Offre d'emploi :

Doctorant Évaluation de l'impact environnemental des procédés composites à matrice TP

Informations : Ref: DER464/IRT / Secteur : R&D / Lieu : Nantes / Thèse

Client

L'IRT Jules Verne est un centre de recherche mutualisé dédié au développement des technologies avancées de production et vise l'amélioration de la compétitivité de filières industrielles stratégiques. Le cœur d'activité de l'IRT consiste à transposer et intégrer des développements scientifiques matures ou des concepts techniques émergents dans les processus industriels liés à la production et la fabrication.
L'IRT est centré sur les besoins de 4 filières industrielles stratégiques :
- Aéronautique (Airbus, Daher, Stelia, Safran, Dassault Aviation, Zodiac, Latécoère,….),
- Automobile (PSA, Renault, Faurecia, Plastic Omnium, Valeo, ...),
- Energie renouvelable (General Electric, Siemens,…)
- Navale (Naval Group, Chantiers de l'Atlantique…).
Les équipes mènent des recherches en mode collaboratif en s'associant à des entreprises qui développent et déploient des solutions pour l'usine du futur (machines et équipements de production, outilleurs, robots, logiciels de production, …) ainsi qu'aux meilleurs académiques dans le domaine du manufacturing.
Au sein de l'IRT Jules Verne, la R&D est organisée autour de trois domaines, la Conception Intégrée Produits/Procédés, Les Procédés Innovants de Fabrication et les Systèmes Flexibles et intelligents dans lesquelles les Equipes de Recherche Technologiques Modélisation et Simulations, Procédés Composites, Procédés additifs & Métalliques, Contrôle & Monitoring et Robotique & Cobotique travaillent en synergie pour proposer les innovations et briques technologiques nécessaires au développement des technologies avancées de production.
Créé en 2012, les chiffres clés de l'IRT Jules Verne sont les suivants :
- 75 membres et partenaires industriels et académiques.
- 25 M€ de chiffre d'affaires annuel, et un portefeuille cumulé représentant 130 M€ de projets de recherche depuis sa création.
- 110 personnes et 15 M€ d'équipements de recherche structurants.
- 35 brevets déposés.

Poste

Contexte :
L'équipe de recherche technologique ERT Procédés & Matériaux Composites, composée d'une vingtaine de personnes (Docteurs, Ingénieurs & Techniciens), est en charge de développer et déployer des technologies innovantes dans les cinq thématiques de la feuille de route de l'IRT Jules Verne :
- La mobilité dans l'espace industriel
- La flexibilité de la production
- L'assemblage
- Les procédés de préformage et formage
- Les procédés de fabrication additive
L'ERT PMC développe en particulier des activités et des compétences dans les technologies de Préformage textiles, de Formage ainsi que d'Assemblage de Composites Thermodurcissables et Thermoplastiques et d'hybrides Composites/Métal. Pour cela, l'ERT PMC s'appuie sur des relations de confiance établis avec des industriels clés (Renault, Airbus, Faurecia, Chantiers de l'Atlantique, GE, Naval Group, Safran, PSA,…), des académiques (Ecole Centrale de Nantes, Institut Mines Telecom Atlantique, Université de Nantes, CNRS,…), 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'IRT JV : l'aéronautique, l'automobile, les énergies renouvelables et la construction navale.
Les projets menés dans l'ERT PMC sont de natures variées allant des projets collaboratifs multi partenaires industriels de l'IRT JV, de la recherche sur contrat mono partenaire et sur des projets européens. L'ERT PMC est investie dans des projets de R&D de taille variable allant de la prestation à des projets de plusieurs millions d'euros.

Afin d'aider les partenaires industriels à garder une longueur d'avance technologique, 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.

