La recherche en réseau d'arts et Métiers

Visuel d'un homme manipulant une machine

Afin de renforcer les recherches dans ses champs d’expertise, Arts et Métiers a mis en place les Réseaux Nationaux de la Connaissance. Cette dynamique de mutualisation des compétences vise à répondre toujours plus efficacement aux enjeux de l’industrie du futur.

Rassembler, autour d’une thématique scientifique développée sur plusieurs sites, l’ensemble des personnels concernés dans les différents campus Arts et Métiers : telle est l’ambition des Réseaux Nationaux de la Connaissance (RNC), lancés par l’établissement en 2015.

Les équipes disposent ainsi d’une structure d’animation interne sur laquelle s’appuyer pour mutualiser leurs compétences et travailler en synergie.

Les 11 RNC contribuent pleinement au développement de la recherche d’Arts et Métiers, au niveau national et international. L’école peut ainsi répondre, sous une forme mutualisée et cohérente, aux projets de recherche et de formation partenariale (Openlab, Avion électrique, Filière Industrie du futur, etc.) et participer aux actions prévues dans les partenariats stratégiques – par exemple avec Safran, le CEATech, Airbus ou encore le KIT. Les RNC se retrouvent ainsi au premier plan de projets technologiques et scientifiques de grande envergure.

Les RNC au cœur du rayonnement international de l’école

Arts et Métiers s’appuie aujourd’hui sur les RNC pour valoriser ses recherches lors des grandes rencontres scientifiques. Par exemple, fin octobre 2015, cinq RNC ont participé à France-Atlanta, un événement organisé par le Consulat français et GeorgiaTech – la prestigieuse université de génie mécanique nord-américaine est un partenaire de premier plan de l’école. Plusieurs thèmes porteurs d’innovations ont été au centre des échanges entre scientifiques et industriels : procédés innovants de fabrication, les nouveaux matériaux pour produits intelligents, robot et humains, usine verte et éco-responsabilité, et usine digitale.

Les RNC Arts et Métiers

Conception et ingénierie numérique et interactions

Les méthodologies de conception reposent sur des modèles de connaissances, qui recourent de plus en plus au numérique. Le RNC déploie ainsi des travaux dans plusieurs directions : la modélisation et la simulation (des comportements multi-physiques du produit, des procédés de fabrication ou encore des systèmes de production) ; la modélisation des processus de conception et l’interopérabilité ; les modélisations géométriques ; l’interaction avec les modèles (réalité virtuelle, réalité augmentée) ; et le support à la décision pour la conception de produits.

Le développement de méthodologies et d’outils vise à répondre aux besoins de nombreux secteurs d’activité : les transports, l’énergie (production et stockage), la fabrication (conventionnelle ou additive), la conception durable (recyclage, contrôle du risque, etc.).

Le réseau rassemble 20 chercheurs et ingénieurs de plusieurs laboratoires Arts et Métiers : I2M, IRENav, LAMPA, LCFC, LE2I et LSIS-INSM.

Contact : Jérôme PAILHES

Dynamic Robotics & Smart Structures

Le RNC SMART, ou Dynamic Robotics & Smart Structures, vise à fédérer les différentes activités d’Arts et Métiers autour de la dynamique des systèmes.

Plus précisément, celles-ci portent sur la dynamique et les vibrations des systèmes et des structures, les systèmes intelligents, ou encore la robotique et la commande des systèmes.

Plusieurs domaines de recherche sont couverts par le réseau SMART : la conception et l’optimisation de systèmes vibratoires ; l’usinage, notamment dans le champ des procédés robotisés ; le contrôle et la commande des systèmes. Parmi les champs d’application, on peut signaler la robotique industrielle ou la surveillance de la santé des structures.

Le RNC implique aujourd’hui 22 enseignants-chercheurs, issus de six laboratoires : I2M, LSIS-INSM, L2EP, PIMM, IBHGC, et LCFC.

 

Contacts :

Écoulements, Énergies et Environnement (E3)

L’objectif du RNC est de fédérer les compétences d’Arts et Métiers dans les domaines de la mécanique des fluides et des systèmes énergétiques.

Quatre domaines de recherche sont privilégiés : les écoulements multiphasiques et les fluides complexes (par exemple, les fluides internes dans les procédés de fabrication) ; la conversion de l’énergie et les machines tournantes (turbomachines, ingénierie électrique, turbines à vent) ; les phénomènes physiques dans les écoulements et leur contrôle ; et l’énergie thermique et les effets thermodynamiques, pour étudier notamment les transferts de chaleur et les échanges énergétiques.

