Chaire Matériaux Architecturés « MATUR »
La Champagne-Ardenne possède un bassin important dans le secteur de la métallurgie dont les entreprises doivent évoluer pour affronter la concurrence mondiale. Cette compétition concerne les industries de la forge, de la fonderie, de l’emboutissage et de la plasturgie. Le but est d’accompagner ces entreprises à élargir leur champ de compétences dans le domaine des matériaux et des procédés de mise en œuvre en particulier au niveau du triptyque matériau-procédé-produit et de leurs interactions. Cette montée en compétence favorisera la pénétration de nouveaux marchés (aéronautique, médical, robotique, énergie…), le développement des marchés à l’export et renforcera le statut des entreprises par le développement de leurs activités Recherche et Innovation. Cette chaire sera construite en partenariat avec l’UIMM régionale, d’autres organismes et syndicats professionnels, le CRITT-MDTS et de nombreuses PME/ETI avec lesquelles existent déjà des collaborations scientifiques avec le LISM. De façon plus spécifique, la chaire sera orientée vers la Fabrication Additive pour permettre aux entreprises régionales de s’approprier cette technologie qui représente un défi et une opportunité pour répondre aux nouveaux besoins industriels du XXIème siècle. Les recherches entreprises dans ce cadre permettront de lever des verrous technologiques au niveau de la conception des produits intelligents et des outillages, de caractériser les matériaux et d’optimiser les procédés de fabrication additive. La chaire s’intégrera dans le dispositif actuellement en construction et constitué de la plateforme régionale « Fabrication Additive » et de la filière ingénieur en apprentissage portée par l’UTT en convention avec l’URCA et enseignée à l’EiSINe.
Cette chaire industrielle sera un moteur d’innovation pour les entreprises partenaires de ce projet. Les compétences des chercheurs dans le domaine des matériaux et plus spécialement en fabrication additive, renforcée par le recrutement d’un éminent professeur des Universités, permettront de lever différents verrous technologiques inhérents à la jeunesse de ce nouveau procédé de fabrication et d’exploiter toutes ses possibilités afin de réaliser des produits innovants, personnalisés et dans des délais très courts. Les travaux de recherche réalisés dans le cadre de cette chaire seront transférés aux différents partenaires industriels.
Les entreprises de la Champagne Ardenne, partenaires de la chaire et en grande partie sous-traitantes dans le domaine de la forge, la fonderie, la plasturgie auront ainsi l’opportunité de monter en compétence et de monter en gamme de produits. Ces entreprises revisiteront leur stratégie afin d’intégrer ces nouvelles possibilités de la fabrication additive pour les décliner en nouveaux produits innovants, en nouveaux services et pour pénétrer de nouveaux marchés (aéronautique, médical, énergie, transport…).
Les principaux travaux porteront sur les étapes du cycle de développement de nouveaux produits par les technologies de fabrication additive. Une nouvelle méthode de conception associée à l’optimisation topologique et à de nouvelles règles métier assureront le dépôt de matière au juste nécessaire garantissant le coût minimum et le respect de l’environnement. D’autres travaux de recherche porteront sur la maitrise des technologies de fabrication additive dont la modélisation multi-physique de ces procédés afin d’optimiser la fabrication des nouveaux produits conçus. Enfin, des travaux porteront sur la qualification des produits et le contrôle des procédés en cours de fabrication.
La fabrication additive peut se substituer aux procédés conventionnels de fabrication (forge, fonderie, usinage…) ou être complémentaire à ceux-ci pour la fabrication de petites séries. Cette substitution est économiquement viable à condition de reconcevoir les produits compte tenu du coût élevé des poudres et des investissements importants des machines. La fabrication des outillages et des moyens de contrôle est impactée par la fabrication additive en exploitant au maximum les possibilités de cette technologie. Ces outils seront constitués d’un substrat en acier bas de gamme et les parties actives de l’outil seront rechargées par des matériaux résistants aux contraintes thermomécaniques. Les canaux de régulation des outillages seront réalisés au plus près de l’empreinte suivant le concept du conformal cooling diminuant fortement les temps de cycle de fabrication. Le dépôt de matériaux à gradient fonctionnel garantira les meilleures caractéristiques mécaniques des outillages et les bonnes fonctionnalités des moyens de contrôle. La fabrication additive couvre également le marché de la pièce de rechange par le rechargement de pièces usées ou par la fabrication de ces pièces, couche par couche, après une étape de rétro conception.
Cette chaire industrielle s’inscrit dans une démarche collaborative avec les partenaires industriels mais également avec les acteurs académiques et les centre techniques. Les travaux de recherche se réaliseront sur les équipements propres au LISM et avec ceux de la plateforme régionale de fabrication additive en Champagne Ardenne.
Réalisée en partenariat fort avec l’UIMM Champagne-Ardenne dont le Fonds pour l’Innovation dans l’Industrie (F2i) est sollicité pour ce projet, MATUR a vocation à travailler de la façon la plus large avec les entreprises régionales et au-delà de celles qui sont déjà impliquées avec toutes celles qui auront la volonté de progresser dans les champs de recherche de cette Chaire.
Les travaux de recherche seront transférés aux entreprises partenaires et capitalisés sous forme de connaissance en module de formation pour les sections de licence, de masters et d’ingénieurs. Ces modules de formation seront également disponibles sous forme de MOOC, renforçant ainsi la notoriété de l’EiSINe dans le domaine de la fabrication additive. De plus cette Chaire, par l’apport de nouveaux enseignants-chercheurs permettra de développer la recherche sur le site de l’EiSINe par l’accroissement du nombre de thèses (en particulier CIFRE) qui pourront y être menées.
Mots-clés :
Fabrication Additive, Optimisation Topologique, Triptyque Matériau-Procédé-Produit, Matériaux Intelligents, Matériaux composites
Partenariats industriels :
UIMM, Bourguignon-Barré (Forge), CEVA (Plasturgie), La Fonderie Ardennaise (Fonderie), ARTI (Ferronnerie et Maintenance)
Collaborations scientifiques :
UTT (LASMIS), ENSAM, CRITT-MDTS