Quand les biocomposites pointent leur nez dans le spatial

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Le campus Arts et Métiers d’Angers a reçu le prix de l’innovation du Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) pour la qualité de ses travaux sur les biocomposites dans le spatial. Une mention spéciale lui a également été attribuée comme nouvel entrant dans le projet. Focus sur les travaux de recherche menés par six étudiants dans le cadre d’un projet pédagogique, PERSEUS, encadré par Laurent Guillaumat, professeur des universités au LAMPA.

Le projet PERSEUS c’est quoi ?

Le projet PERSEUS (Projet Étudiant de Recherche Spatiale Européen Universitaire et Scientifique) est une initiative de la Direction des Lanceurs du Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) à destination des jeunes de l’enseignement supérieur. Son objectif est de favoriser l’émergence de solutions techniques innovantes à travers des projets spatiaux à caractère industriel et pédagogique.
Un projet gagnant-gagnant qui permet au CNES de bénéficier d’un regard extérieur et d'idées d’innovations qui pourront être implémentées dans leur programme de recherche.
Côté étudiants, ce projet est un challenge pour proposer de nouvelles idées au service du spatial.
Cette année, et pour sa première participation, le campus Arts et Métiers d’Angers a proposé un projet autour d’une « coiffe » de fusée en matériaux biocomposites.  

Les enjeux des biocomposites dans le spatial

projet Perseus arts et metiers angersSix étudiants ont imaginé une structure pour la coiffe du micro-lanceur Astreos, c’est-à-dire la pointe de la fusée, qui répond aux enjeux de développement durable. « Nous souhaitions proposer une solution plus écologique en utilisant des matériaux biosourcés composites plutôt que de la fibre synthétique qui est plus polluante et non renouvelable » explique Simon Leduc un des élèves du projet. Ce sujet de structure renouvelable est un sujet qui intéresse fortement le CNES qui souhaite utiliser davantage de matériaux recyclables dans la conception de leurs fusées.

Il existe une multiplicité de matériaux naturels comme la fibre de lin, la fibre de bambou, le kenaf, ou encore le chanvre. L’enjeu réside dans leur utilisation dans des conditions extrêmes comme le spatial.
« Les étudiants ont réalisé un état de l’art sur ce qui existe comme fibres et résines dans la biomasse (les plantes) en épluchant la littérature scientifique sur ce sujet. Leur mission était d’identifier la bonne résine et les bonnes fibres à utiliser ainsi que les procédés pour fabriquer la pièce, en s’appuyant sur des simulations numériques. Ils ont également élaboré un modèle numérique afin d’identifier les paramètres mécaniques influents pour proposer une structure viable », précise Laurent Guillaumat, enseignant chercheur qui a encadré les étudiants.

La difficulté réside dans la fabrication de la coiffe en biocomposites pour qu’elle résiste aux contraintes subies lors d’un tir de la fusée.

L’idée était de poser la première pierre à l’édifice. Il reste des verrous technologiques à lever et un prototype à créer, mais nous sommes fiers que notre initiative ait reçu le prix de l’innovation du CNES. Cela signifie que notre travail les a convaincus et que nous allons poursuivre cette collaboration

Ce projet pédagogique transversal a permis aux étudiants de développer de nombreuses compétences : ingénierie mécanique, simulation numérique, recherche d’information et analyse, définition d’un cahier des charges, gestion de projet, travail d’équipe, en mêlant travaux d’ingénierie et expérience scientifique !

Un projet qui a de l’avenir

D’autres projets pédagogiques permettront de poursuivre le travail mené par les étudiants.
Prochaines étapes : affiner le modèle numérique, affiner les recherches et créer un prototype pour tester la structure.
Depuis 2005, le campus Arts et Métiers de Bordeaux, suivi par les campus de Lille, Aix-en-Provence et Angers, participent au projet PERSEUS. Pour aller plus loin, une convention nationale est en cours afin de poursuivre la collaboration entre Arts et Métiers et le CNES pour développer des projets de recherche et des sujets de thèses.

On s’appuie sur des projets pédagogiques pour avancer sur des travaux de recherche du laboratoire, c’est gagnant-gagnant. En parallèle nous souhaitons déposer un projet de recherche. Si nous sommes retenus, le lancement pourrait commencer fin 2022, dans ce cas nous pourrions embaucher des stagiaires en Master orienté Recherche, voire lancer une thèse ! Laurent Guillaumat

Les étudiants aussi s’intéressent au spatial avec leur association nationale « Gadz’Space ». Les élèves ont pour ambition de travailler de concert sur des projets spatiaux en lien avec le CNES.

Cette première participation du campus Arts et Métiers d’Angers est donc un premier pas vers de nouvelles collaborations !

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