MULTIMAT - Matériaux Multifonctionnels pour des technologies de pointe

MULTIMAT : Matériaux Multifonctionnels pour des technologies de pointeSous-projet DURABIMAT : Eco-ingénierie de nouveaux matériaux et structures à durabilité contrôlée en environnement sévère

Les cofinancements

Description du projet

Les produits manufacturés actuels et leurs éléments constitutifs doivent répondre à des exigences de plus en plus strictes au cours de leur utilisation. Une caractéristique essentielle du développement de produit réussi est la sélection judicieuse des meilleurs matériaux ou combinaisons de matériaux, basée sur une prise de conscience éclairée des capacités et des possibilités offertes par ces matériaux, couplée à un design qui tire pleinement parti de ces capacités. Ceci passe par une amélioration globale du cycle de vie des matériaux et des procédés utilisés au travers de la prise en compte et la réduction, dès la conception, de l'impact sur l'environnement.

Le projet IRDL propose un cadre pour favoriser l’éco-ingénierie de nouveaux produits à partir de nouveaux matériaux en tenant compte des économies d’énergie dans les procédés de fabrication et dans les phases d’usage. L’amélioration des méthodes de simulation numérique ainsi que l’acquisition d’outils récents de caractérisation, notamment dans les procédés de mise en œuvre, dans le comportement sous diverses sollicitations ou encore dans les procédés énergétiques doivent permettre d’augmenter la durabilité des systèmes et des structures qui utilisent ces matériaux tout au long de leur cycle de vie. Pour y parvenir, le projet consiste à mettre en place une plateforme d’éco-ingénierie, accessible aux entreprises et associant des universitaires bretons de différentes sensibilités. Les thématiques retenues sont les suivantes:

• Élaboration des matériaux composites. Autour de la problématique du placement de fibres, l’objectif est de développer une technologie robotisée, non industrialisée à ce jour, pour la production de pièces composites complexes à hautes performances. Le recours à des fibres minérales ou organiques pour modifier les performances d’un produit composite sera aussi envisagé dans le cadre de l’éco-ingénierie utilisant des fibres végétales issues de la filière agricole (chanvre, lin, roseau)
• Modélisation des couplages. L’éco-ingénierie nécessite aussi la compréhension de phénomènes couplés et leur modélisation par des approches nouvelles faisant intervenir des compétences provenant de plusieurs domaines de la physique en s’appuyant sur des approches multi-échelles. La maîtrise de ces différents problèmes passe par l’amélioration des méthodes de simulation numérique, comme par exemple pour le renforcement des performances des matériaux (matériaux nanostructurés, matériaux et structures sous conditions sévères, matériaux à architecture spécifique, etc.), les matériaux et procédés compatibles avec un développement durable (matériaux recyclables, procédés propres et économe en énergie et en matière), et l’ingénierie et la simulation numérique du comportement des matériaux et des procédés d’élaboration et de mise en œuvre
• Endommagement des structures. Dans l’optimisation du cycle de vie, il est aussi nécessaire d’adapter au plus juste la durée de vie des matériaux en fonction de leur utilisation, en prenant en compte notamment les aspects microstructuraux et d’endommagement dans les matériaux et d’intégrer le recyclage du matériau. Par exemple, l’éco-ingénierie des bâtiments passe par la diminution des sections des structures utilisées, pour lesquelles il conviendra d’étudier l’évolution et l’endommagement des nouveaux matériaux composites de construction (bétons de chanvre) sous des sollicitations physico-chimiques et mécaniques
• Matériaux et structures sous conditions sévères. Certains matériaux sont soumis en condition d’usage ou en situation exceptionnelle à des sollicitations sévères voire extrêmes. Les systèmes susceptibles de rencontrer de telles conditions nécessitent de maîtriser le comportement des matériaux et des structures soumis à ce type de conditions de chargement. Par exemple, on cherchera à étudier les matériaux et les procédés d’élaboration adaptés conduisant à une fiabilité des performances et/ou des durées de vie améliorées dans des conditions d’utilisation extrêmes (hautes températures, contraintes élevées, grandes vitesses de sollicitation, haut flux, etc.)
• Rhéologie des fluides complexes. Les compétences des partenaires du projet en termes de caractérisation du comportement rhéologique des fluides complexes tels que les suspensions concentrées, les nano suspensions doivent être étendues à la caractérisation des propriétés rhéologiques de fluides complexes sous champ électrique ou magnétique. Les fluides magnéto et électro-rhéologiques sont déjà utilisés dans différentes applications (amortisseurs variables par exemple). Ces fluides complexes appartiennent à la classe plus large des matériaux intelligents électro-actifs, qui répondent à une action d'origine électrique ou magnétique par un effet mécanique. Évaluation du risque endocrinien des matériaux d'emballage. Les filières agro-alimentaire et cosmétique ainsi que celle de l’emballage/packaging doivent faire face à un nouveau défi environnemental que constitue l’omniprésence de perturbateurs endocriniens. Nombre de ces molécules sont intégrées dans les plastiques pour leurs effets sur les propriétés mécaniques des polymères. Le projet vise à doter ces filières de tests rapides et fiables pour évaluer de manière directe le risque biologique associé aux perturbateurs endocriniens présents dans les emballages plastiques et/ou les formulations.

Objectif du projet

Il s’agit de poursuivre le plan d’équipement initié en 2016 afin de non seulement, renforcer les pôles de compétences de l’IRDL, notamment celles relatives aux composites, à l’amélioration de l’efficacité de procédés de transformation de matériaux, de leur dispersion, perméabilité, mise en forme, mais aussi étendre les capacités de caractérisation et de mesures à haute température de l'IRDL.

Les domaines de recherche concernés par ces verrous technologiques sont ceux des technologies marines, des matériaux, de la mécanique des structures, de la mécanique des fluides, des technologies électriques, du diagnostic et du contrôle-commande, des processus thermodynamiques et de la modélisation de l’environnement physique.

Dans ce contexte, l’objectif de ce projet est :

• De s’intéresser à la maîtrise et à l’amélioration de la fiabilité de systèmes en interaction dynamique avec le milieu marin à partir d’une démarche de type multi-échelle : de l’échelle du matériau à celle du système
• D’améliorer les techniques de conception et de dimensionnement ceci en utilisant des moyens d’essai et de calcul pour la prise en compte de phénomènes couplés dans les simulations numériques