Sujet de la thèse :
- Intitulé de la thèse : Évaluation de l'impact environnemental des procédés composites à matrice thermoplastique à haute dynamique thermique : indicateurs, méthodologie, outils et applications
- Établissement d'enseignement supérieur où sera inscrit le doctorant : École Centrale de Nantes
- École doctorale : SPI
- Laboratoire où s'effectuera la thèse : GeM
- Directeur de la thèse : Olivier Kerbrat (GeM), co-directeur : Christophe Binetruy (GeM), co-encadrant : Jean-Luc Bailleul (LTeN)

Les transitions environnementales dans les procédés visent à considérer des indicateurs environnementaux, c'est-à-dire les flux de matière et d'énergie entrants et sortants du système de production, conjointement avec des indicateurs technico-économiques traditionnels, tels que la qualité et le coût, afin de proposer une industrie durablement performante. Les considérations environnementales sur des procédés de fabrication doivent prendre une place importante dans l'usine du futur par la réglementation, les opportunités de marché ou la réduction des coûts directs et indirects associés à une meilleure maîtrise des consommations et rejets (matière perdue, puissance souscrite, traitements des déchets, …). Pour répondre aux enjeux stratégiques actuels des transitions environnementales de la production de pièces composites, il convient désormais de standardiser les méthodologies d'évaluation environnementale des procédés et développer des outils permettant d'exploiter ces évaluations afin de faire des choix combinant les performances technico-économiques et environnementales.
Ce sujet de doctorat vise à apporter une contribution scientifique majeure dans l'intégration des considérations environnementales pour les procédés composites à matrice thermoplastique à haute dynamique thermique en développant deux axes :
1. Une modélisation complète du procédé de fabrication, incluant l'outillage, les matières premières (matrice et fibres), les énergies et puissances, les fluides pour les mettre en forme ainsi que les rejets, basée sur une maîtrise technologique de l'ensemble du procédé.
2. Des outils d'exploitation d'indicateurs de performance environnementale afin de prendre des décisions combinant les aspects technico-économiques (traditionnels) et environnementaux (émergents).
Le défi à relever dans le cadre de ce sujet de thèse de doctorat est donc double.
Premièrement, l'approche environnementale doit prendre appui sur une maîtrise technologique du procédé de fabrication : conception de l'outillage, optimisation du temps de cycle, minimisation des puissances nécessaires, caractérisation thermocinétique et thermomécanique de la mise en œuvre, ce qui constitue le premier verrou principal. Dans des travaux précédents, l'équipe Procédés et mécanique des matériaux du GeM a mis en place les bases d'une méthodologie d'évaluation des impacts environnementaux pour la fabrication additive. Il conviendra alors de la prolonger en l'adaptant aux spécificités des procédés composites à matrice thermoplastique à haute dynamique thermique et de continuer à élaborer la méthode standardisée, en lien avec les travaux du groupe ISO TC39/WG12 (Environmental evaluation of machine tools) dont le directeur de thèse est membre.
Deuxièmement, l'intégration de connaissances environnementales pour la prise de décision sur les systèmes de production reste un enjeu majeur et constitue donc le deuxième verrou principal. Il s'agit alors d'être capable de " traduire " les indicateurs environnementaux pour qu'ils soient exploités de manière pertinente par les concepteurs (afin de faire des choix de géométrie d'outillages par exemple) et par les fabricants (choix des paramètres de mise en œuvre et d'équipements) en étant combinés avec des indicateurs de productivité plus traditionnels. Pour cela, les outils permettant des optimisations multicritères (coût - environnement) sous contrainte de qualité du produit mis en forme seront proposés et validés sur des cas d'application industriels.

Ce projet se déroule en co-direction au GeM et co-encadrement au LTeN. Cette combinaison d'expertises permettra de mener à bien l'approche " locale " des impacts environnementaux, liés aux mécanismes thermomécaniques de la mise en forme, et l'approche " globale " de l'ensemble du système de production, de la matière première au produit final réalisé.
Ce projet s'inscrit donc dans les axes de recherche de l'équipe Procédés et Mécanique des Matériaux du GeM et dans l'axe Transferts Thermiques dans les Matériaux et aux Interfaces du LTeN.


Profil

Titulaire d'un diplôme de Master ou d'Ingénieur dont le champ disciplinaire est l'ingénierie mécanique avec une sensibilité particulière pour les matériaux composites, les procédés de fabrication et l'écoconception.

Envoyez votre candidature (CV+Lettre de motivation+lettre de recommandations) !


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