PTR2 Assemblages multi-matériaux

Le pôle thématique de recherche "Assemblages multi-matériaux" de l'IRDL vise l'innovation dans les procédés d'assemblages, la caractérisation de leur tenue à long terme en environnements sévères et le développement de techniques hybrides.

Axes de recherche

Étudier et optimiser les procédés d’assemblage, en assemblant des matériaux de différentes natures, munis de nouvelles préparations de surface.
Instrumenter à cœur des assemblages (FGB, QRS, CIN…) et s’appuyer sur des dispositifs expérimentaux originaux.
Développer des outils de dimensionnement des assemblages collés et prendre en compte les paramètres liés aux procédés de collage.
Caractériser la tenue à long terme des assemblages en environnement sévère.
Développer des techniques hybrides (soudo-collage…) pour les structures multi-matériaux, afin d’atteindre des performances en termes de caractéristiques mécaniques.

Mots clés

Assemblage, Collage, Soudage, Frittage, Fabrication additive, multi-matériaux

Site web de l'IRDL / PTR 2 Liste des thèses en cours / soutenues

La modélisation mécanique, un outil de prédiction des performances pour assembler des structures innovantes par collage

Le collage est de plus en plus utilisé dans l’industrie pour ses nombreux avantages en termes d’allégement, d’association de matériaux de natures diverses ou d’assemblage de petites structures. L’optimisation par la modélisation de ces assemblages est nécessaire pour atteindre des performances précises et réduire l’empreinte carbone de certaines activités, s’adapter à de nouvelles normes ou développer de nouveaux marchés (nouveaux matériaux, nouvelles énergies...).

Pour cela, les industriels font appel aux chercheurs du pôle “assemblages multi-matériaux” du laboratoire IRDL qui étudient notamment la tenue à long terme de l’adhésif et de la structure multi-matériaux souhaitée, proposent des innovations dans les procédés d’assemblages et développent des techniques hybrides.

« Nous reproduisons en laboratoire le procédé d’assemblage industriel à étudier et réalisons des essais sous différents chargements mécaniques afin de mettre au point des modèles prédictifs de comportement de la structure selon les contraintes qu’elle subit. », présente David Thévenet.

Exemples de programmes de recherche impliquant l'ENSTA Bretagne

DGA RAPID CIBLES (secteur Défense)

Développement d’un assemblage collé structurel multimatériaux offrant une protection balistique (2018-2021 ; avec le PTR3).

AM2 (Secteur Automobile)

Caractérisation thermique et mécanique d'assemblages multi-matériaux aluminium/acier pour automobiles (Financements Bpifrance, Stellantis)

COCOA

Caractérisation et modélisation du comportement d’interface collées de forte épaisseur (financements Institut Carnot ARTS, Région Bretagne et Département Finistère)

Les adhésifs à fort allongement utilisés sous forme de joints appliqués en forte épaisseur sont aujourd’hui utilisés pour assurer une fonction d’assemblage structural (ex : coque de navire, pâle d’éolienne…).
Ceci nécessite la mise en place de méthodes de dimensionnement adaptées capables de prendre en compte la complexité de comportement de ces systèmes. Des outils originaux sont ainsi développés dans le cadre du projet collaboratif COCOA (Région Bretagne/Carnot Arts) impliquant le LAMIH (UMR CNRS 8201) et le CETIM. La modélisation de l’endommagement de l’interface collée est confrontée à des résultats d’essais de fissuration sous chargements complexes.

ETACSI (secteur aéronautique)

Développement d’un essai technologique en vue de valider la modélisation du comportement d’un adhésif sous sollicitation d’impact (financement SAFRAN Composites - collaboration avec PTR3)

DURECO (secteur Défense)

Durabilité de réparations structurales collées (financement AID)

NABUCCO (Secteur maritime, offshore)

Modélisation analytique et numérique du flambement latéral de tubes offshore (Financement Région Bretagne)

Projet européen H2020 RAMSSES : pour des navires plus propres et plus performants

13 axes d'innovation ont été définis pour ce projet européen qui associe 37 partenaires de 11 pays.

L'équipe est en charge de s lots sur la durabilité des liaisons collées entre un module composite et une structure métallique et la mise en place d'une chaîne de calcul d'aide au dimensionnement à la fatigue en grand nombre de cycles de propulseurs en aciers obtenus par fabrication additive, en incluant la validation par des essais à grande échelle (2017-2020 avec les PTR 2 et 5)