Au sein de IMN; IRDL, Clément Le Falher a développé des modèles numériques pour la fabrication additive MAG-CMT.
L'Essentiel : Au sein de IMN; IRDL, Clément Le Falher a développé des modèles numériques pour la fabrication additive MAG-CMT.
Clément Le Falher, chercheur·e au sein de IMN; IRDL (Institut de Chimie - CNRS Chimie).
Thèse soutenue en 2023 à l'école doctorale École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans).
Référencée dans le réseau ABES/STAR, cette thèse répond aux critères de rigueur de l'enseignement supérieur français.
La fabrication additive, notamment par le procédé MAG-CMT (Metal Active Gas - Cold Metal Transfer), représente une avancée significative dans la production de pièces métalliques. Cette technologie innovante permet de créer des objets de grandes dimensions tout en utilisant un minimum de matériau, ce qui répond à des enjeux économiques et environnementaux croissants. En effet, dans un contexte où la durabilité et l'efficacité des ressources deviennent primordiales, la fabrication additive se positionne comme une solution prometteuse. Cependant, la maîtrise des déformations plastiques et des contraintes résiduelles demeure un défi majeur. C'est ici qu'intervient la thèse de Clément Le Falher, qui propose des modèles numériques prédictifs pour mieux comprendre ces phénomènes complexes.
Les déformations et contraintes résiduelles dans les pièces fabriquées par ajout de matière sont souvent causées par des gradients thermiques importants lors du dépôt de métal fondu. Ces gradients peuvent engendrer des tensions internes qui, si elles ne sont pas contrôlées, peuvent compromettre l'intégrité structurelle des pièces. En développant des outils numériques capables de prédire ces effets, Le Falher ouvre la voie à une amélioration des pratiques industrielles. Deux méthodologies de modélisation ont été mises en œuvre : l'une négligeant les effets hydrodynamiques, ce qui peut simplifier les calculs, et l'autre adoptant une approche multi-échelle, qui permet de prendre en compte les interactions à différents niveaux, du micro au macro. Cette dualité permet d'obtenir des résultats plus précis, essentiels pour optimiser le processus de fabrication.
Les recommandations de la thèse incluent la création de bases de données sur les matériaux, en particulier pour l'acier inoxydable 415, afin de soutenir les modèles numériques. Ces bases de données seraient cruciales pour les ingénieurs et les chercheurs, car elles fourniraient des informations fiables sur les propriétés mécaniques et thermiques des matériaux, facilitant ainsi leur utilisation dans des applications réelles. L'intégration des transformations de phases métallurgiques dans ces modèles est également suggérée pour améliorer la précision des prédictions. En effet, les transformations de phase peuvent avoir un impact significatif sur les propriétés finales des pièces, et leur modélisation adéquate pourrait transformer la fabrication additive, en garantissant une meilleure qualité des produits et en réduisant les déchets.
Il est crucial de se demander comment ces innovations peuvent être mises en œuvre à grande échelle. Les acteurs industriels doivent s'engager à adopter ces nouvelles technologies pour rester compétitifs dans un marché de plus en plus exigeant. Par exemple, des entreprises comme GE Aviation et Boeing investissent massivement dans la fabrication additive pour produire des pièces légères et complexes, réduisant ainsi les coûts et les délais de production. La collaboration entre chercheurs et industriels sera déterminante pour faire avancer ce domaine. Les partenariats entre universités, centres de recherche et entreprises peuvent favoriser le transfert de connaissances et d'expertise, permettant ainsi une adoption plus rapide des innovations.
En somme, cette recherche ne se limite pas à des avancées théoriques, mais propose des solutions concrètes pour l'industrie de demain. Les implications de ces travaux sont vastes, non seulement pour le secteur de la fabrication additive, mais aussi pour d'autres domaines tels que l'aéronautique, l'automobile et même la construction. En intégrant ces modèles numériques dans le processus de conception et de fabrication, les entreprises peuvent non seulement améliorer la qualité de leurs produits, mais aussi réduire leur empreinte écologique. Ainsi, la thèse de Clément Le Falher ne représente pas seulement une avancée académique, mais un véritable levier pour transformer l'industrie et répondre aux défis contemporains.
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Sources et accès
Clément Le Falher. Modélisation numérique multi-échelle et approche expérimentale du procédé de fabrication additive MAG-CMT pour la prédiction des déformations et des contraintes résiduelles. Matériaux. Nantes Université, 2023. Français. ⟨NNT : 2023NANU4085⟩. ⟨tel-04797783⟩