Aperçu : La fabrication de filaments/granulés fondus (FFF/FPF) est l’une des techniques d’impression 3D les plus connues pour la production de composants thermoplastiques. Il est basé sur l’extrusion de matériaux alimentée par l’énergie thermique et est utilisé pour fabriquer des pièces aux géométries complexes et uniques en petites séries ainsi qu’en grands volumes. Au Advanced Manufacturing Lab (AML) de la KU Leuven, campus de Nayer, un modèle permettant de prédire et de simuler la température de fabrication des pièces imprimées FFF/FPF a été développé [doi:10.1007/s40964-022-00271-0]. Ce code, nommé T4F3 : Temperature for Fused Filament Fabrication, a été appliqué avec succès pour simuler l’évolution thermique des produits au cours du processus d’impression dans diverses conditions. Le modèle peut être utilisé pour prédire les températures de réchauffage critiques pour une haute qualité et optimiser le processus d’impression de pièces en PLA (acide polylactique) et d’autres polymères. [ https://iiw.kuleuven.be/onderzoek/aml/technologyoffer/FFFthermalsimulat… ] 
Contenu : L’objectif de cette thèse est de développer un modèle multi-échelle pour la simulation de pièces et de processus incluant le codage et la modélisation de la qualité de la liaison mécanique. L’élément clé est le couplage de la cinétique de la liaison polymère à l’échelle microscopique à la force et aux performances de la liaison à l’échelle méso-échelle. Pour atteindre cet objectif, le modèle T4F3 de la KU Leuven sera intégré à l’environnement de simulation basé sur les éléments finis actuellement disponible de la TU Eindhoven, qui permet l’analyse mécanique des processus d’impression de pièces plus grandes, y compris les conditions aux limites thermiques. Le résultat sera ensuite étendu et validé pour les géométries de forme libre et les formes pertinentes pour les partenaires industriels du projet (telles que les conceptions cylindriques et en forme de barre longue). Le développement de la liaison (cinétique, morphologie, résistance) sera étudié sous différents procédés thermiques, notamment des procédés isothermes et non isothermes au-dessus de la température de transition vitreuse d’un matériau thermoplastique amorphe et/ou semi-cristallin. Finalement, une théorie de la qualité des liaisons locales sera élaborée pour un historique de température arbitraire typique des pièces imprimées FFF/FPF. Le travail expérimental (à effectuer par un collègue) fournira une contribution au modèle et sera utilisé pour la validation du modèle.