’objectif du travail de fin d’études est en premier lieu d’analyser expérimentalement les facteurs d’influence (température, vitesse, charge) sur les indicateurs de suivi des roulements. Il est ensuite attendu de produire une analyse économique du gain associé à une maintenance préventive conditionnelle basée sur ces capteurs, compte tenu des gains énergétiques et en lubrification. À terme, ces analyses permettront donc de contribuer à améliorer globalement la politique de maintenance de la ligne de production. Selon l’avancement du travail, l’établissement d’un plan d’expériences permettant de récolter les données nécessaires à l’optimisation du plan de graissage pourra être envisagé.
Promoteurs: Lucas Equeter, Lucas Rosini (CUP), Pierre Dehombreux

L’optimisation de la maintenance des équipements médicaux en milieu hospitalier est rendue nécessaire pour garantir des contraintes économiques et de disponibilité élevée, particulièrement critiques en période de crise. Faut-il réparer, remplacer, améliorer, conserver un matériel dégradé ? La réponse à cette question doit pouvoir s’appuyer sur un outil adapté d’aide multicritère à la décision, s’appuyant sur des situations qui prennent en compte plusieurs facteurs auxquels la prise de décision doit être sensible, parmi lesquels la sécurité des patients, le coût de l’intervention, les solutions technologiques… Pour pouvoir atteindre cet objectif, un travail de fin d’études est constitué de la conception d’un outil d’aide à la décision se basant sur des sous critères de coût ou de fiabilité pour l’exemple des machines de dialyses en appliquant différentes méthodes d’aide multicritère à la décision.
Promoteurs: Lucas Equeter Pierre Dehombreux, Molk Souguir
Attribué à Rémi Destrebecq (CHwapi)

Depuis plusieurs années, une prise de conscience générale de l’impact des activités humaines sur l’environnement s’est opérée. Dans le but d’atteindre un développement durable, les entreprises doivent changer leurs habitudes, leur stratégie de développement ainsi que leur manière de produire et d’entretenir leur matériel. Ainsi, il a été possible de voir émerger des concepts tels que l’éco-conception ou l’économie circulaire, tentant d’introduire à des moments différents du cycle de vie d’un produit ou d’une machine une réduction de son impact sur l’environnement. Dans ce contexte, il n’est pas étonnant que la politique de maintenance adoptée par les entreprises soit également à considérer. Ce travail de fin d’études se penchera sur la manière de traiter la défaillance d’une machine au sein d’une entreprise, et de la meilleure opération de maintenance à réaliser pour en minimiser l’impact environnemental. Pour trancher la question, l’utilisation et la comparaison de deux méthodes d’aide multicritère à la décision (la méthode ELECTRE et la méthode PROMETHEE) constitueront les objectifs principaux de ce travail. Tout au long de ce travail, l’étudiant aura également l’occasion de se familiariser avec les analyses de cycle de vie, qui sont des outils essentiels permettant de quantifier l’impact environnemental d’un produit tout au long de son cycle de vie, et les indicateurs y afférents.
Promoteurs: Lucas Equeter, Pierre Dehombreux, Gérôme Moroncini
Sujet attribué (dans des versions différenciées intégrant des éléments du sujet « Des réseaux bayésiens… ») à MM. Julien Decocq et Martin Delcorte