Le RNC E3 déploie ses travaux en lien avec des groupes industriels de plusieurs secteurs d’activité : l’aéronautique, l’automobile, l’énergie ou encore la santé. Il implique actuellement 50 enseignants-chercheurs et ingénieurs, issus de sept laboratoires de l’école (DynFluid, I2M, IRENav, LAMPA, LML, L2EP et PIMM) et du laboratoire TEMPO de l’université de Valenciennes.

 

Contact : Sofiane KHELLADI

Fatigue

Sous l’effet de contraintes et déformations cycliques, les propriétés locales d’un matériau peuvent être modifiées, avec comme conséquences possibles l'apparition de fissures, menant, à terme, à la rupture de la structure. L’étude du comportement en fatigue des matériaux et des structures est donc un enjeu majeur pour l’industrie, en particulier l’automobile, l’aéronautique, la défense ou l’énergie.

RNC Fatigue a défini plusieurs axes prioritaires de recherche, en réponse aux besoins de partenaires d’Arts et Métiers : parmi elles, on peut citer l'impact des procédés de fabrication et de la microstructure sur la durabilité en fatigue (par exemple le fonderie, forgeage, l'usinage, et de manière croissante la fabrication additive); les effets d'environnement ( milieux vapeur et liquide) ; les polymères chargés, les approches locales ou multi-échelles de la fatigue multiaxiale, et la fatigue à très grande durée de vie.

Les équipes de ce réseau développent des stratégies scientifiques complémentaires et collaborent à travers de nombreux projets dans le cadre de partenariats industriels (contrats directs, FUI, ANR, Région, etc...) avec pour objectifs la compréhension des phénomènes physiques et la proposition de modèles numériques pour le dimensionnement des structures . Le RNC Fatigue permet de répondre à des problématiques complexes faisant appel à des compétences transdisciplinaires.


Plusieurs acteurs de l’industrie s’associent à ces travaux, comme le Cetim (Centre technique des industries mécaniques), ASL, STELIA, SNCF, CEA, Dassault, Airbus, PSA ou Renault.

Trois laboratoires participent aujourd’hui au RNC : I2M, LAMPA et PIMM.

 

Projets en cours :

 

Contact : Nicolas SAINTIER

Ingénierie Mécanique Durable

L’intégration des dimensions environnementales dans les préoccupations industrielles est aujourd’hui incontournable. Pour y contribuer, le RNC Ingénierie Mécanique Durable privilégie trois axes de recherche.

Le premier, orienté sur le produit, est dédié à l’éco-conception : intégration des impacts environnementaux dans la conception de produit ; réflexion sur le cycle de vie, décision et évaluation multi-critères ; définition d’éco-indicateurs et utilisation dans le processus de conception. Le deuxième axe, complémentaires du premier, concerne respectivement les procédés de fabrication propre et le recyclage (en termes de matériaux et de filières).

Le RNC s’impose comme le partenaire privilégié de plusieurs groupes industriels, notamment dans l’automobile et l’aérospatiale. Il collabore étroitement avec des acteurs du recyclage. 12 chercheurs et ingénieurs de cinq laboratoires sont aujourd’hui impliqués : I2M, LCFC, LCPI, LSIS-INSM et PIMM. Des liens sont noués avec d’autres réseaux d’Arts et Métiers : Écoulements, Énergies, Environnement et Conception et ingénierie numérique et interactions.

 

Contact : Nicolas PERRY

Lasers et fabrication additive

S’appuyant sur des outils de pointe dans plusieurs techniques (fusion sélective par laser ou dépôt de métal direct), le RNC est dédié à la fabrication additive. Il s’agit d’une technologie innovante permettant de fabriquer une pièce à partir de fines couches de poudre de matériaux (métallique, polymère, céramique …).
Les équipes de recherche orientent leurs travaux dans plusieurs directions : l’optimisation des procédés de fabrication additive ; l’analyse physique des interactions entre le laser et la poudre ; les propriétés microstructurelles et mécaniques des pièces obtenues ; les méthodes de conception et de fabrication de nouvelles microstructures innovante

Plusieurs champs d’application sont possibles en R&D, pour le compte de nombreuses industries (transport, énergie, biomédecine, etc.) : dans le domaine des lasers, il peut s’agir de soudage de pièces automobiles ou de traitement par choc-laser de structures aéronautiques. La fabrique additive présente notamment un grand intérêt pour les prothèses et implants. Un projet emblématique, couplant plusieurs disciplines et laboratoires de l’école est le projet FAIR, porté par Air Liquide qui vise à optimiser les microstructures des échangeurs pour augmenter les surfaces spécifiques et le rendement des procédés et d’assurer leur fabrication et le contrôle des pièces obtenues.

