Research at PIMM

La Recherche au PIMM

Les activités de recherche du PIMM s'inscrivent dans le triptyque « Procédés-Microstructures-Propriétés » avec les Procédés de fabrication et d’assemblage comme thématique centrale.

Les actions de recherche entreprises dans le domaine des procédés concernent la mise en oeuvre des polymères, des composites et des métaux. Ces activités, singulièrement renforcées par celle autour des lasers de puissance, visent : i) à comprendre les procédés au travers d’une physique adéquate qui peut s’avérer très complexe comme l’interaction laser-matière,ii) à modéliser et simuler les procédés pour optimiser les performances intrinsèques du procédé en tant que telles, mais aussi les propriétés d’emploi des pièces produites : mécaniques, dimensionnelles, électriques, thermiques, d’étanchéité, optiques, de qualité de surface.

La compréhension des procédés comme la prédiction des propriétés suppose un excellent dialogue entre des moyens expérimentaux très bien instrumentés et des moyens de modélisation et de simulation adaptés aux ambitions et aux échelles visées. Ainsi, il est possible de se cantonner à l’échelle macroscopique si l’on cherche à optimiser des caractéristiques dimensionnelles mais il sera indispensable de considérer des échelles plus fines si l'attention est portée sur les propriétés du matériau qui dépendent de la microstructure induite. De façon générale, la simulation des procédés nécessite de mettre en oeuvre et de développer des moyens de modélisation et de calcul multiphysiques et multiéchelles en espace et en temps. Il est à noter que, pour les procédés mettant en jeu de grandes vitesses, le comportement de la matière travaillée et le comportement dynamique du système permettant d’agir sur la matière sont interdépendants.

Les matériaux, tels qu’ils résultent des procédés de mise en forme, évoluent naturellement avec le temps et les sollicitations liées aux conditions d’emploi (mécaniques, thermiques, chimiques, radiatives …). Des évolutions microstructurales ou des défauts induits à différentes échelles modifient et souvent affaiblissent les caractéristiques des matériaux, avec pour conséquence la limitation de la durée de vie des pièces.
Ces problèmes liés à la durabilité des matériaux sont particulièrement forts et incontournables dans le cas des polymères et des composites à matrice organique ; c’est donc sur ce type de matériaux qu’ont été mises au point les méthodes les plus élaborées, la mise au point de modèles non-empiriques de durée de vie, les critères de fin de vie étant essentiellement mécaniques. Cela implique que soit prise en compte l’interface « chimie-mécanique » pour élaborer des modèles qui utilisent au maximum les ressources de la physique des polymères pour prédire l’évolution de leurs propriétés mécaniques. Ces recherches nous conduisent tout naturellement à traiter les problèmes liès au recyclage des matériaux plastiques.
Enfin nous abordons la fatigue à grand et très grand nombre de cycles des métaux, liée à l’étude des mécanismes de microplasticité.

Quatre projets emblèmatiques de la recherche réalisée au PIMM ont été définis. Plus de détails sont disponibles sur les pages des Groupes de Recherche.

Générateur de choc par plasma Laser -         Plate forme HEPHAISTOS Fabrication additive par Laser