PROBLEMATIQUE : Concevoir une pièce support capable de soutenir une charge (M=100kg) chaude (T°300°C) sans transmettre la chaleur au bâti. Objectif <40°C
SOLUTION : Cette problématique a nécessité une approche en plusieurs étapes :
- Conception classique
- Modélisation simulation
- Utilisation de l’optimisation topologique
- Modélisation simulation
- Optimisation de la solution
- La première solution à laquelle on peut penser est une équerre mécanosoudée avec des canaux de réfrigération afin d’évacuer la chaleur de la zone chaude
2. Afin de valider le comportement de la pièce on effectue un calcul en statique et un calcul en Thermique
Le dimensionnement mécanique est OK, mais la dissipation thermique est insuffisante (T° proche de 60°C sur le bâti)
3. On utilise l’optimisation topologique et les fonctions de Design Génératif de Fusion360 afin d’obtenir une forme organique répondant aux contraintes données. On retravaille cette forme organique afin de la rendre creuse et de faciliter sa mise en fabrication.
4. On répète une étape de simulation numérique pour se rendre compte que la pièce est correctement dimensionnée (mécanique et thermique).
L’utilisation de la conception générative, l’emploi de l’Inox 316L combiné à une réfrigération permet de répondre au cahier des charges
5. En poussant l’étude, nous démontrons qu’en utilisant du titane et en supprimant le système de réfrigération, nous parvenons à respecter la tenue thermique. Cela s’explique par les caractéristiques réfractaires du titane ainsi que par le grand nombre de surfaces d’échange proposées par la solution technique.
CONCLUSION : Grâce à l’optimisation topologique et l’emploi du titane, nous obtenons une réponse au cahier des charges. Certes le coût de revient de la pièce obtenue par fabrication additive métallique est plus important qu’avec l’utilisation de procédés conventionnels, mais cette pièce évite l’investissement d’un équipement de réfrigération. Cela permet de réaliser une économie. De plus, cette pièce a une masse 50% plus faible que l’équerre mécanosoudée du 1. On effectue donc également des économies lors de son utilisation (cas d’une pièce en mouvement) et on évite tous les coûts d’entretien et d’utilisation de la centrale de réfrigération.