Les machines de fabrication additive métallique actuelles sont dispendieuses et généralement peu productives. De plus, la plupart des pièces issues de la fabrication additive doivent être usinées après l’impression pour obtenir de bonnes tolérances géométriques. L’objectif de ce projet de recherche est de développer un système de fabrication additive hybride pouvant remplacer les machines d’usinage traditionnelles. Les systèmes hybrides combinent les avantages de la fabrication additive et de l’usinage dans un seul système. Ce mémoire présente le développement et la mise en service d’un système de fabrication additive hybride formant des pièces en aluminium à partir d’un filament d’Al4043. Ce système utilise une technologie innovatrice qui se base sur le principe de chauffage par induction. Le filament est fondu directement par induction à l’intérieur d’un tube, puis un flux d’argon permet à l’aluminium en fusion de s’éjecter du tube. Cette méthode permet de faire des préformes en aluminium qui peuvent être usinées afin d’obtenir une pièce finale. Cette technologie permettrait de fabriquer une machine hybride à faible coût tout en ayant un taux de déposition élevé. Le système a été installé sur un bras robotisé FANUC. Les résultats préliminaires démontrent qu’il est possible de générer des gouttelettes d’aluminium de manière contrôlée en pulsant le débit d’argon grâce à une valve. Les gouttelettes sont générées à chaque pulse puis sont projetées sur un substrat en suivant une trajectoire précise. L’accumulation des gouttelettes formera une couche d’aluminium, puis les couches seront empilées pour former une pièce. Des pièces en aluminium ont été mises en forme grâce à ce nouveau procédé de fabrication additive. Le volume des pièces pouvant être imprimées est limité par la perte d’efficacité du système de chauffage par induction après plusieurs minutes d’utilisation. La densité apparente la plus élevée obtenue avec ce système est de 84%. / Les machines de fabrication additive métallique actuelles sont dispendieuses et généralement peu productives. De plus, la plupart des pièces issues de la fabrication additive doivent être usinées après l’impression pour obtenir de bonnes tolérances géométriques. L’objectif de ce projet de recherche est de développer un système de fabrication additive hybride pouvant remplacer les machines d’usinage traditionnelles. Les systèmes hybrides combinent les avantages de la fabrication additive et de l’usinage dans un seul système. Ce mémoire présente le développement et la mise en service d’un système de fabrication additive hybride formant des pièces en aluminium à partir d’un filament d’Al4043. Ce système utilise une technologie innovatrice qui se base sur le principe de chauffage par induction. Le filament est fondu directement par induction à l’intérieur d’un tube, puis un flux d’argon permet à l’aluminium en fusion de s’éjecter du tube. Cette méthode permet de faire des préformes en aluminium qui peuvent être usinées afin d’obtenir une pièce finale. Cette technologie permettrait de fabriquer une machine hybride à faible coût tout en ayant un taux de déposition élevé. Le système a été installé sur un bras robotisé FANUC. Les résultats préliminaires démontrent qu’il est possible de générer des gouttelettes d’aluminium de manière contrôlée en pulsant le débit d’argon grâce à une valve. Les gouttelettes sont générées à chaque pulse puis sont projetées sur un substrat en suivant une trajectoire précise. L’accumulation des gouttelettes formera une couche d’aluminium, puis les couches seront empilées pour former une pièce. Des pièces en aluminium ont été mises en forme grâce à ce nouveau procédé de fabrication additive. Le volume des pièces pouvant être imprimées est limité par la perte d’efficacité du système de chauffage par induction après plusieurs minutes d’utilisation. La densité apparente la plus élevée obtenue avec ce système est de 84%. / Current metal additive manufacturing machines are expensive and generally unproductive. In addition, the majority of parts from additive manufacturing must be machined after printing to achieve good geometric tolerances. The objective of this research project is to develop a hybrid additive manufacturing system that can replace traditional machining machines. Hybrid systems combine the benefits of additive manufacturing and machining into a single system. This thesis presents the development and usage of a hybrid additive manufacturing system that can form aluminum parts from a Al4043 filament. The system presented in this thesis uses an innovative technology that is based on the principle of induction heating. The filament is melted directly by induction inside a tube, then a flow of argon allows the molten aluminum to eject from the tube. This method makes aluminum preforms that can be machined to obtain a final piece. With this technology, it could be possible to manufacture a hybrid machine at low cost while having a high deposition rate. The system was installed on a FANUC robotic arm. Preliminary results demonstrate that it is possible to generate aluminum droplets in a controlled manner by pulsing the argon flow through a valve. The droplets are generated at each pulse and are projected onto a substrate along a precise trajectory. The accumulation of droplets will form a layer of aluminum, then the layers will be stacked to form a part. Aluminum parts have been shaped by this new additive manufacturing process. The volume of parts that can be printed is limited by the loss of efficiency of the induction heating system after several