Réalisation de miroirs en carbure de silicium par fabrication additive

Additive manufacturing of silicon carbide mirrors

• Auteur / Autrice : Maëlys Gauthé
• Direction : Yvan Sortais, Christophe Lorrette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Soutenance le 18/11/2025
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Charles Fabry (Palaiseau, Essonne ; 1998-....) - Laboratoire Charles Fabry / Photonique Industrielle - SRMA - Service de Recherche en Matériaux et procédés Avancés - REOSC-safran
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Institut d'optique Graduate school (Palaiseau, Essonne ; 1920-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l’ingénierie et des systèmes (2020-….)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : REOSC-safran
• Jury : Président / Présidente : Helen Reverón
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Rossignol, Jean-Marc Heintz, Sébastien De rossi, Mirna Bechelany, Matthieu Tatat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Rossignol, Jean-Marc Heintz
• DOI : 10.70675/8a441b35zb27dz4b2bz85a3z53de438f9a87

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prototypage rapide

Carbure de silicium

Miroirs

Propriétés mécaniques

Procédés de fabrication

Polissage

Déformations (mécanique)

Mots clés libres

Fabrication additive

Carbure de silicium

Miroirs

Propriétés mécaniques

Polissage

Déformations

Additive manufacturing

Silicon carbide

Mirrors

Mechanical properties

Polishing

Deformations

Résumé

Cette thèse explore le potentiel de la fabrication additive par dépôt de filament fondu (Fused Filament Fabrication, FFF) pour la réalisation de miroirs en carbure de silicium (SiC). Cette technologie ouvre de nouvelles perspectives de conception particulièrement adaptées à la fabrication de structures allégées et complexes pour des applications spatiales. Bien que largement utilisée pour les céramiques oxydes (alumine, zircone), l'application de la FFF aux céramiques non-oxydes comme le SiC demeure peu étudiée.Dans le cadre de cette thèse, une étude approfondie des paramètres a permis d'optimiser les conditions de mise en forme. Les matériaux obtenus ont ensuite été caractérisés du point de vue microstructural, mécanique, thermique, et leur aptitude au polissage a été examinée. Des déformations spécifiques à la FFF ont été identifiées et analysées sur différentes géométries. Enfin, un prototype de miroir convexe a été réalisé et poli jusqu'à atteindre une faible rugosité.

This thesis explores the potential of fused filament fabrication (FFF) additive manufacturing to produce silicon carbide (SiC) mirrors. This technology opens up new design possibilities that are particularly well suited to the manufacture of lightweight and complex structures for space applications. Although widely used for oxide ceramics (alumina, zirconia), the application of FFF to non-oxide ceramics such as SiC remains largely unexplored.In this context, an in-depth study of the parameters was conducted to obtain optimized fabrication conditions. The materials obtained were then characterized in terms of microstructure, mechanical and thermal properties, and the polishing possibilities were explored. Deformations specific to FFF were identified and analyzed on different geometries. Finally, a convex mirror prototype was fabricated and polished to achieve low roughness.