Thèse en cours

Bio-composites à fibres longues pour la fabrication additive : développement et optimisation

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Auteur / Autrice : Xikun Wu
Direction : Samir Allaoui
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Matériaux, mécanique, structures
Date : Inscription en doctorat le 06/12/2021
Etablissement(s) : Reims
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques Physique Sciences du Numérique et de l'Ingénieur (Reims ; 2018-)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux

Résumé

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Le développement des matériaux issus des procédés de fabrication additive (FA) pour concevoir des produits fonctionnels et intelligents est un enjeu majeur depuis quelques années. La fabrication additive permet aujourd'hui, grâce à la disponibilité des imprimantes 3D adaptées et des matériaux associés, la réalisation de pièces complexes en matériaux composites renforcés avec des fibres. Cela permet d'allier les avantages de la FA et les performances mécaniques des composites à fibres longues. En particulier, les composites biosourcés ont suscité un fort intérêt ces dernières années en raison de leur fort potentiel applicatif lié à leurs propriétés mécaniques spécifiques intéressantes (mécaniques, acoustiques, isolation, …) associées avec une empreinte environnementale réduite. Néanmoins, la démocratisation et l'accroissement de l'utilisation de la fabrication additive restent conditionnés à la levée de verrous technologiques et scientifiques inhérents à la jeunesse de ces nouveaux procédés de fabrication. En l'état actuel, le manque de maitrise du triptyque Matériaux/Procédés/Propriétés d'usage et les difficultés d'accès à des filaments adaptés freinent l'utilisation de ces matériaux dans un cadre industriel. Le développement d'une approche allant de la fabrication du filament au matériau imprimé et garantissant de bonnes propriétés d'usage pour le matériau final est nécessaire pour surpasser ces difficultés. A cet effet, on se propose de développer, dans ce projet doctoral, une méthode de conception et de modélisation de matériaux composites biosourcés à fibres longues en traitant l'ensemble du procédé, de la fabrication du filament jusqu'au matériau final. Ce travail de thèse se décomposera suivant les 3 axes suivants : • Développement et optimisation de filaments du composite biosourcé ; • Caractérisation et optimisation du matériau (jusqu'aux propriétés d'usage) et du procédé ; • Modélisation multi-échelle et multiphysique du matériau et du procédé. Ce projet doctoral s'inscrit dans le cadre des activités de la chaire industrielle Matériaux architecturés (MATUR) cofinancée par la région Grand Est. Plus spécifiquement, il s'inscrit dans le cadre des actions initiées autour de la structuration d'un axe transversale sur la fabrication additive au sein du l'unité de recherche ITheMM. Ces actions visent à créer une synergie entre les trois équipes de l'unité qui disposent de compétences complémentaires mais nécessaires pour traiter les problématiques multiphysiques en lien avec la fabrication additive.