<p>De nos jours, il est peu de processus ou de tâches qui ne requièrent pas l'optimisation d'une quantité :diminuer le temps de livraison, diminuer l'espace utilisé, réduire les efforts de développement, C'est donc sans surprise que la recherche en optimisation soit l'un des domaines les plus actifs des sciences des technologies de l'information. En optimisation combinatoire, les métaheuristiques sont à compter parmi le fleuron des techniques algorithmiques. Mais ce succès est encore au prix d'une quantité significative de temps de conception et développement. Ne serait-il pas possible d'aller encore plus loin ?D'automatiser la préparation des métaheuristiques ?En particulier dans des conditions telles le manque de temps, l'ignorance de techniques spécialisées ou encore la mauvaise compréhension du problème traité ?C'est ce à quoi nous répondons dans la présente thèse au moyen d'une approche de méta-modélisation de la recherche :l'heuristique de la Gestalt.</p><p><p><p>Considérant la représentation du problème comme un levier que l'on peut activer sous le processus de recherche mené par une métaheuristique, la thèse suggère la construction d'une abstraction de cette représentation capable d'assister la métaheuristique à trouver de bonnes solutions en contraignant sa recherche. Cette approche, inspirée de la psychologie de la Gestalt, nous l'appelons l'heuristique de la Gestalt. Son fonctionnement repose principalement sur l'agrégation des variables de la représentation. Cette agrégation donne lieu à une abstraction structurelle, mais également fonctionnelle en ce sens que les opérateurs de la métaheuristique doivent désormais respecter l'intégrité des agrégats définis.</p><p><p><p>Après avoir établi le contexte de la dissertation, nous discutons de la transposition de la psychologie de la Gestalt dans le cadre de l'optimisation combinatoire et des métaheuristiques. S'ensuit la formalisation de l'heuristique de la Gestalt et la description de sa réalisation. Finalement, une série d'études expérimentales sont menées pour éprouver le concept avancé et valider l'implémentation basée sur les algorithmes évolutionnistes que nous proposons. En conclusion, nous affirmons que l'implémentation de l'heuristique de la Gestalt basée, entre autres, sur un algorithme génétique de groupement est capable d'assister positivement des algorithmes génétiques lorsque les instances de problèmes traitées possèdent une structure riche et complexe, que leur taille est importante, que l'on est tôt dans le processus d'optimisation et que l'algorithme génétique n'est pas paramétré spécifiquement.</p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ein metastabiler austenitischer Stahl der Zusammensetzung 16Cr-7Mn-6Ni wurde einerseits über die Methode der Rückumwandlung in Werkstoffzustände verschiedener Korngrößen überführt und andererseits additiv über das Electron Beam Melting (EBM)-Verfahren gefertigt. Das statische und das zyklische Verformungsverhalten werden stark von der Korngröße beeinflusst. Insbesondere der ultrafeinkörnige Zustand verzeichnete einen erheblichen Anstieg der Festigkeit bei gleichzeitig hoher Duktilität. Die Lebensdauer übertraf bei niedrigen Dehnungsamplituden die Lebensdauer der Vergleichszustände und lag - für ultrafeinkörnige Gefüge außergewöhnlich - selbst bei hohen zyklischen Beanspruchungen auf einem vergleichbaren Niveau. Im Gegensatz zur Korngröße hatten die prozessinhärenten Defekte der mittels EBM hergestellten Varianten kaum einen Effekt auf das Verformungsverhalten des Stahls. Auch die Absenkung der Lebensdauer fiel vergleichsweise gering aus. Diese hervorragende Schadenstoleranz wird der hohen Duktilität in Kombination mit der enormen Verfestigungskapazität zugeschrieben.

