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Post-processing of additive manufactured parts: a numerical strategy applied in maxillary implantology

Parachèvement de pièces de fabrication additive : stratégie numérique appliquée en implantologie maxillaire

¹ Pint, Personnalized Innovative Titanium, F-57000 Metz, France
² Université de Lorraine, CNRS, Arts et Métiers, LEM3, F-57000 Metz, France
³ Université de Lorraine, CNRS, IJL, F-54000 Nancy, France

^* e-mail: gael.lecoz@univ-lorraine.fr

Received: 15 December 2021
Accepted: 27 June 2022

Abstract

To obtain a functional part from additive manufacturing (AM) technologies, some surfaces require post-processing by machining. An approach is developed using additive manufacturing supports as a clamping device for the milling operation. A model combining an analytical approach to determine the cutting forces with a finite element model (FEM) to predict the dynamical response of the workpiece-supports system is proposed. The complex structure of the supports is homogenized with a simplified geometry with equivalent stiffness and mechanical properties. A case study from the biomedical field is proposed: the finishing operation of a custom-made maxillary reconstruction plate is simulated. A parametric study is proposed with: (1) two different lattice geometries used as support structures; (2) up and down milling; (3) different depths of cut.

Résumé

Pour obtenir une pièce fonctionnelle à partir des technologies de fabrication additive (AM), certaines surfaces doivent être parachevées par usinage. Une approche est proposée en conservant les supports de fabrication comme montage d’usinage. Un modèle combinant une approche analytique, pour déterminer les forces de coupe, et un modèle par éléments finis (FEM), pour prédire la réponse dynamique du système pièce-supports, est proposé. La structure complexe des supports est simplifiée en homogénéisant le volume avec une rigidité et des propriétés mécaniques équivalentes. Un cas d’étude issu du domaine biomédical est proposé : l’opération de finition d’une plaque de reconstruction maxillaire sur mesure est simulée. Une étude paramétrique est proposée avec : (1) deux géométries de lattices différentes utilisées comme structures de support ; (2) un fraisage en avalant et en opposition ; (3) différents engagements de coupe.