Sept laboratoires, répartis sur cinq campus, sont associés aux travaux en fabrication additive : I2M, LAMPA, IBHGC, LCFC, LCPI, LSIS-INSM et PIMM.

 

Contact : Patrice PEYRE

Polymères et Composites

L’étude des matériaux plastiques et de leurs composites est au cœur des recherches du RNC Polymères et Composites. Les travaux portent sur plusieurs volets complémentaires : la caractérisation des propriétés mécaniques, la durabilité (fatigue des matériaux, oxydation, etc.) et la fiabilité ; l’analyse des micro-structures, grâce à des observations microscopiques.

La simulation numérique fait également partie des domaines d’intervention du RNC, ainsi que l’étude des procédés et éco-procédés. Ces différents thèmes impliquent cinq laboratoires (I2M, LAMPA, LEM3, LML et PIMM), associant les compétences de 35 chercheurs et enseignants-chercheurs.

 

Science de la Conception et de l’Innovation

Tous les secteurs industriels sont concernés par les procédés et les méthodologies de conception. C’est un enjeu particulièrement fort dans certaines activités : l’ingénierie mécanique, les systèmes d’information ou encore l’exploitation de données.

Le RNC Sciences de la Conception et de l’Innovation s’intéresse à l’ensemble des outils, représentations et méthodologies associés à cette thématique. Son objectif est d’établir des modèles des activités, des procédés mais aussi des connaissances (impliquées dans des projets multidisciplinaires). Il vise également à identifier et proposer des représentations intermédiaires, afin d’intégrer des points de vue hétérogènes dans des contextes collaboratifs. Plusieurs thèmes émergents seront abordés par le RNC, comme l’ingénierie digitale ou le management de l’innovation.

Actuellement 17 chercheurs et ingénieurs sont associés au réseau. Ils sont issus de six laboratoires : DynFluid, I2M, LAMPA, LCPI, LCFC et LSIS-INSM.

Surfaces

Le RNC Surfaces conduit des recherches dans trois directions. La première concerne les traitements de surface : par laser, par dépôts, mécaniques, thermiques et thermochimiques. Ces travaux ouvrent la voie à des investigations de traitements combinés, permettant de coupler leurs avantages respectifs. Le second axe est celui des analyses et caractérisations multi-échelles, pour qualifier et quantifier les propriétés de surface. Le RNC se positionne aussi sur la fonctionnalisation des surfaces – notamment l’étude de leurs propriétés fonctionnelles, comme la corrosion, la fatigue ou l’aptitude à la mise en forme.

De nombreux secteurs industriels peuvent bénéficier des travaux du réseau : l’énergie (puissance nucléaire, électricité et éoliennes), le transport et la mobilité, l’environnement ou encore la santé, en particulier la conception de dispositifs biomédicaux.

21 enseignants-chercheurs d’Arts et Métiers, associés à sept scientifiques du CNRS, sont aujourd’hui impliqués. Plusieurs laboratoires sont directement concernés pour leurs expertises en mécanique, matériaux et procédés : LaBoMaP, LAMPA, LEM3, MSMP et PIMM.

 

Contact : Corinne NOUVEAU

UpperCut

Les thèmes principaux d’UpperCut concernent les problématiques liées à l’usinage global des pièces mécaniques : l’usinabilité des matériaux métalliques difficiles (alliage réfractaires, matériaux traités thermiquement) ; la modélisation de la coupe à haute vitesse ; les procédés de coupe assistée ; l’usinage multi-axes et les surfaces complexes ; et l’usinage de précision.

Les travaux menés dans le cadre d’UpperCut trouvent des applications dans plusieurs secteurs industriels : le domaine biomédical, l’énergie, l’aéronautique et le spatial, le transport et la défense.

Le RNC est aujourd’hui composé de 73 personnes, dont 26 enseignants-chercheurs. Il s’appuie sur leurs compétences en recherche, en pédagogie et en transfert de technologie. Six laboratoires de recherche sont impliqués : I2M, LaBoMaP, LAMPA, LEM3, LSIS-INSM et MSMP

UpperCut noue également des partenariats avec plusieurs pôles de compétitivité, comme Aerospace Valley, des organismes de recherche et des réseaux scientifiques et technologiques.

 

Contact : Gérard POULACHON

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