Conception et Caractérisation de Matériaux Architecturés pour la Fabrication Additive à partir de Filaments composite : analyse du Cycle de Vie

Durée et lieu de travail : Ce stage sera entre pris entre les laboratoires LSPM de l’université Sorbonne Paris Nord pour 4 à 6mois.

Equipe d’accueil du laboratoire LSPM- CNRS-UPR3407 (France)

Contexte :
L’impression 3D de matériaux architecturés offre de nouvelles opportunités pour concevoir des structures optimisées combinant légèreté, robustesse mécanique et propriétés thermiques ajustables. Ces matériaux, définis par une structuration interne précise, permettent de contrôler des paramètres clés tels que la résistance, la rigidité ou la conductivité thermique. Grâce à la fabrication additive, il devient possible d'intégrer des motifs complexes, tels que des vides contrôlés ou des composites biphasés, adaptés à des applications variées.

Dans une démarche d’économie circulaire, l’utilisation de filaments recyclés pour produire ces matériaux architecturés ajoute une dimension durable et innovante. Toutefois, une compréhension approfondie de leur comportement, tant au niveau mécanique que thermique, reste nécessaire. Ce stage vise ainsi à combiner des approches expérimentales et numériques pour concevoir, caractériser et optimiser ces matériaux, tout en validant les modèles théoriques associés.

Objectifs du stage :

1. Conception de Structures Architecturées :
   • Exploration et optimisation des paramètres de l’impression 3D. Creation de motif de remplissage par les dépôts des filaments fondus polymère ou composite (Simply3D, Bambu Handy,…)
   • Intégration de vides contrôlés pour moduler les propriétés mécaniques et thermiques.
2. Caractérisations expérimentales :
   • Réalisation de tests mécaniques et thermiques sur des échantillons imprimés en 3D (essais mécaniques, mesures ultrasonores, masse volumique,…)
   • Mise en place en route des mesures de conductivité thermique
3. Développement de Composites Biphasés Interconnectés ou non:
   • Conception et optimisation des paramètres d’impression 3D de composites biphasés par les imprimantes à deux buses : stratification en couches alternées, par motif périodiqueet aléatoire (solidworks, digimat FE, …)
   • Analyse de leur potentiel pour diverses applications industrielles.
   • Comparaison des résultats expérimentaux avec les prédictions des modèles multi-échelles.
4. Modelisation du comportement mécaniques et thermiques des imprimés composites
   • Comprehension des modèles et proposer quelques applications
   • Confrontation des resulats de simulations aux mesures expérimentales dejà obtenues

Profil recherché :

Le ou la candidate devra posséder une solide formation en mécanique des matériaux notamment. Il/ elle doit avoir une appétence pour l’expérimental et les caractérisations mécaniques et thermiques des matériaux solides, être familier avec les outils de modélisation numérique (par exemple : Matlab, FreeFem++,  FEniCS, ou autres). Une expérience en impression 3D ou fabrication additive serait un plus. Il/elle devra faire preuve d’autonomie, d’organisation et de bonnes capacités de synthèses et d’analyse. Une bonne maîtrise de l’anglais est nécessaire pour les discussions avec les différents partenaires du projet.

Candidature : Curriculum vitae + lettre de motivation + relevés de notes des années précédents et en cours + recommandations à envoyer aux adresses mail ci-dessous au plus tard 23 février 2022.