minutes of use. The highest bulk density obtained with this system is 84%. / Current metal additive manufacturing machines are expensive and generally unproductive. In addition, the majority of parts from additive manufacturing must be machined after printing to achieve good geometric tolerances. The objective of this research project is to develop a hybrid additive manufacturing system that can replace traditional machining machines. Hybrid systems combine the benefits of additive manufacturing and machining into a single system. This thesis presents the development and usage of a hybrid additive manufacturing system that can form aluminum parts from a Al4043 filament. The system presented in this thesis uses an innovative technology that is based on the principle of induction heating. The filament is melted directly by induction inside a tube, then a flow of argon allows the molten aluminum to eject from the tube. This method makes aluminum preforms that can be machined to obtain a final piece. With this technology, it could be possible to manufacture a hybrid machine at low cost while having a high deposition rate. The system was installed on a FANUC robotic arm. Preliminary results demonstrate that it is possible to generate aluminum droplets in a controlled manner by pulsing the argon flow through a valve. The droplets are generated at each pulse and are projected onto a substrate along a precise trajectory. The accumulation of droplets will form a layer of aluminum, then the layers will be stacked to form a part. Aluminum parts have been shaped by this new additive manufacturing process. The volume of parts that can be printed is limited by the loss of efficiency of the induction heating system after several minutes of use. The highest bulk density obtained with this system is 84%.

L’usage des outils de modélisation numérique dans la simulation des différents procédés de mise en forme est, de nos jours, un incontournable. L’industrie du forgeage, avec des logiciels de calcul et simulation très avancés tels que Forge ou Abaqus utilisés dans de nombreuses études et thèses, est en mesure d’assurer un bon contrôle des paramètres (paramètres procédé et paramètres matériau), ce qui permet la production de pièces de haute qualité, à géométrie complexe et très compétitives. La simulation numérique avec l’aide de méthodes appropriées comme ALE (Arbitrairement Eulérien Lagrangien) et SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) qui seront abordées dans le rapport, permet de réduire considérablement le temps et les coûts grâce aux procédés d’optimisation et de prototypage virtuel. Avec l’intégration des lois de comportement adaptées pour chaque cas dans les processus de mise en forme et le contrôle des paramètres du procédé, la simulation offre des résultats d’une grande précision pour des procédés tels que l’usinage et le forgeage, qui fait l’objet de notre étude. En partenariat avec Héroux-Devtek, notre travail porte sur la simulation de la mise en forme d’une composante d’un train d’atterrissage d’avion en aluminium par forgeage à chaud à matrices fermées. Cette étude nécessite une bonne compréhension de la cinématique des outils et des propriétés du matériau avant et lors de la mise en forme. Pour cela, une étude paramétrique pour vérifier l’importance de chaque paramètre sur les résultats finaux sera effectuée. Les logiciels de simulation utilisés sont Abaqus explicite et Ls-dyna. Les différentes analyses effectuées dans cette étude ont permis de développer une méthodologie d’analyse ainsi qu’une première bonne approximation de la mise en forme de la composante du train d’atterrissage et d’identifier les paramètres permettant de mieux contrôler le procédé et d’améliorer les résultats de simulation. Mots-clés : Forgeage à chaud, ALE, SPH, MEF, aluminium, train d’atterrissage / The use of numerical modeling tools in the simulation of different methods of forming is nowadays a must. The forging industry, thanks to advanced calculation and simulation softwares such as Forge or Abaqus used in many studies and theses, can take advantage of good control settings (process and material parameters) that enable the production of high quality pieces, with complex geometry and highly competitive. Numerical simulation with the help of appropriate methods as ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) and SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) that will be addressed in the report , can significantly reduce the time and costs through process optimization and virtual prototyping. With the integration of material laws adapted for each case during the forming process and the control of process parameters, simulation results are highly accurate for processes such as machining and forging, which is the subject of our study. In partnership with Héroux-Devtek, our work focuses on the simulation of the manufacturing of an aircraft landing gear component in aluminum by hot closed-die forging. This study requires a good understanding of the kinematics of tools, and material properties before and during the forming process. Thus, a parametric study to test the importance of each parameter on the final results will be done. Simulation softwares that will be used are Abaqus explicit and Ls-dyna. The analyses conducted in this study were used to develop an analysis methodology, to find a good first approximation of the forging simulation of the component of the landing gear and to identify parameters that allow for better simulation results. Keywords: Hot forging, ALE, SPH, FEM, aluminum, landing gear