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Elaboration de composites par cuisson rapide : simulation numérique du couplage thermo-chimique

GHAZALI, Emna; BERTRAN, Xavier; DENUX, Dominique; XU, Chan; PEDROS, Mathieu; LACOSTE, Eric; PERRY, Nicolas
Fonte: AMAC - Association pour les MAtériaux Composites Publicador: AMAC - Association pour les MAtériaux Composites
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Résumé Les pièces structurales élaborées à partir de matériaux composites prennent une importance accrue dans les structures aéronautiques. Les procédés classiques (cuisson en autoclave de pré-imprégnés ou procédé RTM) exigent des cycles de polymérisation longs. Devant la multiplication du nombre de pièces élémentaires à réaliser pour les futurs avions, le développement et la qualification de procédés « hors autoclave » et de procédés rapides deviennent un enjeu majeur pour les industriels. Notre objectif est d’étudier la faisabilité d’un procédé hors autoclave permettant de diminuer le temps de cycle de polymérisation pour des composites stratifiés minces tout en garantissant les propriétés mécaniques des matériaux. Pour cela, nous avons développé un modèle de simulation numérique de la cuisson de pré imprégné. Abstract The usual processes to manufacture composites materials (autoclave or RTM) require length cycles of polymerisation. The development and the qualification of an alternative process “out of autoclave” become very important for the manufacturers. Our objective is to study the feasibility of a process “out of autoclave” which allows to decrease the cure cycle for stratified thin composites. The process must to guarantee the mechanical properties of materials. We have developed a numerical model to simulate the process of composite curing which takes into account thermo-kinetic and thermo-mechanical couplings.

Prise en compte du rôle des inclusions non métalliques dans le comportement anisotrope en fatigue d’aciers forgés; Effect non-metallic inclusions on the anisotropic fatigue behaviour of forged steel

PESSARD, Etienne; MOREL, Franck; MOREL, Anne
Fonte: EDP Sciences Publicador: EDP Sciences
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L’objectif de cette étude est de proposer un critère de fatigue anisotrope pour le dimensionnement en fatigue de pièces industrielles forgées. Des résultats de différentes campagnes d’essais obtenus sur 3 nuances d’acier laminés sont tout d’abord présentés. Une attention particulière est portée à l’observation et à l’analyse des mécanismes d’amorçage à l’origine du comportement anisotrope en fatigue. Un critère de fatigue probabiliste permettant de tenir compte de la compétition possible entre différents types de mécanismes d’amorçage est ensuite développé. Ce critère permet notamment de tracer un diagramme de type Kitagawa probabiliste.

Modèle de comportement des structures bobinées : étude des fonds

EL MOUSSAID, Mohammed; PERRY, Nicolas; WAHL, Jean Christophe; BOIS, Christophe
Fonte: Arts et Métiers ParisTech Publicador: Arts et Métiers ParisTech
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L’utilisation de matériaux composites sur des réservoirs permet le développement d’applications de stockage haute pression. En effet, dans ce domaine les composites sont très compétitifs par rapport aux matériaux métalliques classiquement utilisés. Sur les structures épaisses, l’utilisation de composites permet d’obtenir des pressions à rupture très élevées (de l’ordre de 2000 bar), qui ne sont pas atteignables en utilisant des réservoirs métalliques. Toutefois, cela conduit à utiliser de fortes épaisseurs de composites, et le comportement de ce type de structure reste mal maitrisé. En particulier, le comportement des fonds doit être étudié avec précision. Il faut en effet intégrer la géométrie complexe liée au procédé de mise en œuvre.

Détermination de la ténacité de matériaux fragiles ou ductiles à partir de l’essai d’indentation

IOST, Alain
Fonte: EDP Sciences Publicador: EDP Sciences
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Les différentes méthodes qui utilisent l’essai d’indentation pour estimer la ténacité sont revues et commentées. Pour les matériaux fragiles, les formules sont principalement basées sur la mesure des fissures formées par l’indenteur ou, si l’essai est instrumenté, sur les décrochements (pop-in) observés sur la courbe charge-déplacement. D’autres méthodes moins connues peuvent utiliser la mesure de l’ouverture en fond de fissure, une équivalence entre la longueur de fissure formée et l’accroissement de pénétration de l’indenteur ou le clivage provoqué par une indentation proche du bord du matériau étudié. Pour les matériaux ductiles aucune fissure n’est visible à la surface, même pour les fortes charges appliquées. Dans ce cas la ténacité est reliée par la mécanique continue du dommage à un dommage critique mis en évidence par la diminution du module d’élasticité avec l’augmentation de la profondeur d’indentation. Toutes ces méthodes permettent de calculer la ténacité avec une incertitude pouvant aller au maximum à 50 %.

