Matériaux Composites à matrice céramique
Notre compétence « Matériaux composites et procédés » répond aux besoins de compétitivité industrielle en participant au développement de structures aéronautiques et spatiales associant légèreté à une résistance en température supérieure à celle des super alliages. Nous développons des composites à matrices céramiques (oxyde d’aluminium Al₂O₃, carbure de silicium, vitrocéramique, etc.) afin d’apporter une « réponse matériau » sur l’ensemble de la plage d’applications thermostrucutrales.
Les applications visées sont les éléments de structures exposées à la flamme ou à des températures extrêmes des avions, lanceurs, satellites et moteurs dont la fiabilité doit être garantie. Nous concevons, développons et fabriquons de nouveaux matériaux, du semi-produit aux structures architecturées complexes, jusqu’à une échelle de représentativité semi-industrielle. Pour aller au-delà de l’approche essais-erreurs souvent rencontrée dans l’industrie, nous développons également des outils et méthodologies numériques afin de concevoir et de fabriquer ces matériaux et structures à haute valeur ajoutée. Cela nous permet par exemple de réduire les phases de conception et de qualification pour les industriels (essais virtuels) ; de comprendre l’influence des paramètres procédés de nos équipements de fabrication sur la microstructure et les propriétés des matériaux fabriqués (modélisation des procédés).
Nos axes de recherches
Nos compétences
La conception de solutions innovantes :
Grâce à des méthodes avancées de modélisation numérique appliquées à la recherche de matériaux, nous proposons des solutions de modélisation numérique efficaces et personnalisées pour chaque défi.
La formulation et la mise en œuvre de matrices oxydes dans des composites, permettant de supporter les travaux de recherche en lien avec la circularité ou la fonctionnalisation.
La définition et la mise en œuvre de méthodologies et de procédés pour la production de pre-imprégné et tow-preg en CMC oxydes, pour le drapage, l’AFP ou l’enroulement filamentaire.
Le développement et la mise en œuvre de solutions architecturées.
La caractérisation thermomécanique multi-instrumentée, permettant de réaliser un screening rapide des matériaux ou encore identifier les axes d’optimisation.
Formulation de matière première et des composites
- Formulation et montée en échelle (automatisation de fabrication et augmentation de volumes)
- Caractérisation de suspensions
- Elaboration de pièces composites par drapage
Imprégnation CMC oxydes
- Elaboration de pré-imprégnés CMC à partir de tout couple fibre-matrice compatibles
- Optimisation des paramètres procédés en vue de produire un tow-preg reproductible et compatible des procédés de mise en œuvre automatisés.
- Optimisation et mise en œuvre d’algorithmes de traitement d’image et de données en vue de monitorer le procédé (anticipation de phénomène, CND, …)
Injection (STM) et Siliciuration (Melt Infiltration - MI)
- Développement des procédés d’injection sur CMC oxydes et carbures de silicium, montée en cadence pré-industrielle
- Optimisation du procédé d’infiltration d’alliages métalliques fondus (siliciuration). Montée en échelle et développements sur les UHTCMC
- Développement des activités de monitoring (procédés STM et MI), développement et optimisation d’algorithmes de traitement d’image et de données. Application moyen terme : développement d’un four autonome.
Réalisation de structures architecturées et preuves de concept
- Design de moules / pièces
- Drapage manuel / mise en œuvre automatisée chez nos partenaires (AFP, enroulement filamentaire, …)
- Choix et optimisation de l’intégration du matériau d’âme
- Multiples sollicitations étudiées : protection thermique et feu (e.g. pieds de lanceur réutilisable), inertie chimique et compression géologique, …
Modélisation, Simulation, traitement de données assisté par IA et caractérisation thermomécanique
Caractérisation thermomécanique de matériaux en fatigue jusqu’à 5Hz et 20kN et 1700°C (à des flux thermiques pouvant dépasser les 2MW/m²). Notre banc multi-instrumenté permet le contrôle précis des gradients thermiques et autres phénomènes pouvant survenir pendant les essais. Cette grande versatilité permet également de réaliser des screening matériaux avec discrimination facilitée.
Optimisation et mise en œuvre de solutions numériques visant à accélérer la montée en maturité, accompagner la réalisation de structures innovantes, et réduire les temps de développement, applications pour :
- Les procédés automatisés (AFP, FW, …)
- Le contrôle non destructif (en amont ou en aval de la fabrication)
- L’optimisation de trajectoires robots et l’identification de singularités
Développement et emploi de l’intelligence artificielle pour la mise en œuvre de matériaux. Les applications vont du contrôle non destructif (en ligne ou hors ligne) au développement de briques logicielles visant à améliorer la fiabilité des équipements voire de les rendre autonomes
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