Internship project: Prediction of grain structure during Laser - Powder Bed Fusion (L-PBF) process at part scale by coupling of cellular automaton (CA) model with the finite element (FE) thermal model and experimental validation

Description de l'offre

Objective and Approach: The objective of this internship project is to provide more accurate thermal solution for CEMEF model at part scale and validate the developed model with experiments.
Description of the work: Two tasks are proposed to develop coupling works between the CA model and the L-PBF numerical model considering the available numerical tools, further development and experimental validation.
Task 1. Develop multi-mesh coupling model for L-PBM process
- Adaptation of the work of existed CAFE model to part scale with more accurate thermal calculation at macroscale model, in which the thermal boundary conditions of macro-scale model is considered for the coupling works between meso and macro scale thermal models.
Task 2. Experimental validation of temperature evolution and microstructure
- Design of the validation (benchmark geometry) and demonstration parts
- Part fabrication and temperature measurement
- Experimental characterization: grain structure, distortion and residual stresses, etc.

Duration of the internship: Spring of 2022 with a maximum duration of 6 months.

Hosting laboratory:
The main work including design, characterization and numerical simulation will be carried out at team 2MS, CEMEF Mines Paris. https://www.cemef.minesparis.psl.eu/presentation/equipe-2ms/
Part fabrication and temperature measurements will be realized at C-MAT Mines Paris in the team of Christophe COLIN and Jean-Dominique BARTOUT.

Supervisors:
Yancheng ZHANG, co-supervised by: Gildas GUILLEMOT, Michel BELLET, Charles-André GANDIN

Profil recherché

Candidate in training at engineering school or master 2 level in metallurgy and mechanics.

À propos de Mines Paristech - Cemef

Leader mondial dans le domaine des matériaux, des procédés et de leur modélisation, le CEMEF réalise une recherche partenariale avec l'industrie et forme des experts (doctorats et mastère spécialisé). Pluridisciplinaire, le CEMEF étudie tous les types de matériaux (métaux et alliages métalliques, polymères synthétiques et issus de la biomasse, composites, béton...) et de procédés industriels en s’intéressant aux différentes étapes de la vie du matériau : élaboration -> mise en forme -> traitements thermiques -> assemblage -> propriétés d'usage -> recyclage Elément majeur d’innovation, sa compréhension du comportement des matériaux aux différentes échelles, de l'interaction outil-matière, de l’impact des procédés sur les propriétés finales permet l’optimisation et le développement de procédés de fabrication de plus en plus complexes et contraints (technologie, énergie, environnement…). Il s’appuie sur des approches couplant techniques expérimentales et modélisations numériques Le CEMEF, c'est plus de 160 ingénieurs, chercheurs, étudiants, techniciens, animés par la même curiosité face à la complexité des phénomènes, la même envie de se dépasser pour agrandir le champ des connaissances, le même goût du défi scientifique. C’est un centre de recherche de MINES ParisTech, associé au CNRS. - Vous travaillez dans l'industrie (PME ou grand groupe), vous souhaitez maîtriser, améliorer, innover dans la fabrication de vos produits, dans la conception de vos procédés,…