Thèse CIFRE avec Stellantis en partenariat avec le laboratoire PIMM et l'Institut des Sciences du Mouvement à Marseille, portant sur la conception de structures architecturées multistables pour applications en habitacle intérieur automobile.
Le PIMM et Air Liquide travaillent en commun depuis de nombreuses années sur le thème de la combustion des métaux en présence d’oxygène pur visant à accroître la sécurité et la fiabilité des procédés industriels actuels et futurs. Deux doctorats (2010-2013, 2018-2021) ont permis en particulier de progresser dans la compréhension des mécanismes d’allumage d’une combustion en utilisant un dépôt d’énergie laser comme source thermique. La partie propagation de la combustion reste cependant encore lacunaire.
Les objectifs de cette thèse sont donc:
● D’une part, d’aboutir avec l’appui technique de l’équipe laser du PIMM et d’Air Liquide à une installation de type Promoter Ignition Test Laser sous pression inspirée par la méthode de test standard ASTM G124 (allumage d’un barreau par sa partie inférieure; suivie de sa combustion) qui fournira les données expérimentales pour les géométries de barreaux fins qui seront utilisées pour valider les modèles numériques.
● D’autre part, de développer un modèle complet d’allumage et de propagation de la combustion sous oxygène, d’abord dans une configuration d’un barreau de faible section composé d’un corps pur (fer), puis avec l’addition d’éléments d’alliage (fer + nickel, chrome et d’autres) et sa validation expérimentale sur des matériaux d’ingénierie base fer, nickel ou cuivre. Ces essais de validations seront réalisés avec le soutien du personnel académique.
● De caractériser la diffusion de l’oxygène en s’appuyant sur des expériences élémentaires dédiées couplées à des
techniques d’identification de paramètres (méthodes inverses).
● Par la suite, le modèle sera appliqué à une configuration plaque plane plus représentative de la paroi d’un équipement.
Cette étape vise à déterminer l’influence de la géométrie sur les mécanismes de combustion (Initiation et propagation)
dans différents équipements.
Ces tâches seront supportées par des développements expérimentaux réalisés par les ITA/chercheurs du PIMM et de Air Liquide-
Centre Innovation Paris.
L’approche serait la suivante:
● Prise en main des éléments existants (modèles et essais issus des travaux précédents) - identification des paramètres
physiques les plus sensibles.
● Mise au point des essais élémentaires pour l’identification paramétrique sur matériaux purs (coefficients de diffusion de
l’O2 dans les métaux liquide…).
● Validation des simulations (et modèles) sur des configurations de gouttes, barreaux et plaques minces à l’aide du logiciel
COMSOL multiphysicsTM.
● Application à des matériaux et configurations réelles.
L’objectif de ce stage est de développer des modèles de DL qui exploitent les données hétérogènes issues de capteurs CND et stockées dans de grandes basées de données, pour reconnaître de manière automatiques les défauts invisibles à l’intérieur des structures mécaniques.
Contacts
Fakhreddine Ababsa, Professeur des Universités, Arts et Métiers
fakhreddine.ababsa@ensam.eu
Le sujet de thèse proposé vise à tester différentes possibilités d’amélioration du procédé
d’impression 3D métallique par fusion laser sur lit de poudre (L-PBF), et à vérifier leurs effets à
travers des expériences de fusion laser instrumentées, et des analyses détaillées des états de la
matière fabriquée.
Environnement de travail :
Le projet s’appuie sur les expertises du PIMM et de la société Industrial Laser Sytem qui travaillent parallèlement sur le sujet du WLAM. Le projet se déroulera pour partie (25% du temps) au PIMM sur le site de l’ENSAM Paris (prise en main procédé sur équipement de dépôt latéral robotisé, traitement des données) et sur l’installation de WLAM coaxial ILS (portique cartésien) sur le site de l’école polytech Nantes (75% du temps), en étroite collaboration avec un doctorant pour la mise en place des capteurs, les essais et une partie du traitement des données. Ce poste s’inscrit dans le cadre d’un projet collaboratif entre le PIMM et Industrial Laser Sytem.
Travail/Mission du post-doctorant
Le post-doctorant réalisera les expérimentations nécessaires pour : collecter les données issues des mesures, les mettre en forme et les stocker dans une base de données dédiée. Ensuite, il cherchera comment définir les défauts pertinents qui caractérisent une pièce non-conforme. Pour cela, il s’appuiera sur les données disponibles dans le cadre du soudage (norme de soudage, étude bibliographique) et également sur les données bibliographiques existantes pour le procédé WAAM (Wire arc additive Manufacturing), un procédé proche du WLAM. En se basant sur cette étude, le post-doctorant proposera/développera des méthodes de classification automatique pour reconnaitre les défauts/dommages dans une pièce et quantifier leur sévérité. Plusieurs approches seront évaluées (RNN, SVM, GAN, etc.). L'objectif in fine est d'élaborer un système d'aide à la décision permettant un diagnostic rapide de l'état structurel de la pièce fabriquée.
