Thèse CEMEF 2018 : Matériaux à caractéristiques contrôlées élaborés par fabrication additive arc-métal.

Description de l'offre

Objectif :
Le projet de doctorat réalisé au CEMEF sera destiné à développer un outil de simulation numérique permettant de prédire les morphologies de dépôt, les microstructures formées et le comportement associé du matériau. En particulier, on s’attachera à développer numériquement des approches multi-échelles permettant autant d’étudier le développement local du dépôt de matière (modélisation couplée Automates Cellulaires / Eléments Finis) que l’évolution de l’ensemble de la pièce en cours d’élaboration (modélisation thermomécanique). Ces différentes approches seront basées sur les outils numériques en développement dans les équipes impliquées.

Description du sujet :
Le CEMEF a développé ces dernières années deux approches de simulation numérique pour les procédés FA LBM, une approche locale, à l'échelle du dépôt incrémental de matière, et une approche globale, à l'échelle de la pièce à fabriquer additivement. Les deux méthodes sont développées dans la librairie C++ CimLib du laboratoire et sont basées sur des approches éléments finis 3D, avec un formalisme de suivi d'interfaces par fonctions level-set et un remaillage automatique et adaptatif. En effet, ces méthodes se révèlent nécessaires pour s’assurer du suivi correct du développement du dépôt de matière durant l’intégralité du déplacement des sources de chaleur. Les différents solveurs utilisés dans ces modélisations sont parallélisés pour permettre un développement des simulations en des durées réduites. Les développements numériques envisagés dans ce doctorat se réaliseront ainsi dans le cadre de ces développements actuels, et viseront, à terme, à enrichir les deux approches.
Le projet ambitionne ainsi de regrouper dans un modèle unifié un ensemble de solutions numériques existantes afin de prendre en compte tous les phénomènes intervenant durant la solidification et le refroidissement d’un alliage fondu par un arc électrique. Ceci devrait constituer un outil numérique unique pour étudier, maîtriser et optimiser le procédé de FA arc-métal. L’intégralité des développements numériques réalisés enrichiront la librairie de calcul collaborative du CEMEF, Cimlib (C++). Le/la doctorant(e) recruté(e) bénéficiera ainsi, également, des développements réalisés dans cet outil par les autres utilisateurs (méthode de remaillage, résolution numérique, approche parallélisée …).

Le/la doctorant(e) recevra une formation et développera ses capacités dans le domaine de la science des matériaux, de la mécanique numérique et du transfert d'énergie. En complément, il/elle recevra une formation poussée dans le domaine du calcul scientifique et de la programmation, notamment pour maitriser les outils informatiques du CEMEF.

Plus d'infos sur : http://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pour-postuler/these-cemef-7566

Profil recherché

Formation Ingénieur / Master 2, dans les domaines des matériaux, de la mécanique ou des mathématiques appliquées. Etudiant(e) attiré(e) par les problématiques liées à la modélisation et la simulation numérique des phénomènes physiques, en science de l’ingénieur.

À propos de Mines Paristech - Cemef

Leader mondial dans le domaine des matériaux, des procédés et de leur modélisation, le CEMEF réalise une recherche partenariale avec l'industrie et forme des experts (doctorats et mastère spécialisé). Pluridisciplinaire, le CEMEF étudie tous les types de matériaux (métaux et alliages métalliques, polymères synthétiques et issus de la biomasse, composites, béton...) et de procédés industriels en s’intéressant aux différentes étapes de la vie du matériau : élaboration -> mise en forme -> traitements thermiques -> assemblage -> propriétés d'usage -> recyclage Elément majeur d’innovation, sa compréhension du comportement des matériaux aux différentes échelles, de l'interaction outil-matière, de l’impact des procédés sur les propriétés finales permet l’optimisation et le développement de procédés de fabrication de plus en plus complexes et contraints (technologie, énergie, environnement…). Il s’appuie sur des approches couplant techniques expérimentales et modélisations numériques Le CEMEF, c'est plus de 160 ingénieurs, chercheurs, étudiants, techniciens, animés par la même curiosité face à la complexité des phénomènes, la même envie de se dépasser pour agrandir le champ des connaissances, le même goût du défi scientifique. C’est un centre de recherche de MINES ParisTech, associé au CNRS. - Vous travaillez dans l'industrie (PME ou grand groupe), vous souhaitez maîtriser, améliorer, innover dans la fabrication de vos produits, dans la conception de vos procédés,… Nous mettons notre expertise à votre service.