Generating ideas and creating prototypes of physical products is a highly non-linear and iterative process. Current tools divide this process into multiple discrete steps with different tools to support each of these steps such as CAD modelling, simulation and fabrication. We believe, design interfaces that combine different steps of the process and create different layers of abstraction depending on the type of the user and where they are in the process can support users in generating more creative ideas and creating better functioning prototypes more efficiently. In order to validate this, we developed three interfaces- a sketch-based ideation tool, a live programming interface to create IoT devices and a design tool to support design and fabrication of hand wearables. The foundation of these design interfaces is the layer of abstraction that allows users to focus on idea generation and converting it into a tangible prototype with little or no technical knowledge, and a continuous visual feedback that guides the user to make necessary changes to improve their design. The three tools were evaluated through user testing for supporting creation of different ideas and converting them into functional prototypes.

This Diploma Thesis deals with modern technologies such as 3D scanning, rapid prototyping and vacuum casting to production of prototype form. It considers advantages and disadvantages of the modern technologies compared to traditional process of manufacturing prototype form and economical contribution using the modern technologies. Part of the thesis considers a choice of suitable manufacturing technology of a particular product.

Plastics contribute 2 GTons to the global carbon footprint, today, several countries have set targets to achieve carbon neutrality. Plastics, being a major contributor to global carbon footprint, would need to be reduced significantly from our daily life to achieve that or a way needs to be devised to recycle them. A big bottleneck in this process is to reduce the consumption of thermosetting plastics or to reduce the emissions associated with plastic and move towards economical and environmentally safe plastics having a longer lifespan and efficient recyclability. Fused filament fabrication (FFF) is the most commonly used 3D printed technology available today. Its applications range from production of prototypes to hollow shafts, and fully functional commercial components. This technology is revolutionary in a sense that it offers advantages such as cheaper raw materials, high degree of customizability, production in smaller batches at lower costs, decrease in material wastage, rapid prototyping, and complex geometry. A number of thermoplastic polymers can be used with FFF technology to produce parts, in addition research is on going to print materials not commonly used for FFF process. Polyoxymethylene (POM) could be a viable option for utilization as FFF basestock for the production of tribologically functional components. POM is an engineering thermoplastic that offers high resistance to wear, low friction, excellent impact resistance, and good chemical resistance. These properties render it suitable for production of gear wheels and low load bearings. It is currently processed using traditional manufacturing methods such as injection and compression moulding, while its printability has received very little attention in the openly available literature. An attempt has been made in this thesis to fill up this research gap by providing insight into POM filament quality, and the thermal, mechanical, and tribological behaviour of POM printed parts. The influence of overfill and layer height on the bulk properties of the printed samples, its play with counterface surface roughness and applied load has also been investigated.

Über die additive Fertigung, oftmals bezeichnet als 3D-Druck, lassen sich Bauteile nahezu beliebiger geometrischer Komplexität herstellen. Gleichzeitig lassen die Prozessrandbedingungen die direkte Einstellung der Mikrostruktur in den verwendeten metallischen Werkstoffen zu. Hieraus ergeben sich weitreichende Möglichkeiten bezüglich der Eigenschaftsoptimierung aktueller Hochleistungswerkstoffe.

Additive Fertigungsverfahren stellen in den letzten Jahren einen Megatrend dar, da sich mit diesen Verfahren endkonturnahe Werkstücke mit hohem Materialausnutzungsgrad herstellen lassen. Die auch als 3D-Druck bekannt gewordenen additiven Fertigungsverfahren sind jedoch nicht auf die Prototypenfertigung aus Kunststoffen begrenzt. Beim selektiven Laserschmelzen werden metallische Werkstoffe im Pulverbettverfahren mittels Laserstrahl aufgeschmolzen und somit schichtweise aufgebaut. Das Verfahren findet bereits in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik, aber auch in der Automobilindustrie und im Maschinenbau Anwendung für Prototypen, Einzelanfertigungen oder Kleinstserien. Des Weiteren ermöglicht es auch die Herstellung von Werkstücken mit besonders hoher Komplexität, die mit spanenden Verfahren nicht herstellbar sind, und bietet dadurch neue Gestaltungsmöglichkeiten bei der Konstruktion. Innerhalb des Vortrags werden nach der Vorstellung des Verfahrens verschiedene Methoden zur numerischen Simulation des selektiven Laserschmelzens von Edelstahl (1.4404) am Beispiel der kommerziellen Software Simufact Additive erläutert. Dazu werden der mechanische und thermo-mechanische Lösungsansatz betrachtet sowie die Methode zur Kalibrierung der Simulationen erläutert. Die Erläuterung eines voll transienten thermo-mechanischen Ansatzes erfolgt unter Verwendung der Software MSC Marc. Des Weiteren wird der Einfluss der Orientierung des Werkstücks im Herstellungsprozess auf resultierende Spannungen, Verzug sowie mechanische Eigenschaften analysiert und mit experimentellen Untersuchungen untersetzt.

