Les choix thématiques réalisés pour cette fédération lui permettront de prendre une part active dans la structuration locale et régionale de la recherche en sciences pour l’ingénieur. Au vu des expériences positives des années passées et de la complémentarité thématique qui caractérise ce regroupement, les unités impliquées dans ce projet privilégient une logique « distribuée » et une mise en réseau de leurs compétences et moyens, au service d’un pilotage par des projets scientifiques transdisciplinaires.

Projets scientifiques

Nous listons ici quelques projets transdisciplinaires. Certains sont déjà en cours, d’autres sont des idées récentes nées de discussions informelles entre laboratoires. Bien évidemment, nous pouvons pas lister les projets, que nous espérons très nombreux, qui seront initiés dans le cadre des actions d’animation scientifique de la fédération. Afin de structurer cette animation, nous avons définis trois thématiques dans lesquelles les trois laboratoires ont des actions très complémentaires, et sur lesquelles la fédération concentrera son animation. Ces thématiques sont :
 les procédés et couplages multiphysiques, largement étudiés par les trois laboratoires, en particulier sur le site stéphanois,
 les surfaces et interfaces : les activités en tribologie et science du contact du LTDS pourront sans doute être conjuguées aux expertises en physicochimie des surfaces des laboratoires stéphanois.
 le vivant : ce thème est mis en avant par les trois laboratoires, avec des approches très complémentaires. Pour chaque projet, un correspondant est désigné pour chaque laboratoire participant. Le nombre effectif de chercheurs impliqués peut être bien supérieur.

Procédés et couplages multiphysiques

Procédé FSW : Le Friction Stir Welding (FSW) ou soudage par frottement Malaxage, breveté en 1991, est un procédé de soudage thermomécanique permettant l’assemblage de composants par un outil rotatif qui chauffe la matière par frottement et la malaxe à l’aide d’un pion fileté et d’un épaulement en contact avec la surface des tôles à souder

Elaboration de composites à matrice organique ou à renforts naturels : Le LCG a une compétence reconnue dans le domaine de la mise en œuvre et de la durabilité des composites à matrice organiques. Depuis quelques années, en association avec le LTDS, l’accent a été mis sur la modélisation et la simulation numérique des procédés de mise en œuvre de ces composites.

Milieux granulaires et divisés : Au LPMG les compétences affichées concernent la préparation par cristallisation, la caractérisation des poudres et grains, leur mise en œuvre et leur comportement, avec cinq plateformes de caractérisation de solide. Le LCG présente une activité importante et reconnue en métallurgie des poudres et en frittage de matériaux ou de multimatériaux.

Usinage et traitements thermomécaniques : La recherche dans les procédés de fabrication, et notamment les procédés par usinage est un des thèmes phares du LTDS sur le site de Saint-Etienne. Les trois laboratoires stéphanois ont déjà interagit à de nombreuses reprises ces dernières années sur ce sujet au travers de projets comme LCM SMART, COCAGV.

Surfaces et Interfaces

Oxydation des alliages base Ni en milieu PWR : Les collaborations LPMG - LCG en cours se déroulent dans le cadre des projets initiés par le Centre Technique d’AREVA NP. L’accent est aujourd’hui mis sur l’oxydation et le relâchement des cations de Fe et de Ni à partir des alliages base-Ni dans le milieu PWR à 290 - 325°C avec une thèse codirigée en phase de rédaction (soutenance prévue début 2010).

Simulation par éléments finis de l’oxydation : Le laboratoire LTDS a déjà développé un modèle de diffusion-précipitation qui permet dans sa version actuelle de traiter l’oxydation interne des alliages dilués et de prévoir avec une excellente précision la fraction volumique des oxydes précipités en fonction de la profondeur affectée par l’oxydation. Le laboratoire PECM est reconnu dans le domaine de l’endommagement sous environnement agressif avec plusieurs thèses centrées ces dernières années sur le phénomène de la corrosion sous contrainte, en particulier des alliages base Ni de type 600/690 utilisés dans l’industrie électronucléaire.

Effet de l’irradiation sur la vitesse de corrosion des alliages de zirconium : Un sujet de thèse est proposé à deux équipes de la fédération par le CEA sur l’effet de la radiolyse et des défauts induits par l’irradiation de la matrice et de la couche d’oxyde sur la vitesse de corrosion des alliages de zirconium ; la corrosion des alliages de zirconium riche en niobium limitant le temps de séjour en réacteur des crayons combustibles.

Endommagement diffus, durabilité et fiabilité des structures : La durabilité et la fiabilité des structures sont des domaines abordés de façon relativement différentes par le LTDS et par le LCG. Cependant, de premières discussions ont eu lieu récemment, et ont permis de dégager des intérêts communs et des approches complémentaires.

Texturation et fonctionnalisation : Les travaux récents du LTDS sur la lubrification ont montré tout l’intérêt de modifier par texturation les surfaces en contact pour améliorer leur comportement tribologique et leurs fonctionnalités. En adossant ces compétences aux nombreux dispositifs mis en commun au sein de la fédération notamment dans le domaine de la caractérisation des surfaces (morphologique, structurales, chimiques et mécaniques) et en utilisant la complémentarité avec des équipes élaboratrices de surfaces fonctionnelles, ces recherches pourront se développer selon plusieurs axes en considérant différents aspects de l’interaction surface texturée/fluide.

Vivant

Mécanismes d’usure à l’interface prothèse/vivant, biotribocorrosion : Ce projet est tourné vers l’étude des biomatériaux, à savoir des matériaux métalliques, polymères ou céramiques utilisés comme implants. Le domaine d’application visé est plus particulièrement celui des implants orthopédiques, tels que les prothèses totales de hanche. Il s’agit de conjuguer des expertises reconnues au LTDS et au LCG en tribologie et en corrosion.

Comportement mécanique des tissus mous et élastographie : Ce projet s’inscrit dans le cadre de la mécanique des solides déformables et de la biomécanique et se fixe pour objectif de lever le verrou de la caractérisation in-vivo des propriétés mécaniques des tissus mous vivants, en améliorant les performances des méthodes d’élastographie. Il repose sur les travaux en cours dans ce domaine au LCG sur le tissu vasculaire et au LTDS sur la peau.

Identification mécanique du tissu osseux à l’échelle micro : L’objectif de ce projet de recherche est de développer une méthodologie et de donner des outils prédictifs, précis et fiables d’un diagnostic de la qualité osseuse. Ce travail permettra d’améliorer les indices de risque de fracture et d’évaluer l’efficacité du traitement.

Propriétés sensorielles et perception des matériaux : Ce thème émergeant s’appuie d’une part sur des actions conduites au LTDS depuis quelques années (H. Zahouani) et d’autre part sur deux projets d’enseignement et de recherche conjoints à Saint-Etienne : le développement d’une filière d’enseignement et de recherche en « Génie Sensoriel® » à l’ENISE et celui des « Parcours Design Industriel » à l’ENSM.SE, avec un redéploiement des compétences traditionnelles du LCG en traitements de surfaces vers les propriétés sensorielles des matériaux.