Développement d'un cadre d'interopérabilité pour une fabrication distribuée avec des logiciels libres : application au procédé de fabrication additive par dépôt de filament

Additive Manufacturing (FA), also known as 3D printing, has emerged as a cornerstone of modern manufacturing, primarily due to its ability to produce intricate geometries. Over the past two decades, this technology has steadily gained popularity, although it is not yet widely adopted on a large scale. The goal of enhancing the accessibility of this technology can be achieved in two ways: by developing printers accessible to the general public or by expanding access to 3D printing services. This study proposes a solution aimed at increasing the accessibility of 3D printing services by integrating additive manufacturing into an ERP system through a digital thread. To ensure simplified access to this technology for the general public, the exclusive use of open-source software has been chosen. This integration aims to create a community around a platform that promotes the sharing of knowledge and expertise in the field of additive manufacturing. In this context, the concept of the digital thread, essential for this thesis, emerges. It refers to the continuous flow of data and information throughout the production cycle, from design to delivery. Open-source software refers to programs that are freely accessible to users, enabling them to execute, copy, distribute, study, modify, and enhance the software. Furthermore, the desire for remote access to technology aligns with the concept of distributed manufacturing, a production model deviating from the traditional centralized approach to embrace a more dispersed and collaborative one. Thus, this thesis introduces a concept based on filament deposition 3D printing technology (FDM) that facilitates the entire remote manufacturing process, connecting various mentioned concepts. The aim is to integrate the design of the digital model, slicing, and printing within a single module of an ERP, itself open-source. Therefore, the contribution of this thesis proposal is to enable, via community collaboration, access to a remote 3D printing service by guaranteeing local and distributed manufacturing.

Résumé

La fabrication additive (FA), également connue sous le nom d'impression 3D, s'est affirmée comme un pilier de la fabrication moderne notamment en raison de sa capacité à produire des géométries complexes. Au cours des deux dernières décennies, cette technologie a progressivement gagné en popularité, bien qu'elle ne soit pas encore largement répandue à grande échelle. L'objectif d'accroître l'accessibilité de cette technologie peut être réalisé de deux manières : en développant des imprimantes accessibles au grand public ou en élargissant l'accès aux services d'impression 3D. Cette étude propose une solution visant à accroître l’accessibilité du service d'impression 3D en intégrant la fabrication additive à un Progiciel de Gestion Intégré (PGI - ERP) via une chaîne numérique (digital thread). Pour garantir un accès simplifié à cette technologie pour le grand public, le choix est porté sur l'utilisation exclusive de logiciels libres. Cette intégration a pour objectif de créer une communauté autour d'une plateforme favorisant le partage de connaissances et d'expertise dans le domaine de la fabrication additive. C’est dans ce cadre qu’apparaît la notion de chaîne numérique (digital thread), essentielle pour ce mémoire, qui se réfère au flux continu de données et d'informations tout au long du cycle de production, de la conception à la livraison. Les logiciels libres sont des programmes accessibles gratuitement aux utilisateurs, leur permettant d'exécuter, de copier, de distribuer, d'étudier, de modifier et d'améliorer le logiciel. Aussi, la volonté d’accéder à distance à la technologie rejoint la notion de fabrication distribuée qui est un modèle de production s'éloignant du schéma traditionnel centralisé pour adopter une approche plus dispersée et collaborative. Alors, ce mémoire présente un concept basé sur la technologie d’impression 3D par dépôt de filament (FDM) permettant de réaliser l'intégralité de la chaîne de fabrication à distance liant les différentes notions mentionnées. L'objectif est de rassembler la conception du modèle numérique, la découpe en tranches ainsi que l'impression au sein d'un module unique d'un PGI, lui-même en accès libre. Ainsi, la contribution de ce mémoire est de permettre, via une collaboration communautaire, d’accéder à un service d’impression 3D à distance en garantissant une fabrication locale et distribuée.