Knowledge formalization and recommendation in computational design synthesis for 4D printing

Créée en 2013, l'impression 4D est considérée comme une technologie prometteuse qui combine des procédés de fabrication additive (FA) et des matériaux intelligents (MI). Grâce à cette technologie, les objets peuvent évoluer dans le temps en termes de fonctionnalités, forme ou propriétés sous l'effet d'une stimulation énergétique. Bien que les processus de FA permettent des complexités de forme, hiérarchiques, fonctionnelles et matérielles aux objets 3D, la conjonction avec les MI offre beaucoup plus de liberté dans la conception de structures adaptatives/transformables. Au cours de la dernière décennie, un nombre croissant de recherches avec des preuves de concept ad-hoc ont été proposées au niveau physique (c'est-à-dire en utilisant différents processus de FA avec des imprimantes 3D commerciales ou personnalisées et des MI). Malgré les nombreux efforts, l'impression 4D nécessite beaucoup plus d'efforts de recherche en conception et en ingénierie pour défin ir des structures complexes s'alignant sur les nouveaux scénarios d'utilisation. Considérant que les architectes et les concepteurs de produits ne sont ni des experts en FA ni des experts en matériaux, cette technologie innovante nécessite le développement de nouveaux modèles, approches, méthodologies et outils de conception. L'objectif principal de cette thèse – relevant du domaine de la conception pour l'impression 4D – est d'aborder des problématiques de recherche sur la formalisation et la réutilisation des connaissances en impression 4D, notamment en synthèse de conception computationnelle. Premièrement, un framework est proposé pour construire une ontologie à partir à la fois d'une approche descendante (basée sur les théories du multi-dimensionnalité et d'une ontologie formelle de base) et d'une approche ascendante (basée sur des expériences de recherche). Cette ontologie résultante formalise et représente les connaissances en impression 4D, y compris ses principaux piliers, à savoir les processus FA, les MI, les stimuli et les fonctions de transformation. Il constitue une base de connaissances pertinente à diverses fins de conception pour l'impression 4D, telles que la sélection de processus de matériaux, la planification de séquences de transformation et la recommandation de distribution de matériaux . De plus, la deuxième contribution est focalisée sur la multi-représentation d'un objet imprimé 4D dans la phase de la synthèse de conception computationnelle car elle joue un rôle crucial (i.e. fo