Matériaux

Alors que l’on fête les 50 ans du laser, le laboratoire Procédés et ingénierie en mécanique et matériaux (PIMM) vient d’être inauguré. Issu de la fusion de trois entités (*), il est hébergé au sein des Arts et métiers Paris Tech, boulevard de l’Hôpital à Paris. Cette unité mixte de recherche associée au CNRS rassemble une vaste de gamme de spécialistes, allant de la mécanique des matériaux et des structures à la chimie des polymères et des procédés de mise en forme et d’assemblage, aux méthodes avancées de la simulation numérique. "Nos recherches ont pour origine l’activité d’ingénieur. Nous cherchons à comprendre comment un procédé transforme la matière et quelles sont les propriétés résultantes", explique Thierry Bretheau, directeur du laboratoire.

Le laboratoire PIMM emploie 19 enseignants-chercheurs, huit chercheurs CNRS, 21 personnels techniques et une cinquantaine de doctorants et post-doctorants, qui participent à une quinzaine de contrats ANR. Il est doté d’un budget de 5 millions d’euros, dont 30% de financements industriels. Il est constitué de six groupes de recherche.

Procédés laser

Ce groupe a une double vocation :

• comprendre et améliorer la mise en œuvre des procédés lasers ;
• maîtriser les effets induits dans la matière, qu’elle soit métallique, céramique ou polymère.

Le PIMM se distingue notamment par l’étude des chocs-laser, utilisés comme tests d’adhérence des revêtements, pour l’étude du comportement dynamique sous choc des métaux ou des composites, ou pour l’application au renforcement des matériaux par grenaillage photonique. Le laboratoire travaille sur la fabrication directe, c’est-à-dire la construction de pièces 3D par fusion laser de poudres métalliques ou polymères. Les chercheurs ont pour objectif de comprendre l’origine physique des mauvais états de surface obtenus. Le groupe se consacre aussi à des travaux sur le perçage laser, par exemple en aéronautique. Il s’agit de mieux connaître les interactions laser / matière, les caractéristiques obtenues et les propriétés ultérieures en fatigue. Le PIMM fait parti d’un groupement d’intérêt scientifique auquel participent Air Liquide, Arcelor, Peugeot Citroën, Safran et Thales.

Comportement et microstructure des matériaux

Ce groupe cherche à comprendre le comportement thermo-mécanique des matériaux métalliques par des approches micromécaniques expérimentales, théoriques et numériques. Il étudie l’influence des procédés sur les évolutions et transformations des microstructures et le lien microstructure – propriétés. Parmi les projets ANR, citons Elvis, qui vise à étudier le comportement élasto-viscoplastique des matériaux polycristallins, et en particulier les effets d’histoire provenant du couplage entre l’élasticité et la viscoplasticité.

Microstructure et propriétés des polymères

Ce groupe cherche à relier la microstructure et le comportement mécanique dans le cas des polymères. Il travaille aux échelles macroscopique, microscopique, nanométrique, macromoléculaire et atomique (cf. image ci-dessous) .

Procédés et performance des polymères et composites

Le laboratoire cherche à établir la relation entre les caractéristiques de l’objet fabriqué (dimensions, état de surface, propriétés d’emploi…) et les conditions de mise en œuvre. Le principal procédé étudié est le rotomoulage. Le groupe mène notamment un projet concernant le vieillissement du PVC dans les aéro-réfrigérants de centrales nucléaires (en contrat avec EDF).

Structures et dynamique des systèmes

Toutes les thématiques du groupe Structures et dynamique des systèmes ont en commun la notion de structure et celle de modèle numérique.

Vieillissement des matériaux organiques

Les chercheurs se concentrent sur la prédiction de durée de vie et sur l’étude sur fatigue à un très grand nombre de cycles.

(*) Laboratoire d’ingénierie des matériaux, laboratoire de mécanique des systèmes et des procédés, laboratoire pour l’application des lasers de puissance

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