Thématiques

La recherche développée au PIMM a pour épine dorsale les procédés de mise en forme, de traitement et d’assemblage des matériaux et des structures ; elle s’attache en particulier à étudier les conséquences de ces procédés sur les propriétés d’emploi, via les modifications de microstructures et les défauts engendrés.

Les procédés qui y sont plus particulièrement étudiés sont :

• La mise en forme des polymères : injection, micro-injection, rotomoulage, soudage, fabrication directe…
• Les procédés laser : soudage, perçage, découpe, traitement de surface, fabrication directe, choc laser...
• L’usinage : usinage à grande vitesse, cisaillage adiabatique,…

L’ambition du laboratoire est d’optimiser les propriétés d’emploi des matériaux et/ou des pièces issues des procédés de mise en forme et d’assemblage. Un procédé, par l’histoire thermo-mécanique qu’il impose à un matériau, peut modifier profondément sa microstructure et son état mécanique (contraintes internes). Cet état microstructural et mécanique est en grande partie responsable des propriétés d’emploi de la pièce obtenue. Il est donc particulièrement important de maîtriser le procédé pour maîtriser les caractéristiques géométriques de la pièce, bien sûr, mais aussi la microstructure et l’état mécanique ; cela passe par la mise en place de capacités de modélisation et de simulation numérique des procédés et des systèmes s’appuyant sur des modèles multi-physiques et multi-échelles en temps et en espace. Ces simulations doivent dialoguer avec des moyens de mesure et de caractérisation à toutes les échelles pertinentes permettant de fournir les données d’entrée des modèles et d’en valider les prévisions.

Si l’ambition finale est l’optimisation des propriétés par celle de la microstructure, il faut être capable de définir ce qu’est la microstructure optimale pour un type de chargement thermo-mécanique donné. Cela passe par l’étude des relations microstructures/propriétés ; assez bien maîtrisées dans le cas des métaux pour lesquels ce thème est très vivant aux échelles nationale et internationale, ces relations restent très largement à découvrir pour ce qui est des polymères. L’étude de ces relations de l’échelle nanométrique (dynamique moléculaire) à l’échelle millimétrique (homogénéisation) constitue une activité importante du laboratoire.

Enfin, dans la tradition de la forte expertise qui lui est reconnue, le laboratoire poursuit ses travaux sur le comportement à long terme des polymères prenant en compte les effets de couplage entre le chargement mécanique et l’environnement (oxygène, eau, solvants, radiations…). L’objectif est de toujours progresser dans la compréhension des mécanismes physico-mécano-chimiques complexes à l’œuvre dans les matériaux industriels, afin de les intégrer dans de véritables lois de comportement permettant la prévision de la tenue en service de pièces/structures en polymères.

Par ailleurs, le PIMM développe des actions de recherche en dynamique des structures (vibrations notamment), sur les phénomènes non-linéaires, sur la commande et la surveillance. Toutes ces thématiques ont en commun la notion de structure et celle de modèle numérique. Les méthodes numériques développées concernent la commande et/ou la surveillance des structures et des systèmes, le comportement de la matière sous déformations sévères, la réduction de modèles en dynamique et les techniques d'approximation associées, le comportement de systèmes non linéaires (prise en compte du frottement, interaction outil/matière en usinage...), et l'analyse expérimentale (notamment l'analyse modale).

Structure

Comme le montre cet organigramme, le PIMM est organisé en 6 groupes de recherche et 7 centres de ressources. Ces entités interagissent par le biais des opérations de recherche.

Le PIMM  participe à l’animation de la Fédération Francilienne de Mécanique, Matériaux, Structures, Procédés ainsi que de l’Institut Carnot ARTS. Il est laboratoire de référence pour le Material Aging Institute coordonné par EDF. Il abrite deux laboratoires communs, l’un avec le CETIM et l’autre avec le CEA-DAM ainsi que le GIS-GEPLI (Air Liquide, ArcelorMittal, PSA, SAFRAN, Thalès Optronics, CNRS, Arts et Métiers ParisTech).

Le PIMM en chiffres

Le personnel du PIMM  comprend 19 enseignants chercheurs (6 professeurs et 13 maitres de conférences), 9 chercheurs CNRS (5 directeurs de recherche et 4 chargés de recherche), 21 personnels techniques (7 ingénieurs, 11 techniciens et 3 administratives) et il accueille en permanence une cinquantaine de thésards et post-docs. 24 de ses membres sont habilités à diriger des recherches.

Son budget annuel consolidé dépasse les 5 M€ (dont 30% de contrats industriels).

Sa production scientifique est élevée : en moyenne 3 articles/chercheur/an (articles dans des revues internationales à comité de lecture, communications dans des actes de congrès,  et chapitres d’ouvrages).