Concours CPGE 2025 - Centrale-Supélec - Épreuve de Sciences Industrielles de l’Ingénieur - Filière MP - Construction laser additive directe

Les différentes technologies de procédés d’impression métallique s’appuient toutes sur le même principe physique de soudage. La matière ajoutée est apportée par un outil, appelé tête d’impression, sous forme de fil ou de particules métalliques de très faible diamètre, de l’ordre de 15 à 45 microns.

Pour réaliser une pièce, la tête d’impression, déplacée à vitesse maitrisée, dépose la matière par couches successives de 0,2 à 0,5 mm de hauteur en fonction du niveau de précision désiré.

I - Procédé Directed Energy Deposition

II - Bras robotisé de déplacement de la tête d’impression

III - Défauts de matière

IV - Cadre de l’étude

Partie B - Architecture du système de déplacement de la tête d’impression

Objectif : Définir une commande de déplacement de la tête d’impression simple et paramétrable.

Partie C - Établissement du modèle direct et détermination de l’erreur angulaire maximale de chaque articulation

Objectif : Établir la relation entre les coordonnées cartésiennes de la tête d’impression et les coordonnées articulaires des segments puis déterminer l’erreur angulaire maximale des articulations.

Partie D - Modèle de comportement dynamique non linéaire couplé du bras articulé

Objectif : Établir un modèle de comportement dynamique du bras articulé permettant de simuler le mouvement de la tête d’impression.

I - Étude à l’équilibre

II - Modèle de comportement dynamique de l’articulation E

III - Modèle de comportement dynamique des articulations C et B

IV - Modèle de simulation du comportement dynamique non linéaire couplé du bras articulé

Partie E - Modèle de comportement dynamique linéaire couplé du bras articulé

Objectif : Établir un modèle de comportement dynamique linéaire couplé du bras articulé permettant de synthétiser la commande des mouvements des trois articulations.

Partie F - Modèle de comportement dynamique linéaire découplé de chaque articulation

I - Modèle de comportement dynamique linéaire découplé de l’articulation B

Objectif :  Établir un modèle de comportement dynamique linéaire découplé des articulations afin de pouvoir synthétiser une commande monovariable.

II - Validation du modèle de comportement dynamique linéaire découplé de l’articulation B

Objectif : Valider le modèle de comportement dynamique linéaire découplé au regard du modèle linéaire couplé de l’articulation B.

Partie G - Synthèse d’une commande monovariable de l’articulation B

Objectif : Régler les paramètres de la correction de l’asservissement angulaire de l’articulation B.

I - Synthèse de la boucle interne tachymétrique

II - Synthèse de la correction de la boucle de position angulaire en l’absence de la perturbation DB(p)

Partie H - Validation du principe d’une commande monovariable du bras articulé

Objectif : Vérifier qu’il est possible d’envisager une commande monovariable du bras articulé.

Partie I - Enrichissement de la synthèse d’une commande monovariable de l’articulation B

I - Validation du choix du modèle de comportement dynamique utilisé pour synthétiser la commande monovariable de l’articulation B

Objectif : Valider le choix du modèle de comportement dynamique linéaire simplifié découplé pour synthétiser la commande monovariable de l’articulation B.

II - Commande par anticipation de l’articulation B

Objectif : Pallier l’erreur en suivi angulaire de l’articulation B.

Partie J - Validation de la commande monovariable appliquée au modèle de comportement dynamique non linéaire couplé

Objectif : Valider le principe d’une commande monovariable par analyse des résultats d’une simulation.

Partie K - Analyse de la validation des différents modèles

Le sujet et le corrigé de cette épreuve sont également disponibles sur le site de l’UPSTI (Union des Professeurs de Sciences et Techniques Industrielles)

https://www.upsti.fr/espace-etudiants/annales-de-concours