Metal forming process optimisation by coupled aproach designs of experiments, finites elements and response surface methodology
Optimisation des procédés de mise en forme par approche couplée plans d'expériences, éléments finis et surface de réponse
Résumé
In this work we propose the optimization strategies using numerical designs of experiments to minimize the difficulties in the metal forming process optimization. Among these difficulties it can recall : springback from bending process, die wear during extrusion process or tools fatigue, the research of global solution for data exchange between numerical simulation and optimization tool. Taking into account of the strong non-linearity of the studied phenomena, we developed an approach using the following methods, design of experiments, finite elements methods and response surface methodology to optimize the performances of the product or manufacturing process The virtual character of the experiments (numerical simulation) justifies creation and the development of an optimization tool, in order to automate and to facilitate the application of the designs of experiments method and that of the strategies of optimization by designs of experiments from numerical simulations. This is a data-processing tool which determines in an automatic and fast way, the optimum of a certain process and allows obtaining products that respect a certain number of quality standards. In order to find the characteristics of the manufacturing processes in agreement with the best possible quality of the products one of the optimization strategies proposed in this work is based on a hybrid approach which uses the power of the three methods : mechanical tolerancing, response surface methodology, and interval computation method. The validation of this new method will bring a robust solution of the stamping process optimization.
Dans ce travail nous proposons des stratégies d'optimisation par plans d'expériences numériques pour palier les difficultés rencontrées dans le processus d'optimisation de procédés de mise en forme. Parmi ces difficultés on peut rappeler : le retour élastique durant le pliage, l'usure de la matrice pendant l'extrusion ou la fatigue des outils, la recherche d'une solution globale ou l'échange des données entre l'outil de simulation et l'outil d'optimisation. Compte tenu de la forte non linéarité des phénomènes étudiés, nous avons développé une approche basée sur l'utilisation conjointe de la méthode des plans d'expériences, de la méthodologie de surface de réponse et la méthode des éléments finis, pour optimiser les performances du produit ou du procédé de fabrication. Le caractère numérique des expériences justifie la création et la mise au point d'un outil d'optimisation, afin d'automatiser et de faciliter l'application de la méthodologie de plans d'expériences et celle des stratégies d'optimisation par plans d'expériences à partir de simulations numériques. Il s'agit d'un outil informatique qui permet de déterminer de manière automatique et rapide, l'optimum d'un certain processus, permettant d'obtenir des produits respectant un certain nombre des critères de qualité. Afin de trouver les caractéristiques des processus de fabrication en accord avec la meilleure qualité possible des produits une des stratégies d'optimisation proposée dans ce rapport est basée sur une approche hybride qui utilise la puissance des trois méthodes : surface de réponse, calcul par intervalle et tolérencement mécanique. La validation de cette nouvelle méthode apportera une solution robuste à l'optimisation du procédé d'emboutissage.
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