Prise en compte de protections solaires perméables semi-transparentes dans la modélisation des échanges bâtiment-environnement : proposition d’une modélisation simple et flexible.; Acte de colloque / Congrès Français de Thermique : Thermique en conditions extrêmes, 29 mai - 1er juin 2012, Bordeaux

DUGUE, Antoine; BRUNEAU, Denis; SOMMIER, Alain; LAGIERE, Philippe
Fonte: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique : Thermique en conditions extrêmes, 29 mai - 1er juin 2012, Bordeaux Publicador: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique : Thermique en conditions extrêmes, 29 mai - 1er juin 2012, Bordeaux
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L’objectif de cette étude est de produire une description précise du comportement énergétique de solutions de protections solaires, de manière à développer un modèle aisément intégrable dans une plateforme de simulation commercialisée. Un modèle en 1D prenant en compte les échanges radiatifs de manière fine et intégrant le flux laminaire ascendant prenant place dans la cavité entre la protection solaire et la paroi est ainsi proposé. Une étude expérimentale permet de confirmer les choix de modélisation et le paramétrage de ceux-ci ainsi que la validation.

Modélisation du comportement thermique dynamique des bâtiments : un outil adapté à l’échelle patrimoniale et à la problématique de rénovation.; Acte de colloque / Congrès Français de Thermique : Thermique en conditions extrêmes, 29 mai - 1er juin 2012, Bordeaux

HENON, Aurélien; DUGUE, Antoine; LAGIERE, Philippe; SEBASTIAN, Patrick
Fonte: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique : Thermique en conditions extrêmes, 29 mai - 1er juin 2012, Bordeaux Publicador: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique : Thermique en conditions extrêmes, 29 mai - 1er juin 2012, Bordeaux
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Nobatek propose un outil développé sous environnement MATLAB, permettant de réaliser des simulations thermiques dynamiques (STD) à échelle patrimoniale. Cet outil, actuellement en phase de validation, intègre un mode de paramétrage simplifié et est spécialement adapté aux problématiques de rénovation de patrimoine. Reprenant des principes classiques de STD, il se différencie sur plusieurs points : typologie prédéfinie, description simplifiée des caractéristiques géométriques, scénarios d’utilisation des équipements associés à la typologie, distinction entre contraintes et variables de conception.

L’analyse par intervalles pour une prévision fiable du comportement des bâtiments : cas d’une paroi multicouche

MERHEB, Rania; MORA, Laurent; PALOMO, Elena
Fonte: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique : Thermique en conditions extrêmes, 29 mai - 1er juin 2012, Bordeaux Publicador: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique : Thermique en conditions extrêmes, 29 mai - 1er juin 2012, Bordeaux
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Ce papier vise à démontrer l’intérêt d’employer des méthodes basées sur l’analyse par intervalles pour étudier l’effet des incertitudes, liées aux paramètres d’entrée, sur le comportement des bâtiments. Le cas d’une paroi multicouche est étudié et 2 méthodes sont employées pour borner la fluctuation des températures et des flux internes. Une analyse des résultats nous mène à confirmer notre proposition. Nous obtenons des enveloppes peu pessimistes et de haut niveau de fiabilité avec cette méthode d’analyse par intervalles, avec de plus un temps de calcul plus faible que pour la méthode probabiliste classique.

Différentes stratégies pour l’estimation de profils de diffusivités thermiques d’une éprouvette composite SiCf/SiC après un flash

BAMFORD, Matthieu; BATSALE, Jean-Christophe; FUDYM, Olivier
Fonte: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique, 29 mai - 1 juin 2007, Île des Embiez Publicador: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique, 29 mai - 1 juin 2007, Île des Embiez
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Dans cette étude, des séquences infrarouges en régime transitoire d’un composite SiCf/SiC excité par un « flash » sont traitées par deux approches. Une approche modale qui consiste à projeter les données brutes sur une base orthogonale et à étudier les modes résultant de cette décomposition, puis une approche nodale qui consiste à résoudre un schéma aux différences finies à chaque pixel. Pour chaque approche une analyse de sensibilité basée sur l’étude de la corrélation des dérivées partielles du champ de températures est présentée. La diffusivité longitudinale du composite est mesurée à la fois globalement et localement.

