Plateforme Procédés et Matériaux Composites

Des enjeux sociétaux, environnementaux et industriels

Dans une société en constante évolution, les défis sociétaux, environnementaux et industriels sont nombreux. L'un de ces défis est de développer des matériaux et procédés avancés qui répondent aux exigences de divers secteurs tels que l'aérospatiale, l’énergie, le transport parmi d'autres tout en relevant les enjeux notamment environnementaux.

Les matériaux composites à matrice organique renforcés de fibres présentent des caractéristiques mécaniques alliant résistance, légèreté et durabilité. Majoritairement synthétiques, ils permettent de concevoir des structures fonctionnelles plus légères et plus résistantes.

La recherche de solutions et de matériaux plus durables et respectueux de l'environnement a conduit à l’optimisation des procédés mais aussi à l'étude des composites à base de constituants d’origine naturelle, tels que les fibres de lin par exemple. Ces matériaux biosourcés sont des candidats à étudier pour réduire l'empreinte environnementale par rapport à ceux d’origine synthétique.
La fabrication des matériaux composites et leur recyclage nécessite des moyens technologiques avancés, ainsi que des connaissances approfondies pour modéliser, caractériser et valider leurs performances. C'est dans ce contexte que la plateforme technologique PMC qui intègre la fabrication et la caractérisation physico-chimique des matériaux composites devient essentielle.

Une équipe de chercheurs, d'ingénieurs et de techniciens hautement qualifiés, spécialisés dans l’étude des matériaux et la fabrication des composites sont présents et actifs sur la plateforme Procédés et Matériaux Composites. Ils travaillent en étroite collaboration avec les industriels pour étudier et développer des matériaux et des procédés de fabrication optimisés, en accordant une attention particulière à l'efficacité énergétique et à la réduction des déchets.

La plateforme Procédés et Matériaux Composites regroupe un ensemble cohérent d'équipements pour la transformation des matériaux composites à matrice organique renforcés par des fibres. Les moyens de fabrication permettent d’étudier la multi-physique contrôlant les procédés de consolidation sous presse ou en autoclave, l’infusion sous vide, ou le moulage par transfert de résine (RTM) par exemple.
En complément des moyens de transformation, les chercheurs de la plateforme ont également à disposition des moyens de caractérisation physico-chimique pour évaluer les propriétés des matériaux constituants. Par exemple, la calorimétrie différentielle à balayage (DSC), la mesure des propriétés de surface (goniomètre), les microscopies électronique à balayage (MEB), confocale et optique, ou encore la tomographie aux rayons X permettent de caractériser les matériaux composites et leurs microstructures. De plus, des équipements d’essais mécaniques de la plateforme PREED sont également utilisés.

L’étude des procédés de fabrication

Les questionnements industriels et les problématiques scientifiques et les enjeux sociétaux orientent les travaux menés sur la plateforme. Les moyens de fabrication et de caractérisation sont utilisés, adaptés voire détournés en conséquence. Par exemple, la microscopie confocale est utilisée comme extensomètre de la déformation latérale de mèches de fibres pendant la consolidation ou bien un moule instrumenté thermorégulé est monté sur une machine d’essai mécanique pour obtenir un contrôle et une précision accrus du pilotage du procédé.

Les mesures et acquisitions de données expérimentales de qualité et en quantité sont précieuses. Chaque moyen de caractérisation ou de fabrication est adossé à une chaîne de mesure adaptée. Les données collectées permettent d’alimenter les chercheurs qui réalisent des modélisations et de la simulation. La plateforme Procédés et Matériaux Composites permet donc aux chercheurs d’identifier les paramètres de modèles multiphysiques et de valider les prédictions issues des simulations numériques. De plus, ces données sont également utilisées dans le cadre de développement de simulations basées sur l’intelligence artificielle.

Outre les activités de recherche et de développement, la plateforme technologique est un dispositif de formation des étudiants par et pour la recherche.

Ces programmes de formation par et pour la recherche permettent aux étudiants et étudiantes Master, Ingénieur et en Doctorat de travailler sur des projets concrets, de développer des compétences pratiques et d'acquérir une expérience précieuse dans le domaine des procédés et du recyclage des composites. Ils sont encadrés par une équipe de personnels qualifiés, qui leur transmettent des connaissances approfondies et les accompagnent tout au long de leur parcours de recherche.

Parallèlement à la recherche, les étudiants bénéficient également d'une formation pratique sur l'utilisation des équipements de fabrication et de caractérisation. Ils sont impliqués dans toutes les étapes du processus, depuis la préparation des matériaux jusqu'à l'évaluation des performances des composites.