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The aim of this thesis is to propose a design methodology to produce parts using additivemanufacturing (AM). Compared to standard manufacturing processes, as machining, forming, casting ormolding, AM processes have new features for manufacturing multi-material parts, nondetachableassemblies or complex shapes. The arrival of this new technology involves a paradigm shift that requiressupport to designers to develop quality products. Also the mechanical and finishing specifications of theparts obtained by AM depend on their orientation during the manufacturing. Furthermore, depending onthe process, the desired geometry and the orientation, it could be necessary to integrate a support in orderto ensure manufacturability of the part. We define a design methodology that respects the integrity of thedigital channel and whose purpose is to produce a sliced numerical model ready to be manufactured on anAM machine. For this, our methodology is based on data from functional specification and businessknowledge of the process indicated by the designer, to automatically propose a first solid geometry whichsatisfies all these requirements. After this first step, a step of topological optimization restricts the volumeof the part in order to reduce its weight, cost and manufacturing time. Finally, if necessary, optimizedsupport ensuring the manufacturability of the part is generated according to the same criteria. Thismethodology is accompanied by an industrial case study as well as of two experiments to observe thepossibility to finish parts made of ABS with acetone. The first experiment is an experimental design whichmeasures the obtained surface finish based on the temperature of the acetone, the operating time, theinclination of the surfaces of the piece and its thickness. The second experiment is a tensile stress testdesigned to observe a change in the mechanical resistance of the part. Regardless of the type of machineand the AM process, the methodology we propose is a first concrete step towards obtaining directlycompliant parts, whether for industrial or domestic use.; Le but de cette thèse est de proposer une méthodologie de conception pour la réalisation depièces en fabrication additive (FA). Par rapport aux familles de procédés de fabrication standard que sontl'enlèvement de matière, la déformation plastique et la fusion, les procédés de FA présentent descaractéristiques nouvelles permettant la fabrication de pièces en multimatériaux, d'assemblagesindémontables ou encore de formes complexes. L’arrivée de cette nouvelle technologie implique unchangement de paradigme nécessitant l’accompagnement des concepteurs dans leurs missions dedéveloppement de produits de qualité. De plus les caractéristiques mécaniques et l'état de surfaces despièces obtenues en FA dépendent de leur orientation au moment de la réalisation. Par ailleurs, en fonctiondu procédé, de la géométrie souhaitée et de cette orientation, il peut être nécessaire d'intégrer du supportafin d'assurer la fabricabilité de la pièce. Nous avons donc défini une méthodologie de conception, quirespecte l’intégrité de la chaine numérique et dont la finalité est la production d'un modèle numériquetranché prêt à être fabriqué sur une machine de FA. Pour ceci, notre méthodologie se base sur lesdonnées du cahier des charges fonctionnel (CDCF) et les connaissances métier du procédé renseignéespar le concepteur afin de lui proposer automatiquement un premier solide dont la géométrie satisfait toutesces contraintes. Une étape d'optimisation topologique vient ensuite restreindre le volume de matière utilede la pièce afin de limiter son poids, son coût et le temps de fabrication. Enfin, si nécessaire, un supportoptimisé assurant la fabricabilité de la pièce est généré selon ces mêmes critères. Cette méthodologies'accompagne d'un cas d'étude industriel ainsi que de deux expérimentations visant à observer lapossibilité d'un parachèvement à l'acétone sur des pièces réalisée en ABS. La première expérimentationest un plan d'expérience mesurant l'état de surface obtenu en s'appuyant sur la température de l'acétone,le temps d'opération, l'inclinaison des surfaces de la pièce et son épaisseur. La seconde expérimentationest un test de traction visant à observer une modification de la tenue mécanique de pièces soumises à cetraitement. Indépendamment du type de machine et du procédé de FA, la méthodologie que nousproposons est un premier pas concret vers l’obtention de pièces directement conformes, que ce soit pourdes besoins industriels ou domestiques.