Identification de la diffusivité thermique d’un cylindre tournant soumis à un flux de chaleur localisé

BATSALE, Jean-Christophe; LASSERRE, Jean – Pierre; VARENNE – PELLEGRINI, Marielle; AUTHESSERRE, Loїc; DESORMIERE, Vincent
Fonte: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique, 29 mai - 1 juin 2007, Île des Embiez Publicador: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique, 29 mai - 1 juin 2007, Île des Embiez
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Cette étude concerne l’identification de la répartition spatiale d’un flux radiatif impulsionnel appliqué localement à la surface d’un cylindre en rotation. Le principe de l’expérience consiste à analyser la réponse en température du cylindre qui est mesurée par thermographie infrarouge. Une fois la vitesse de rotation du cylindre estimée, le modèle analytique utilisé permet d’identifier la diffusivité thermique du matériau, première étape pour identifier la condition limite initiale. Cette première étape est validée par comparaison avec une méthode de référence.

Analyse de la congélation de tissus biologiques à l’échelle cellulaire par Thermographie InfraRouge

PRADERE, Christophe; TOUTAIN, Jean; BAMFORD, Matthieu; BATSALE, Jean-Christophe
Fonte: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique, 29 mai - 1 juin 2007, Île des Embiez Publicador: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique, 29 mai - 1 juin 2007, Île des Embiez
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Ce travail concerne l'étude de la congélation de tissus biologiques avec des premiers résultats d’analyse de champs de température obtenus par thermographie infrarouge. On montre plusieurs configurations expérimentales allant d’un milieu modèle (cristallisation d’eau pure en microcanal) à un milieu biologique hétérogène réel (épiderme d’oignon). Le fait de disposer d'un champ de température 2D transitoire offre de nombreuses et nouvelles possibilités de traitements et d’analyses de cartographies de propriétés thermophysiques.

Conductivité thermique d’un film d’alliage semiconducteur à changement de phase.

BATTAGLIA, Jean-Luc
Fonte: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique - Thermique aéronautique et spatiale, 3 - 6 juin 2008, Toulouse Publicador: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique - Thermique aéronautique et spatiale, 3 - 6 juin 2008, Toulouse
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On s’intéresse à la mesure de la conductivité thermique d’un alliage semiconducteur Ge2Sb2Te5. Ce matériau présente 2 changements de phase structurale (amorphe – cristallin cubique et cubique – hexagonale) à des températures particulières. La conductivité électrique de ce matériau varie sur plusieurs décades entre l’état amorphe et l’état cristallin. La méthode employée pour la mesure de conductivité thermique est la radiométrie photothermique.

Caractérisation thermique des matériaux pour mémoires à changement de phase à haute température et échelle submicrométrique.

SCHICK, Vincent; CAPPELLA, Andrea; BATTAGLIA, Jean-Luc; KUSIAK, Andrzej
Fonte: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique, 2009, Golfe du Morbihan Publicador: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique, 2009, Golfe du Morbihan
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Les PCM (Phase Change Memory) développés par l’industrie microélectronique utilisent des verres chalcogénures des systèmes Ge-Sb-Te pour assurer le stockage de données informatiques par changement de structures cristallines. Le principe de stockage de l'information repose sur la différence de résistivité électrique entre l’état amorphe et l’état cristallin de ces verres, le passage entre ces différents états s’effectuant par chauffage (effet Joule). Il est fondamental, afin de maîtriser ces phénomènes de changement de phase pour le stockage des données, de connaître les propriétés thermiques de ces matériaux. On mesure ainsi la conductivité thermique de couche mince de faible épaisseur (100 nm – 800 nm) sur une plage de température de 25°C à 400°C. La résistance d’interface entre le GST et le diélectrique utilisé dans les PCM (ici du SiO2) est aussi estimée.

Caractérisation thermique d’une couche mince de Ge2Sb2Te5 en fonction de la température dans une expérience pompe-sonde résolue en temps

SCHICK, Vincent; BATTAGLIA, Jean-Luc; KUSIAK, Andrzej; ROSSIGNOL, Clément
Fonte: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique - Energies et transports durables, 25 - 28 mai 2010, Le Touquet Publicador: Société Française de Thermique / Congrès Français de Thermique - Energies et transports durables, 25 - 28 mai 2010, Le Touquet
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Les PCM (Phase Change Memory) développés par l’industrie microélectronique utilisent des verres chalcogénures des systèmes Ge-Sb-Te pour assurer le stockage de données informatiques par changement de structures cristallines. Il est fondamental, afin de maîtriser ces phénomènes de changement de phase pour le stockage des données, de connaître les propriétés thermiques de ces matériaux. On mesure ainsi l'effusivité thermique de couche mince de 210 nm d'épaisseur sur une plage de température de 25°C à 250°C. Les mesures sont réalisées par thermo-réflectométrie résolue en temps. On étudie ainsi la réponse d'un échantillon à une impulsion de 100 fs sur une durée de 6 ns. L’estimation des propriétés thermiques se fait en utilisant un modèle basé sur la loi de Fourier.

