Doctorant Simulation Fa-waam Titane

**À propos de nous**:
L'IRT Jules Verne est un centre de recherche mutualisé dédié au développement des technologies avancées de production. Il vise l’amélioration de la compétitivité de filières industrielles stratégiques.

Au sein de l'équipe **Procédés Matériaux Métalliques (PMM) et Fabrication Additive**, composée d’une quinzaine de personnes, docteurs(es), ingénieurs(es) et techniciens(nnes), nous nous attachons à améliorer et développer des technologies innovantes et compétitives pour répondre aux besoins de nos partenaires industriels.

L'équipe travaille plus particulièrement sur **différentes familles de procédés de fabrication additive adaptées aux matériaux utilisés**: métaux, composites et minéraux. Nous nous appuyons pour cela sur des relations de confiance établies avec des industriels clés (Renault, Airbus, Faurecia, STX, GE, Naval Group, Safran, PSA, ), des académiques (Ecole Centrale de Nantes, Institut Mines Telecom Atlantique, Université de Nantes, CNRS, ) et des centres techniques comme le CETIM ou le CTI-PC.

L’équipe est chargée de repérer et de relier un large spectre de compétences issues de disciplines scientifiques variées (exploitation et transfert des résultats scientifiques) et de secteurs industriels différents (fertilisation croisée et transfert technologique entre filières) pour élaborer des réponses innovantes aux enjeux technologiques de l’IRT Jules Verne. Les développements technologiques sont à mettre en perspectives avec les 4 secteurs d’activités industriels clés de l’Institut : l’aéronautique, l’automobile, les énergies renouvelables et la construction navale.

Les projets menés dans l’équipe sont de natures variées : des projets collaboratifs multi partenaires industriels de l’IRT JV, de la prestation de recherche et des projets européens.

**Mission**:
l’IRT Jules Verne associé à l’Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (GeM UMR CNRS 6183) et l’Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN) propose, dans le cadre du programme PERFORM, **la thèse** intitulée « **Simulation thermo-mécano-métallurgique de la fabrication de pièces en alliage de titane par le procédé WAAM et de leur comportement mécanique par une approche à champs moyens ».**

Le développement de la fabrication additive métallique par procédés arc-fil (WAAM) met en évidence le besoin accru de gestion de la thermique du procédé. En effet, la maitrise des phénomènes thermiques est clé:

- pour améliorer les performances du procédé et notamment pour l’augmentation de sa productivité
- pour accroitre les performances mécaniques des produits (notamment à travers la microstructure)

l’IRT Jules Verne a créé le **programme PERFORM** (ProgrammE de Recherche FOndamentale et de Ressourcement sur le Manufacturing) qui stimule le développement de la recherche amont par le financement de grappes de thèses de doctorats portant sur des problématiques industrielles identifiées. Le programme est cogéré par l’IRT Jules Verne et ses partenaires industriels et académiques.

Dans le cadre de cette thèse, vos missions seront les suivantes:

- Dans la continuité de travaux en cours aux laboratoires GeM et IMN, développer une simulation hybride du procédé de fabrication additive WAAM, appliquée à la fabrication de pièces en alliage de titane, composée d’une description analytique de la géométrie des cordons déposés en lien avec les paramètres procédés et une simulation par la méthode des éléments finis des champs de température, des phases métallurgiques produites et des contraintes résiduelles induites
- Réaliser un plan d’expérience (variation des paramètres principaux comme la puissance, la vitesse de dévidement du fil ou la vitesse de soudage) qui intégrera également différentes orientations torche/substrat et qui se fera sur la base d’une géométrie de pièce témoin
- Analyser ces pièces après fabrication au niveau de leur géométrie extérieure, de leurs microstructures et de leurs gradients de contraintes résiduelles via la diffraction des RX en laboratoire et la diffraction des neutrons sur grands instruments
- Associer à ces observations des approches d’homogénéisation dont l’échelle de départ correspond aux hétérogénéités microstructurales étudiées. L’objectif sera de dégager les caractéristiques microstructurales prédominantes (morphologies, porosités, tailles de grains, phases, texture ) responsables du comportement mécanique du matériau pour proposer des outils prédictifs afin de mieux cerner les propriétés mécaniques et l’endommagement en fonction des paramètres du procédé
- Confronter simulations et expériences pour élaborer et valider des prédictions fiables.

Au cours de la thèse, des interactions régulières auront lieu avec les industriels partenaires.

La thèse proposée étant co-encadr