Themenschwerpunkte: Moderne Walzstraßenkonzeptionen für neue Umformtechnologien und TMB-Strategien zur Herstellung von Walzdraht, Rechnergestützte Kalibrierung und Stichplanauslegung, Neue Technologien und Anlagen zum Ziehen von Draht, Anlagen und Technologien zur Wärmebehandlung von Draht, Umformtechnologien für neue Drahtwerkstoffe und Legierungen für Hochleistungsanwendungen, Prozessüberwachung und Qualitätssicherung in Prozessen der Drahtherstellung und -weiterverarbeitung, Mathematische Beschreibung der Umformprozesse und des Werkstoffverhaltens bei der Drahterzeugung und Weiterverarbeitung von Draht zu Anwendungen mit hohem Anforderungsprofil / Conference topics: Modern rolling plant concepts for new forming technologies and thermo-mechanical treatment of rolled wires, Computer-aided roll-pass design and pass schedule development, New technologies and equipments for wire drawing, Systems and technologies for the heat treatment of wire forming technologies for new alloys and materials accounting for high-demand wire applications, Process monitoring and quality assurance in wire production and processing, Mathematical modelling of the deformation process and material behaviour during wire production, Post-processing of wire for high-demand applications, and Wire-based additive manufacturing

3D printing technologies have been gaining a lot of popularity in the last fifteen years, technologies like Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printing have never been as accessible as they are today, and with the introduction of the desktop 3D printer, the technology is becoming a mainstream tool for developing prototypes and direct part production from a Computer-Aided Design (CAD) file. In an industrial context, the technology is utilized for different purposes, among which is the development and production of customized and task-specific tools. The proposed work in this thesis is an approach to simplify and streamline the development process of customized production tooling and workstation. The approach was used to identify problems and improvement opportunities at a production facility that delivered IT products. Furthermore, the Technical framework included in the proposed approach provided a guiding path to follow for the prototype development of tools to address identified problems. Developed tools and proposed solutions positively affected the production line work procedure and were accepted and adopted. While other solutions required further exploration and iterative cycles as some reluctance was experienced hence it implied changes in the workflow and daily routines.

Additive manufacturing is described in literature as a disruptive technology for spare parts supply chains and shows the potential to impact business models for spare parts production through various advantages over conventional manufacturing. Understanding changes in business models is important for companies to adopt any technology and explore business opportunities around it. This research aims to fill the gap in literature on how business models change when additive manufacturing is used for spare parts production in the automotive industry. To investigate those changes a qualitative research design with semi-guided interviews with experts in automotive companies was chosen. The findings showed that the adoption of additive manufacturing in the automotive industry is generally slow and only a few spare parts are specifically developed for additive manufacturing. Especially for niche low-volume and high-value applications AM is already used. At the same time identifying new business cases is needed for broader adoption. Contrasting opinions in literature that additive manufacturing is a disruptive technology, the adopters referred to it rather as a tool. Moreover, the findings showed that the potential of additive manufacturing described in literature is still there but cannot be utilized yet due to various identified barriers at the current stage. The main identified barriers are lack of knowledge, suitable manufacturing data, and resources to explore additive manufacturing.