Etude de systèmes ternaires à base de Cr et N pour applications mécaniques sur outils de coupe destinés à la transformation du bois

LABIDI, Chafik; NOUVEAU, Corinne; IMHOFF, Luc; MARTIN, Nicolas; GAVOILLE, Joseph; PILLOUD, David; ROUSSELOT, Christophe; MOREL, Anne
Fonte: Société de Chimie Industrielle Publicador: Société de Chimie Industrielle
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Les actes de ce colloque francophone ont été mis sur un CD-Rom, pas en version papier.; Le présent travail se propose d'étudier les propriétés physico-chimiques et mécaniques de revêtements PVD nanocristallins ou nanocomposites (CrAlN, CrSiN) obtenus sur différents substrats et destinés à la première et seconde transformation du bois une fois leur optimisation effectuée. Pour cela, les couches de CrAlN obtenues par magnétron RF ont subit des observations au MEB afin de déterminer la morphologie des couches alors que de la microanalyse EDS a défini leur composition. La structure des couches a été déterminée par diffraction de rayons X. Nous avons alors mesuré l’épaisseur des couches par profilométrie et par interférométrie puis on en a déduit les contraintes internes de celles-ci. L’adhérence et la dureté des couches ont été obtenues par scratch-tests et nanoindentation. Enfin, des analyses plus fines telles que de l’XPS et du SIMS ont été réalisées afin de déterminer les phases en présence dans ces couches. La co-pulvérisation réactive des cibles de Cr et Si en position confocale, est un procedé séduisant pour l’élaboration de films de CrSiN avec une structure nanocomposite du type nc-CrN/a-SiNx. Les analyses EDS et les caractérisations par DRX et nanoindentation confirment dans ces films la présence de phase cristallisée de type CrN et la possibilité de faire varier leur teneur en silicium corrélée avec des changements de dureté.; Conseil Régional de Bourgogne ainsi que le Conseil Régional de Franche-Comté dans le cadre de ce projet transrégional intitulé « ROBUS »...

Etude de la stabilité thermique et de l’influence de l’épaisseur sur les contraintes de couches de Cr et CrN obtenues par pulvérisation cathodique,

NOUVEAU, Corinne; BENLATRECHE, Yacine; CHEKOUR, Lounis; LABIDI, Chafik
Fonte: Société de Chimie Industrielle Publicador: Société de Chimie Industrielle
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75.97%
Actes sur CD-Rom pas de version papier; Cette étude porte sur des dépôts de couches minces dures de chrome et de nitrures de chrome élaborées par PVD et leur caractérisation. Des films de chrome ont été préparés par pulvérisation cathodique RF. L’influence de l’épaisseur des films, de la puissance appliquée à la cible sur les contraintes résiduelles a été étudiée. L’analyse des contraintes résiduelles par le dispositif des Anneaux de Newton, pour différentes épaisseurs, montre l’existence d’un pic de contraintes entre 170 et 200 nm et ce pour une puissance de l’ordre de 200 W ce qui vérifie d’une part les résultats obtenus lors de précédentes études sur BN, AlN ou ZrBN et d’autre part, le modèle de croissance proposé par Nouveau [1]. En effet des analyses en DRX ont été faites afin de vérifier si un changement de structure avait lieu ou pas en fonction de l’épaisseur des couches. Nous nous sommes ensuite intéressés à la stabilité thermique des couches de CrN. Le suivi de recuits sous azote effectués à différentes températures sur des échantillons revêtus de nitrure de chrome par diffraction X montre que la stabilité thermique de ces films est assurée jusqu’à 800°C.; Programme PAI TASSILI (France-Algérie) 2004-2008

Usinabilité et effet de la densité sur le profil de l’usure des outils de coupe de WC lors de fraisage de panneaux de MDF