Contacts
Prof. Nazih MECHBAL, PIMM-UMR CNRS 8006, Arts et Métiers, Ensam, Paris
E-mail : nazih.mechbal@ensam.eu
Prof. Fakhreddine ABABSA, PIMM-UMR CNRS 8006, Arts et Métiers, Ensam, Paris
E-mail : fakhreddine.ababsa@ensam.eu
M. Frédéric COSTE, PIMM-UMR CNRS 8006, Arts et Métiers, Ensam, Paris
E-mail : frederic.coste@ensam.eu
Dans le cadre du projet ULHYSSE, cette thèse porte sur la simulation du rotomoulage de poudre de polyéthylène. Cette simulation concerne le transfert de chaleur, la coalescence et la densification des particules et l'écoulement du polymère fondu.
Le (la) candidat(e) à cette thèse doit :
- Connaître les langages informatiques et maîtriser l'utilisation des outils de simulation
- Avoir une base solide dans le domaine des polymères
Stage de fin d’étude/master recherché
Le stage (6 mois) se focalisera sur l’étude et la compréhension physique des paramètres permettant l’obtention de forts taux de dépôt. Pour cela, le stagiaire bénéficiera d’un accès à un large éventail d’outils d’étude du procédé (mesure thermique par caméra et pyromètre, imagerie rapide) et de caractérisation matériaux (microscopie optique, électronique, essais mécaniques). Le plan d’expérience couvrira la réalisation de monocordons d’acier et de structure 3D (murs et pavés).
Dans le cadre des financements plan de relance, le laboratoire PIMM (UMR CNRS/ENSAM/CNAM) met en place une collaboration de 24 mois avec le centre de recherche ARCELORMITTAL Montataire, portant d’une manière générale sur l’amélioration des procédés de soudage par laser en vue d’optimiser les performances pour l’application à de nouveaux matériaux et de nouveau revêtement
Le profil demande une bonne expertise en métallurgie des procédés de soudage des aciers, et des capacités en simulation numérique de ces procédés (notamment si possible Flow 3D). Le poste est ouvert à compter du 1° trimestre 2022, pour une durée de 24 mois.
Le projet ForgeLaser souhaite relever les défis scientifiques et technologiques associés en s'intéressant à l'ensemble de la problématique : interaction laser - matière confinée avec des polymères et petites tâches laser, transport du laser par fibre optiques souples, simulation numérique complète du procédé pour proposer des approches prédictives des champs de contraintes et de leur impact à l'échelle de la pièce traitée sur sa durabilité. Le sujet du travail post-doctoral proposé est centré sur la tenue en fatigue d’un alliage d’aluminium traité par choc laser dans diverses conditions. Il comprend deux volets : (i) des investigations expérimentales sur des éprouvettes vierges et d’autres traitées par LSP (essais de fatigue, observations microstructurales avant et après LSP dans différentes conditions, analyses des contraintes résiduelles) ; (ii) des investigations expérimentales sur des monocristaux d’aluminium pur traités par LSP dans diverses conditions (EBSD, diffraction des rayons X).
Le premier volet doit permettre de quantifier les effets du LSP sur la tenue en fatigue dans différentes conditions de traitement et mieux comprendre les raisons physiques de ces effets sur un alliage industriel. On cherchera également à modéliser ces effets d’après des modèles de résistance en fatigue tenant compte du champs de contraintes résiduelles et de l’état de surface des pièces. Le deuxième volet concerne un matériau modèle (des monocristaux d’aluminium pur). Il devrait permettre de comprendre et quantifier les déformations plastiques induites par le choc laser, les gradients de déformations intragranulaires, la rotation de réseau cristallins et les endommagements éventuels. Ces données expérimentales seront précieuses pour comprendre les phénomènes micromécaniques en jeu et ainsi alimenter la modélisation du LSP en plasticité cristalline développée actuellement dans une thèse.
Le(la) candidat(e) recruté(e) devra disposer de compétences solides en mécanique expérimentale des matériaux. Une expérience en fatigue des matériaux et analyses aux petites échelles (MEB, EBSD, diffraction X) sera un atout. Il/elle devra posséder un goût prononcé pour le travail expérimental et le travail en équipe afin de s’intégrer dans les deux laboratoires d’accueil (I2M et PIMM).
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