Etude et modélisation d'un procédé de surimpression 3D d'un polymère thermoplastique sur un composite à matrice thermoplastique // Modeling of the avoer printing process on a thermoplastic matrix composite

Le présent projet vise à combiner les technologies des matériaux composites à renforts continus et la fabrication additive polymère. Ce nouveau procédé hybride consiste à imprimer en 3D des éléments complexes directement sur la surface d'une plaque composite. Il permettrait ainsi de réduire la masse des produits finaux via une optimisation topologique de la structure surimprimée. Les autres bénéfices attendus de ce nouveau procédé sont la personnalisation des pièces et la réduction des investissements dans les moyens de production (remplacement des moules et des presses par une imprimante 3D).
L'objectif des travaux de thèse est d'assurer une bonne adhésion entre le composite et la partie imprimée. L'étude des phénomènes physico-chimiques associés et la réalisation des caractérisations des soudures obtenues pour différents paramètres du procédé et pour différents matériaux sont alors indispensables.
Un autre volet du projet concerne la modélisation de la qualité de soudure en fonction des polymères utilisés. L'objectif est de pouvoir prédire avec certitude la compatibilité de deux thermoplastiques et la force d'adhésion sans réaliser d'essais expérimentaux.
Les résultats de la thèse visent notamment des applications pour les pièces de structures aéronautiques et ferroviaires. Des contraintes liées à l'utilisation de matériaux homologués sont alors à prendre en compte.
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The present project aims to combine continuous fiber-reinforced composite materials technologies with polymer additive manufacturing. This new hybrid process involves 3D printing of structures directly onto the surface of a composite plate. It would thus allow for reducing the mass of the final products through a topological optimization of the overprinted structure. Other expected benefits of this new process include customization of parts and reducing manufacturing costs (replacing molds and presses with a 3D printer). The objective of the thesis work is to ensure good adhesion between the composite and the printed part. Therefore, the project consists in studying the physicochemical phenomena and characterizing the welded zones according to the process parameters and materialsused.
The project also includes the modeling of the welding according to determine the welding quality. The goal is to be able to reliably predict the compatibility of two thermoplastics and the adhesion strength without performing extensive experimental tests.
The project is developped towards applications for aeronautical and railway structural parts. Constraints related to the use of certified materials must therefore be considered.
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Début de la thèse : 01/11/2024
WEB : https://imt-nord-europe.fr/

https://imt-nord-europe.fr/

Ingénieur(e) ou master 2 orienté recherche avec une formation en matériaux et/ou physique des matériaux et/ou mécanique avec un grand intérêt pour la science des matériaux, ayant un sens pratique permettant d'utiliser, adapter et développer des outils technologiques et expérimentaux, et ayant une appétence pour l'utilisation d'outils numériques.
Engineering or Master degree with a background in materials science and/or mechanics, with a strong interest in the study of material physics, eager to use and develop exerimental and technical skills. The candadate will have to rapidly adapt, and develop technological and experimental tools, and should have an affinity for using digital tools.