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Thèse – Impression 3D de céramiques piézoélectriques

Thèse Il y a 14 jours
Antibes

Entreprise

L’activité Systèmes de missions de défense fournit des équipements, des solutions et des services liés aux systèmes de combat électroniques, de surveillance et de reconnaissance, de combat naval, de surface et de lutte sous la mer.

Le site de Sophia-Antipolis développe des sonars à destination des sous-marins et des bâtiments de surface ainsi que des produits de simulation, avec une forte composante acoustique et traitement du signal.

Ce Que Nous Pouvons Faire Ensemble

La fabrication additive (FA) ou impression 3D est basée sur le principe de la fabrication de pièces par ajout de matière, permettent de construire des pièces de formes très complexes en trois dimensions. Dans la FA, les pièces en 3D sont construites par addition de couches successives de matière après un design précis contrôlé par l’ordinateur. Les matières premières disponibles pour les procédés de FA sont sous forme de filaments, de pâtes, de liquides, de poudres ou de granulés et concerne aussi bien la fabrication additive polymère que métallique ou céramique.

Les céramiques, de par leurs caractéristiques, sont des matériaux difficiles à mettre en forme et la fabrication additive représente une alternative pertinente dans la création de géométries complexes. La FA céramique utilise les mêmes processus de conception et fabrication que ceux utilisés pour des pièces plastiques ou métalliques. Dans le cas particulier des matériaux céramiques, la cohésion de la pièce se fait par l’ajout d’un liant ou d’un matériau thermoplastique à la poudre céramique. Comme dans les procédés conventionnels de mise en forme de céramiques, l’étape de traitement thermique est obligatoire pour éliminer les additifs et consolider la pièce par frittage. Lorsqu’il s’agit de créer des géométries complexes via des procédés classiques, les délais sont allongés et le coût d’une pièce fortement impacté. La promesse de la fabrication additive réside justement dans le fait de parvenir à surmonter cet écueil : proposer des géométries complexes tout en préservant les propriétés des céramiques, réduire les pertes des matières et diminuer les coûts de production.

Description de la mission

Le travail de thèse a comme but d’utiliser la technologie de la fabrication additive pour réaliser des céramiques piézoélectriques sans plomb de formes complexes pour l’utilisation dans des transducteurs acoustiques pour Sonar. Comme matériaux initial pour l’impression, des poudres des BT dopé et de ses dérivés seront utilisés. Les travaux de cette thèse seront divisés en plusieurs parties :

  • – La première partie, dédie à l’état de l’art, permettra de déterminer les précurseurs organiques adéquats et les caractéristiques structurales des poudres, nécessaires pour la préparation des feadstock compatibles avec l’impression 3D (formulation, taille des grains des poudres, viscosité de mélanges, taux de charge, …). Les spécifications techniques et les géométries des céramiques (formes complexes avec des canaux internes, composites 1-3, céramiques de grande taille, …) seront également établis.
  • – La deuxième partie sera dédié à la préparation et caractérisation de feedstocks, l’optimisation des paramètres d’impression et la réalisation des post traitement thermiques. Dans cette partie la mise en forme des céramiques crues sera réalisé par FDM à partir de filament et par l’extrusion de pâte. Les conditions de frittage seront optimisées pour obtenir des céramiques à forme complexe avec des densités >95% et des caractéristiques mécaniques similaires au procédé céramique conventionnel.
  • – La dernière partie sera dédiée à l’optimisation de conditions de polarisation et la mesure des propriétés piézoélectriques des céramiques mises en forme par impression 3D. Finalement la modélisation, le design, la fabrication et le test des performances d’un démonstrateur peut être aussi envisagée avec l’appui de l’unité opérationnelle Thales DMS-UWS.

Collaborations

La thèse s’effectuera au laboratoire LGEF de l’Insa de LYON en collaboration avec Thales Research and Technology à Palaiseau.

Innovation, passion, ambition : rejoignez Thales et créez le monde de demain, dès aujourd’hui.

Profil

Vous avez de solides bases en sciences des matériaux ? en piézoélectricité ?

Vous avez des connaissances en impression 3D ?

Vous êtes curieux, autonome avec un bon esprit de synthèse ?

Vous vous reconnaissez ? Alors vous avez de bonnes chances de vous épanouir au sein de nos équipes !

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