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Université Henri Poincaré - Nancy I (16/12/2007), Gabriel Ris (Dir.)
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Décomposition avancée de modèles numériques CAO pour le procédé de Stratoconception. Développement des outils associés
Yves Houtmann1

La Stratoconception est un procédé breveté de prototypage rapide permettant de fabriquer directement par couches une pièce créée par CAO, sans rupture de la chaîne conception / fabrication. Le procédé de Stratoconception est développé au CIRTES depuis 1990 et a fait l'objet de nombreuses communications ainsi que de dépôts de brevets et de marques.
La Stratoconception consiste à décomposer (trancher) une pièce, en un ensemble de couches élémentaires simples, appelées strates, dans lesquelles sont introduits des renforts et inscris. Les pièces élémentaires sont identifiées puis fabriquées directement par micro-fraisage rapide 2.5 axes, à partir de matériaux en plaques. Ces pièces élémentaires sont ensuite assemblées pour reconstituer le produit final. L'assemblage est pris en compte dès la décomposition.
Ce travail est une continuation des travaux de thèse CIFRE n°642/99 de Geoffroy LAUVAUX effectués au sein de l'IFTS de Reims et soutenus en 2005.
La notion de décomposition de modèle numérique en entités a connu, et connaît encore, de nombreux développements et travaux. A l'origine, les entités de décomposition correspondaient à des entités élémentaires d'usinage (plan, cylindre, balayage...). Aujourd'hui, les travaux portant sur la décomposition de modèles sont principalement appliqués dans les domaines de l'imagerie multimédia, de la reconnaissance de similarités de modèles et de la création de nouveaux modèles à partir de bases de données de modèles existants.
Lorsque l'on cherche à appliquer la notion de décomposition à la Stratoconception, il apparaît que celle-ci n'est pas unique et qu'il est possible de définir trois types de décompositions adaptées à des problématiques bien distinctes : la décomposition en strates, en morceaux et en entités. Chacune de ces décompositions résout des problèmes d'accessibilté, de réduction de dimensions de modèles et d'optimisation de vitesse de réalisation.
Nous avons plus particulièrement travaillé sur l'optimisation de la phase de tranchage par l'utilisation de points caractéristiques (dits critiques) et sur l'utilisation de la ligne de reflet pour la décomposition et la réalisation de formes tubulaires. Nous avons également étudié un algorithme de décomposition en entités convexes approchées en dimensions 2 et 3.
1:  CRAN - Centre de recherche en automatique de Nancy
décomposition – prototypage rapide – Stratoconception – tranches – entités – points critiques – lignes de reflets – convexité – maillage – indexation

Advanced decomposition of CAO model applied to Stratoconception Development of associated tools
Stratoconception is a patented rapid prototyping process. It allows the direct manufacturing of a CAD model, layer after layer, without any lag in the design/manufacturing workflow. The Stratoconception process was developed by CIRTES since 1990 and is protected by relevant trademarks and international patents.
This process consists in breaking the part down, by Computing, into a set of straightforward elementary layers called stratum, in which stiffeners and strengthening plugs are inserted. The elementary parts are identified and then directly manufactured by 2.5 axis rapid milling, or by 5 axis laser cutting from sheet material. These elementary parts are the fitted together and imbricated in order to rebuild the final part. The assembly of the strata is considered from the design step to help withstand the mechanical constraints during use.
This work follows the CIFRE thesis n°642/99 prepared by Geoffroy LAUVAUX at the IFTS (Reims, France) and attended in 2005.
A lot of work was published about decomposition of model. At the beginning, the entities were used in the context of machining (of plane, cylinder,...). Nowadays, the decomposition is applied in the field of multimedia visualization, similarities recognition or conception of new models by using database of existing models.
In Stratoconception, we identify three types of decomposition, each of one responding to specific problem: decomposition in strata, pieces of strata and entities. Each of these decomposition solves accessibility, reduction of model's size and speed up of manufacturing time problems.
We work more specifically on the optimization of slicing procedure by using critical points and on the manufacturing of tubular models by using parting line. We also study the decomposition of model into nearly convex entities in 2D and 3D.
decomposition – rapid prototyping – Stratoconception – strata/layer – entity – critical point – parting line – convexity – meshing – indexation

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