BENLATRECHE, Yacine; NOUVEAU, Corinne; MARCHAL, Rémy
Fonte: Fédération Française pour les Sciences de la Chimie Publicador: Fédération Française pour les Sciences de la Chimie
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Actes publiés sur un DVD-Rom, pas de version papier; Lors de l’usinage de MDF (Medium Density Fiberboard), de nombreuses interactions se produisent à l’interface outil/pièce induisant des frottements, des déformations élastiques et plastiques, des réactions chimiques ainsi que l’augmentation de la température de l’outil de coupe, ce qui provoque l’usure de l’arête et par conséquent la dégradation de la qualité du bois usiné. Il existe trois types de MDF de différentes épaisseurs et classés selon leur domaine d’utilisation. Nous nous sommes intéressés à l’usinabilité de trois types de MDF (Standard (E), Hydrofuge (H) et Ignifugé (M)) ainsi qu’à l’effet de paramètres, tels que l’épaisseur et la densité du panneau, sur le profil de l’usure des outils de WC utilisés lors du fraisage de MDF. Les résultats obtenus ont montré que l’usure des outils n’est pas constante le long de l’épaisseur du panneau et qu’elle est en relation avec la densité. Par ailleurs, le MDF Ignifugé M est beaucoup plus abrasif que les deux autres types de MDF.

Identification de lois de comportement représentatives des conditions d’usinage pour des alliages de titane à différentes teneurs alpha/beta

GERMAIN, Guénaël; AYED, Yessine; BRAHAM-BOUCHNAK, Tarek; MOREL, Anne
Fonte: Congrès Français de Mécanique Publicador: Congrès Français de Mécanique
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66.41%
Determining a material constitutive law which is representative of the extreme conditions found in the cutting zone during machining operations is a very challenging problem. In this study, dynamic shear tests, which reproduce, as faithfully as possible, these conditions in terms of strain, strain rate and temperature, have been developed using hat-shaped specimens. The objective was to identify the parameters of a Johnson-Cook material behaviour model by an inverse method for three titanium alloys: Ti6Al4V, Ti555-3 and Ti17. In order to be as representative as possible of the experimental results, the parameters of the Johnson-Cook model were not considered to be constant over the total range of the strain rate and temperature investigated. This reflects a change in the mechanisms governing the deformation. The shear zones observed in hat-shaped specimens were analysed and compared to those produced in chips during conventional machining for both materials. It is concluded that, in the Ti555-3 alloy, the proportion of alpha-phase greatly reduces in high strain-rate zones.

Étude micromécanique de l’influence de défauts sur la tenue en fatigue à grand nombre de cycles

GUERCHAIS, Raphael; SAINTIER, Nicolas; MOREL, Franck; ROBERT, Camille
Fonte: Congrès Français de mécanique Publicador: Congrès Français de mécanique
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66.44%
The aim of this study is to analyse the influence of micro-notches on the fatigue behaviour of an electrolytic copper using finite element simulations of polycrystalline aggregates. In these simulations, in which the grains are explicitly modelled, the anisotropic behavior of each FCC crystal is described by the generalized Hooke’s law with a cubic elasticity tensor and by a single crystal visco-plastic model. The numerical analysis is done using several smooth and notched microstructures. The cyclic mechanical responses of the grains are then studied for different defect sizes and the ability of three fatigue criteria to predict the defect size effect on the fatigue strength is evaluated thanks to the comparison with experimental data.

Une application à l’usage du bois en conception de produit

GARDAN, Julien; ROUCOULES, Lionel
Fonte: Association Française de Mécanique Publicador: Association Française de Mécanique
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Le matériau bois comporte différents avantages qui sont transposables à différents dérivés permettant d’introduire un matériau durable, parfaitement intégré au cycle de vie d’un produit. Notre étude consiste à appliquer une méthodologie DFM couplée au prototypage rapide à base de particules bois, tout en associant les besoins spécifiques du “grand public” dans la réalisation d’un produit personnalisé. L’article montre donc comment les nouveaux outils de communication permettent d’associer les consommateurs au processus de conception et comment les procédés de prototypage permettent une fabrication directe d’un produit.

Prototypage rapide, généralités

DUBOIS, Patrice; AOUSSAT, Améziane; DUCHAMP, Robert
Fonte: Techniques de l’Ingénieur Publicador: Techniques de l’Ingénieur
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76.21%
Mondialisation des marchés, concurrence de plus en plus vive, réactivité de plus en plus grande de la part des entreprises... Dans ce contexte, une entreprise qui souhaite conserver et/ou acquérir de nouvelles parts de marché doit : — maîtriser ses coûts ; — améliorer la qualité des produits et des études ; — réduire ses délais de développement. Pour répondre à ces critères essentiels de réussite, les entreprises ont dû adapter leur processus de conception, mais aussi tenir compte de l’émergence de nouvelles technologies. Ainsi, il devient crucial pour les entreprises de disposer d’outils permettant de matérialiser rapidement les produits en cours de développement, afin de détecter au plus tôt les erreurs de conception, de tester et de valider par l’ensemble des acteurs les différentes solutions techniques retenues. C’est le champ de recherche du prototypage rapide.