Doctorant(e) - Projet ECUME et NUTTEO — Université de Technologie Tarbes Occitanie Pyrénées

Contexte :

Cette thèse se déroule dans le cadre du projet ECUME financé par la Région Occitanie et le projet NUTTeO dont l'UTTOP est lauréat en août 2023 de l'appel à projets "Excellence sous toutes ses formes – ExcellencES" » du Programme Investissements d’Avenir (PIA4). Le projet ECUME est porté par un consortium de deux groupes de recherche du Laboratoire Génie de Production (LGP) à Tarbes : le Gr D²PAM et le Gr TM²P.

Le procédé de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre (PBF-LB/M) produit des pièces de formes complexes avec des défauts tel que les porosités, ainsi qu’un mauvais état de surface, tous deux néfastes à la tenue en service des pièces sollicitées en frottement.

Afin d’améliorer la rugosité de surface, plusieurs processus de parachèvement sont utilisés : mécanique, chimique, électrolytiques ou encore des dépôts de revêtements sur la surface brute.

Ce projet explore l’impact des opérations de parachèvement sur les performances tribologiques des pièces fabriquées par fusion laser sur lit de poudre (PBF-LB/M), un procédé en expansion dans l’aéronautique, l’aérospatiale et le médical.

Objectifs et déroulement de la thèse :

La Fabrication Additive PBF-LB/M permet de créer des pièces complexes et compactes, mais présente des défis liés à la rugosité élevée de surface et aux défauts sous-surface, impactant les performances en tribologie. En surface, la poudre frittée cause une rugosité gênante pour l’assemblage et le mouvement relatif des pièces. En dessous, une couche de défauts et fissures dégrade le comportement mécanique. Sous cette dernière couche, le matériau est dense à

99,7 % mais contient des défauts aléatoires. Ainsi, les pièces obtenues par PBF-LB/M nécessitent des parachèvements (sablage, usinage, etc.) et parfois un traitement thermique pour améliorer ses propriétés mécaniques.

Ces pièces sont couramment utilisées dans les domaines aéronautique, aérospatiale, automobile et médical. Les matériaux concernés par cette étude sont le Ti6Al4V et les alliages d’aluminium.

Le projet vise à étudier l’impact des opérations de parachèvement (polissage, microbillage, usinage et anodisation) sur le comportement tribologique (frottement, usure et adhésion) des pièces fabriquées par fusion laser sur lit de poudre (PBF-LB/M). L’influence de chaque procédé sur la rugosité, la microstructure et les contraintes résiduelles sera étudié afin de mieux

comprendre l’usure.

Les objectifs secondaires incluent l’analyse des changements microstructuraux et

topographiques induits par chaque opération de parachèvement, ainsi que l’identification des mécanismes d’accommodation et des mécanismes d’usure en fonction des paramètres de parachèvement. Les résultats permettront d’établir des règles métier pour optimiser la conception des pièces et guider les choix de post-traitement. En maîtrisant ces aspects, les industriels pourront prolonger la durée de vie des pièces tout en répondant aux exigences de durabil

Profil du candidat :

• Formation en génie mécanique/Sciences des matériaux (diplôme d’ingénieur ou

Master) avec une appétence marquée pour l’expérimentation.

• Connaissances souhaitées en fabrication additive, procédés de parachèvement et tribologie

-Intérêt pour la fabrication additive métallique.

-Capacité à travailler en collaboration, avec différents partenaires des deux Gr D²PAM et TM²P au LGP.

-Capacité de s’investir pleinement dans le sujet, esprit d’analyse, rigueur scientifique et expérimentale.

-Bon niveau d’anglais (lecture et rédac�on de publica�ons scien�fiques).

Encadrement et lieu d’accueil :

Le doctorant recruté sera inscrit à l’école doctorale MEGeP. La thèse sera dirigée par Maher BAILI, co-dirigée par Karl Delbé et co-encadrée par Mohamed Abid et Foued ABROUG. Les travaux se déroulent au Laboratoire Génie de Production (LGP – UTTOP). La fabrication des pièces PBF-LB/M sera réalisée à la plateforme CEF3D de l’UTTOP et les essais tribologiques à la plateforme tribologie de l’UTTOP.

· Poste de catégorie - Doctorant

· Le contrat est à durée de droit public, à temps complet, d’une durée de 3 ans.

· Rémunération : selon grille de rémunération des doctorants en vigueur au 01/01/2026

Le travail de thèse s’étend sur trois ans et peut être résumé dans les points suivants :

• Étude de l’état de l’art

• Fabrication des échantillons et caractérisation initiale :

o Fabrication de pièces en Ti6Al4V et en alliage d’aluminium par le procédé PBF

LB/M.

o Parachèvement par polissage, microbillage, usinage et anodisa�on.

• Essais tribologiques et analyse des résultats intermédiaires :

o Caractérisa�on ini�ale : Analyse de surface (MEB, EDX, EBSD) pour mesurer

l’effet de chaque process de parachèvement.

o Tests tribologiques : Mesures du COF et des résistances à l’usure et à l’adhésion sous différentes condi�ons d’environnement, à l’aide de tribomètres adaptés.

• Modélisation, analyse finale, élaboration des règles métier pour la conception :

o Modélisa�on thermomécanique des comportements tribologiques pour

prédire l’évolu�on des propriétés en fonc�on du temps et des environnements

d’applica�on.

o Élabora�on et rédac�on des règles mé�er pour la concep�on des pièces FA en se basant sur le comportement tribologique établi.

Créé en 1989, le Laboratoire Génie de Production (LGP) est, depuis novembre 2023, un laboratoire de l'Université de Technologie Tarbes Occitanie Pyrénées (UTTOP). À ce titre, il est intégré à l’Université de Toulouse et mutualise un certain nombre d'actions avec d'autres établissements et laboratoires, nationaux et internationaux. Le LGP est un laboratoire pluridisciplinaire qui développe des activités de recherche autour des matériaux, de la mécanique, de l'automatique, de l'informatique, du génie électrique, de la robotique et des sciences et techniques de production dans le champ des Sciences et de l'Ingénierie des Systèmes.

Sa mission est de conduire et de développer des recherches dans les domaines relatifs à la formation des ingénieurs généralistes et de favoriser le lien entre formation, recherche et transfert technologique. Les recherches sont menées le plus souvent en lien étroit avec des problématiques réelles du monde socio‐économique dans le cadre des trois enjeux sociétaux de l'Université de Technologie de Tarbes.

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