Fabrication de métamatériaux : vers des structures 3d isotropes et résistantes h/f

Fabrication de Métamatériaux : Vers des Structures 3D Isotropes et Résistantes H/F


Description du poste

Mécanique et thermique


Sujet de stage

Fabrication de Métamatériaux : Vers des Structures 3D Isotropes et Résistantes


Durée du contrat (en mois)

6 mois


Description de l'offre

Avec les avancées de la fabrication additive, les métamatériaux mécaniques ont connu un développement exponentiel. Ces métamatériaux se composent d’un arrangement de micropoutres suivant une géométrie périodique judicieusement choisie, permettant ainsi à la déformation collective de ces éléments d’émerger avec des comportements nouveaux. Ils offrent des performances inégalées en termes de ratio rigidité-densité, d'absorption d'énergie, de module de Poisson négatif, et de nouvelles propriétés sur la propagation des ondes élastiques, telles que le passe-bande et la coupe-bande. Toutefois, la périodicité de l’architecture présente un inconvénient majeur : le comportement global des métamatériaux est anisotrope et dépend de la forme de la métastructure ainsi que de la direction de sollicitation. Pour remédier à cela, l'introduction de métastructures d’architecture Delaunay en PMMA (poly(méthacrylate de méthyle)) par deux équipes de la DRF/IRAMIS a abouti à la création de métastructures plastiques isotropes localement.

Le stage se concentre sur la fabrication de métastructures métalliques complexes en utilisant deux alliages : l'acier inoxydable 316L et l'alliage TA6V (Ti-6Al-4V). La métastructure Delaunay, bien que désordonnée, démontre des propriétés mécaniques comparables aux structures octet-truss traditionnelles, tout en offrant une isotropie améliorée. Ce stage vise à valider la relation fondamentale entre les propriétés des matériaux et leur configuration géométrique.

Les objectifs du stage incluent plusieurs missions clés. Tout d'abord, le stagiaire analysera les microtreillis métalliques déjà imprimés par des techniques d'impression 3D de fusion sélective sur lit de poudre, notamment L-PBF (Laser Powder Bed Fusion) et EB-PBF (Electron Beam Powder Bed Fusion). Il réalisera des tests de caractérisation mécanique, y compris des analyses par DMA (Dynamic Mechanical Analysis), pour identifier le module d’Young des matériaux fabriqués (acier 316L et Ti-6Al-4V) et ses variations selon les directions de fabrication. Des analyses à hautes et basses températures pourront également être menées pour évaluer le comportement mécanique des matériaux sous différentes conditions thermiques.

Ensuite, le stagiaire calculera la densité relative des métastructures en fonction de leurs dimensions et de leur masse. Des tests de compression permettront d'identifier le module d’Young de chaque métastructure et d'obtenir la courbe de caractérisation (courbe contrainte-déformation), fournissant des informations sur le comportement des métastructures en plasticité avant et après rupture.

Le stagiaire utilisera également la tomographie X pour réaliser une analyse 3D des microtreillis, afin d'examiner la distribution des pores, la connectivité des structures et d’évaluer la qualité des impressions. Des analyses avant et après tests de compression, couplées à de la DVC (Digital Voxel Correlation), pourront également être réalisées pour évaluer les modifications.


Profil du candidat

* Formation en science des matériaux, en mécanique des structures ou en génie des procédés.
* Intérêt pour la fabrication additive et la caractérisation des matériaux métalliques.
* Connaissances souhaitées en simulation numérique (éléments finis, MEF) et en procédés de fabrication métallique.
* Maîtrise des outils de conception assistée par ordinateur (CAO).
* Autonomie et compétences en communication orale et écrite.


Localisation du poste


Ville


Critères candidat


Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs


Formation recommandée

Science des matériaux ou en génie des procédés.


Possibilité de poursuite en thèse


Demandeur


Disponibilité du poste


Informations générales


Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat. Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs. Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international. Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :
• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité


Référence

2024-34130


Description de l'unité

Le Département d'Ingénierie des Systèmes (DIS) de l'Irfu a en charge la conception d'instruments complexes destinés aux grandes expériences de physique : accélérateurs de particules, aimants supraconducteurs, détecteurs, détecteurs spatiaux, télescopes, stations d'essais cryogéniques… Il intègre une centaine de collaborateurs permanents, regroupés en cinq laboratoires par métier : ingénierie mécanique, suivi industriel, électronique, génie électrique, informatique et développements instrumentaux. Notre métier est de concevoir les instruments qui permettront aux physiciens de l'Irfu de faire progresser la science.

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