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In this paper, scanning paths optimization for the powder bed fusion additive manufacturing process is investigated. The path design is a key factor of the manufacturing time and for the control of residual stresses arising during the building, since it directly impacts the temperature distribution. In the literature, the scanning paths proposed are mainly based on existing patterns, the relevance of which is not related to the part to build. In this work, we propose an optimization algorithm to determine the scanning path without a priori restrictions. Taking into account the time dependence of the source, the manufacturing time is minimized under two constraints: melting the required structure and avoiding any overheating causing thermally induced residual stresses. The results illustrate how crucial the part's shape and topology is in the path quality and point out promising leads to define path and part design constraints.

This paper investigates path planning strategies for additive manufacturing processes such as powder bed fusion. The state of the art mainly studies trajectories based on existing patterns. Parametric optimization on these patterns or allocating them to the object areas are the main strategies. We propose in this work a more systematic optimization approach without any a priori restriction on the trajectories. The typical optimization problem is to melt the desired structure, without overheating (to avoid thermally induced residual stresses) and possibly with a minimal path length. The state equation is the heat equation with a source term depending on the scanning path. First, in a steady-state context, shape optimization tools are applied to trajec-tories. Second, for time-dependent problems, an optimal control method is considered instead. In both cases, gradient type algorithms are deduced and tested on 2-d examples. Numerical results are discussed, leading to a better understanding of the problem and thus to short-and long-term perspectives.

International audience; Additive Manufacturing (AM) through a Laser Powder Bed Fusion (LPBF) process consists in building objects layer by layer, by deposing energy in metallic powder with a laser along a chosen path. Despite huge advantages, such as the freedom in the design, this manufacturing process causes defects in the resulting object. Choosing the laser path is of high significance, since it is tightly related to both the manufacturing speed and the temperature distribution in each layer. The design of the laser path is often based on optimizing parameters of existing patterns and combining them. A different approach is proposed here. Without presupposing any specific pattern, our method is based on shape optimization theory and a descent algorithm is drafted to adapt the path to the manufacturing requirements.

International audience; Nous nous intéressons à l'optimisation topologique en mécanique du contact par la méthode des lignes de niveau. Nous considérons une structure linéaire élastique contrainte unilatéralement par des supports rigides et possédant une interface en auto-contact. Le contact est modélisé par les conditions aux limites de Signorini et la friction par la loi de Coulomb. En pénalisant les conditions aux limites, le problème non linéaire obtenu est traité numériquement à l'aide des méthodes de point fixe et de Newton-Raphson. La compliance élastique de la structure est minimisée sous une contrainte de volume. Mots clés-optimisation topologique; contact; ligne de niveau; adaptation de maillage.

International audience; Nous nous intéressons à l'optimisation topologique en mécanique du contact par la méthode des lignes de niveau. Nous considérons une structure linéaire élastique contrainte unilatéralement par des supports rigides et possédant une interface en auto-contact. Le contact est modélisé par les conditions aux limites de Signorini et la friction par la loi de Coulomb. En pénalisant les conditions aux limites, le problème non linéaire obtenu est traité numériquement à l'aide des méthodes de point fixe et de Newton-Raphson. La compliance élastique de la structure est minimisée sous une contrainte de volume. Mots clés-optimisation topologique; contact; ligne de niveau; adaptation de maillage.

International audience; Le procédé de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre (LPBF) est un procédé couche par couche consistant à faire fusionner de la poudre au passage d’un laser. Malgré les nombreux avantages qu’elle présente, cette méthode de fabrication induit des défauts dans la pièce. Le choix des trajectoires du laser est alors primordial. En effet, la qualité et la vitesse de fabrication en sont toutes deux tributaires. On s’intéressera ici à l’utilisation et l’adaptation des outils classiques d’optimisation de forme pour l’optimisation des trajectoires de lasage.