Applications using the direct metal deposition laser process have been expanded rapidly, particularly in aeronautics. However, this promising technology reported some difficult points and faced several problems, mainly the process instability. When these phenomena are not controlled, several defects was obtained (lack of mechanical strength, excessive porosity, poor surface, ... etc.). According to their distribution and size, non-conformity, deteriorate the mechanical characteristics of the parts was recorded and result in a significant cost of post-processing. Therefore, it is important to control the process, to make the process both robust and preserve the structural integrity of the piece. This requires the development of instrumentation through the control process, in order to have a real-time system able to adjust the process parameters to keep a high quality of the manufactured part. In this perspective, the studied thesis developed a technological solution (hardware and algorithms) based on cameras (vision) to monitor key parameters during manufacture. The application of this vision system has been allowed for the implementation of innovative methods by using modern automatic tools to monitor the status of the built part or even correct their defects during the manufacture parts, having a monitoring and process control in real time. Furthermore this vision system performed measurements for the inputs and outputs of the process, matched to a dynamic model that lead to the realization of the process control system., Les applications utilisant les procédés de fabrication directe par laser et projection de poudre sont en pleine expansion, en particulier, dans l'aéronautique. Néanmoins, cette technologie prometteuse fait état de quelques points durs et est confrontée aux problèmes d'instabilités du procédé. Lorsque ces phénomènes ne sont pas maîtrisés, cela conduit à des défauts (résistances mécaniques insuffisantes, porosités trop importantes, mauvais états de surface,….etc), qui, selon leur répartition et leur taille, risquent d'engendrer des non conformités, de détériorer les caractéristiques mécaniques des pièces et qui peuvent représenter un coût de post-traitement non négligeable. Par conséquent, il est primordial de maîtriser le procédé d'élaboration, afin de rendre le procédé de fabrication robuste et préserver l'intégrité structurelle de la pièce. Cela requiert la mise en place de système d'instrumentation du procède de projection laser, et par l'intermédiaire du contrôle procédé, d'avoir un système de commande temps réel permettant d'adapter les paramètres procédés en cours d'élaboration, afin de de maintenir une haute qualité de la pièce fabriquée. Dans cette perspective, nous avons développé une solution technologique (matérielle et algorithmique) à base de caméras (vision) permettant de suivre des paramètres clefs lors de la fabrication. L'application de ce système de vision a permis la mise en œuvre de méthodes innovantes, utilisant des outils de l'automatique moderne, pour surveiller l'état de pièces projetées, voire même corriger leurs défauts lors de la fabrication, en ayant un suivi et un contrôle du procédé en temps réel. De plus ce système de vision a permis à partir de mesures effectuées sur les entrées et les sorties du procédé, d'identifié un modèle dynamique qui ont conduit à la réalisation du système de contrôle procédé.

La culture matérielle, la numérisation et le problème de l’artefact. Les récentes innovations dans le domaine de la numérisation de la fabrication d’objets posent de nouvelles questions concernant notre conception de la nature de l’artefact. Elles posent également la question de l’élargissement de notre conception de la culture matérielle. Cet article a pour objet d’examiner l’émergence de la Fabrication rapide dans le domaine du Prototypage rapide, ce qui permettra d’appréhender la question de la numérisation et, plus généralement, notre conception de la culture matérielle. Étant donné qu’il s’agit d’une technologie fondée sur le concept de prototype, je la mettrai en parallèle avec une conception plus ancienne de prototype, à savoir le prototype chrétien, dans le but d’aborder les questions plus larges de matérialité et de présentification dans le cadre de ces deux technologies qui sont apparues au début et à la fin de l’ère chrétienne. Mon propos se focalisera plus particulièrement sur la question de l’immatériel, qui est au cœur des deux technologies du prototype, et sur la façon dont une technologie particulière de présentification liée à certaines conceptions de l’immatérialité exemplifie les dualismes productifs nécessaires à la structure de la vie sociale (Miller 2005). Material Culture, Digitization and the Problem of the Artefact. Recent innovations in the digitization of manufacturing have posed new problems for how we understand the nature of the artefact and the way material culture might be conceived more broadly. In this paper I want to address the emergence of Rapid Manufacturing from the area of Rapid Prototyping to consider the question of digitisation and our understandings of material culture more broadly. As this is a technology based on the concept of the prototype I want to consider it alongside a more ancient technology of the prototype, that is the Christian Prototype to engage larger questions of materiality and presencing that the two technologies address and which have emerged at the beginning and end of our Common Era. In particular I want to focus on the question of the immaterial which is at the heart of both technologies of the prototype and how a particular technology of presencing dependant on contingent understandings of the immaterial construct the productive dualisms necessary for the structure of social life (Miller 2005).

The Direct Metal Laser Sintering process (DMLS) is a Rapid Manufacturing (RM) technique. A 3D object is built layer by layer through laser consolidation of metallic powders. Several industrial DMLS stations are commercialised. The current performances of the parts manufactured by this process remain insufficient. Hybrid processes were developed. The DMLS process is then coupled to other technologies in order to post-process DMLS parts. The quality of the parts is improved but the post-processing stage slows down the manufacture. The main goal of this Ph.D. work was to increase the understanding of this laser manufacturing process in order to be able to make DMLS parts that could be used without post-processing. The powder used in this work is a 316L grade Stainless Steel powder. Particles are spherical and have a diameter between 11 and 45 µm. The powder has a good flowability, leading to good powder layer quality after deposition (before laser consolidation). Many monolayer samples were built, using more than seventy sets of process parameters. For each set of parameter, a specific microstructure is obtained. A microstructural index η was defined. The index is an adimensional number between 0 and 1 and represents the degree of sintering (η is close to 0 if the sintering process just began, η tends towards 1 if the sample's density is close to full density). This index allows us to characterize quantitatively the microstructure of all the parts we built. Three key parameters were identified : the pulse duration τP, the energy density of the laser Eρ and the powder bed density ρlit. Thanks to the relation η = η(τP, Eρ, ρlit) established, we estimate quantitatively that Eρ is the process parameter which has the largest influence. Qualitatively we developed phenomenological models predicting locally that the microstructure of a monolayer is becoming finer if the pulse duration as well as the powder bed density increase and if the energy density of the laser decreases.