Description
du sujet de thèse et objectifs
Une condition nécessaire à ces optimisations d’usinage est de détenir une bonne connaissance de la matière, or le bois est un matériau très variable par nature. Le verrou scientifique est donc de pouvoir déterminer le plus précisément possible dans tous le volume usiné les deux paramètres principaux influant la mécanique et donc l’usinage : la masse volumique et l’orientation des fibres locale. Le sujet de thèse porte précisément sur la caractérisation non-destructive de ces deux paramètres à l’échelle millimétrique dans l’ensemble du volume, en faisant idéalement un lien avec des propriétés indicatrices du comportement à l’usinage (efforts de coupe par exemple).
Cette caractérisation repose sur des techniques de contrôle non-destructif telles que la densitométrie par rayons X, les ondes térahertz, ou encore des méthodes optiques exploitant la diffusion directionnelle de la lumière laser à la surface du bois. Si ces technologies sont aujourd’hui bien établies pour le contrôle qualité esthétique ou mécanique, leur usage dans le contexte de l’usinage reste très peu exploré. Le LaBoMaP dispose d’une expertise reconnue à l’international dans ce domaine, avec un parc d’équipements de pointe incluant un scanner industriel de planches sciées et plusieurs scanners de laboratoire intégrant les technologies précitées. L’équipe MUB (Matériau et Usinage du Bois) se concentre sur les deux paramètres clés expliquant les propriétés mécaniques du bois — la densité et l’orientation des fibres — qui influencent également de manière déterminante son comportement à l’usinage.
Le verrou le plus important réside dans la détermination de l’aspect tridimensionnel de l’anisotropie, c’est-à-dire la connaissance dans tout le volume usiné de l’orientation des fibres, alors que les informations obtenues pour la mesure de ces angles sont en surface. Un des objectifs est donc de développer des modèles analytiques ou par intelligence artificielle pour reconstruire la distribution tridimensionnelle de la densité et de l’orientation des fibres dans le volume du bois à partir des données mesurées en peau. Ces données seront transmises à un autre doctorant du projet PropUsiBot comme entrées dans des algorithmes d’optimisation des trajectoires et paramètres de coupe, afin d’atteindre un compromis optimal entre qualité de surface, conformité dimensionnelle et temps d’usinage.
Les objectifs principaux de la thèse sont donc :
1. La constitution d’une base de données expérimentales originale, combinant des mesures locales de densité, d’orientation des fibres, et d’efforts de coupe. Cette base sera obtenue par une méthode de tomographie destructive (enchaînement d’enlèvement successif de couches et de scan surfaciques). Des méthodes similaires ont été éprouvées au LaBoMaP dans le cadre de travaux scientifiques précédents.
2. Développer et valider des modèles nondestructifs de reconstruction volumique à partir de mesures non-destructives (laser, rayons X, térahertz), en s’appuyant sur des approches géométriques et/ou d’intelligence artificielle.
Éléments de bibliographie thématique
Marc, C., Marcon, B., Denaud, L. and Girardon, S., a. Non-Destructive Wood Analysis Dataset: Comparing X-Ray and Terahertz Imaging Techniques. Data 9 :..
Marc, C., Marcon, B., Denaud, L. and Girardon, S.,. FMCW THZ radar and X-ray analysis of wood properties: A comparative study. NDT & E International (septembre):. DOI.
Huang, Yunbo, Daniel Chuchala, Dietrich Buck, Kazimierz A. Orlowski, Magnus Fredriksson, et Mikael Svensson.. « Analysis of the Relationship between Cutting Forces and Local Structural Properties of Scots Pine Wood Aided by Computed Tomography ». The International Journal of Advanced Manufacturing Technology (9‑10): ‑87. DOI.
Besseau, B., Pot, G., Collet, R. and Viguier, J.,. Influence of wood anatomy on fiber orientation measurement obtained by laser scanning on five European species. Journal of Wood Science, 66, p.74. DOI
Boivin, J., Teyssieux, D., Froehly, L., Girardon, S. and Denaud, L.,. Exploring Visible Spectrum Wavelengths in Light Transmission through Wood Material. Wood Science and Technology 58 : ‑59. DOI.
Penvern, H., Demoulin, L., Pot, G., Viguier, J., Roux, B., Hu, M. and Olsson, A.,. A laboratory method to determine 3D fibre orientation around knots in sawn timber: case study on a Douglas fir specimen. Wood Science and Technology 58 (août):‑60. DOI.
Penvern H., Pot G., et Viguier J. Development and assessment of methods for determining wood and fibre orientation in a Douglas-fir timber specimen. Wood Science and Technology, 60:32, .
Informations Pratiques
3. Le(la) doctorant(e) sera basé(e) sur le campus Arts et Métiers de Cluny
4. Début de la thèse : idéalement au 1er octobre
5. Le salaire net mensuel sera d’environ €
6. Possibilité d’enseignement rémunéré à raison de 64 h/an (environ €/mois)
Starting date
-10-01
Funding category
Other public funding
Funding further details
ANR
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