Modélisation et traitement de volumes multi-matériaux

Mots clés

Surfaces implicites, structures procédurales, gpu programming, fabrication additive

Détail de l'offre

**Contexte**
La fabrication additive modifie complètement la façon dont les objets peuvent être produits. D'une part, elle simplifie
le processus de fabrication lui-même, en permettant à tout un chacun - y compris le grand public - de réaliser physiquement un modèle virtuel à l'aide d'une imprimante 3D. modèle virtuel à l'aide d'une imprimante 3D. D'autre part, elle offre des possibilités sans précédent en termes de complexité des formes, à la fois à l'échelle macro et micro : les objets peuvent être remplis de structures multi-matériaux dont la taille, l'orientation et la forme varient en fonction des besoins de l'utilisateur. Les objets peuvent être remplis de structures multimatériaux dont la taille, l'orientation et la forme varient afin de conférer des propriétés spécifiques aux pièces finales. Malheureusement, la description des formes à ce niveau de personnalisation formes à ce niveau de personnalisation, d'échelle et de complexité est hors de portée des logiciels actuels. Le défi consiste à spécifier des formes qui peuvent être facilement manipulées, dont les propriétés sont optimisées, qui peuvent être visualisées pendant la manipulation et qui peuvent être préparées efficacement pour le processus de fabrication.
Un choix technique clé est celui de la représentation des formes. Les représentations surfaciques (par exemple les maillages triangulaires) sont très efficaces pour représenter les surfaces. Cependant, la fabrication additive brouille la frontière entre les surfaces et les volumes. Les volumes implicites, une définition mathématique qui calcule si un point est solide ou vide, fournissent une représentation évolutive efficace. Ces approches sont qualifiées de procédurales et peuvent être utilisées pour représenter à la fois les matériaux - tels que les couleurs [YZG11,YY12,VKWM16] - et les microstructures [MDL16,MHSL18,TT20], ces dernières constituant un avantage clé de la fabrication additive. La variation des microstructures ou de la composition des matériaux peut être induite par la spécification de différents paramètres d'entrée dans la procédure d'évaluation en fonction de la position spatiale. Le champ de contrôle définissant ces paramètres est lui-même une partie importante de la conception. Il existe actuellement un manque de méthodologies pour créer, manipuler et traiter ces champs de contrôle des propriétés.

**Objectifs
L'objectif principal de ce projet est d'explorer les représentations pour la modélisation, la visualisation et le traitement des champs de contrôle des matériaux dans le pipeline de création pour la fabrication additive, en mettant l'accent sur le problème de la localisation et de l'assemblage de différents matériaux dans un objet encastré. Nous étudierons tout d'abord les fonctions de champ multivaluées combinées à des frontières nettes ou mélangées, représentant différentes couleurs et/ou parties/structures de matériaux à l'intérieur d'une surface de délimitation. Contrairement à tous les travaux antérieurs sur le mélange [GBC*13,ZGC15], l'objectif principal sera de contrôler l'ampleur des gradients générés au lieu de se concentrer sur la localisation de l'iso-surface d'intérêt. Ensuite, nous étudierons l'extension de la représentation et de l'algorithme développés à la gestion d'un ensemble de paramètres de propriétés matérielles et de micro-structures plus avancées, résultant en des fonctions de champ à valeurs multiples comprenant des paramètres non scalaires tels que des champs de cadre pour contrôler la direction de l'anisotropie.