MAGMA – Étude d’un matériau magnétique produit par fabrication additive

À propos de ce projet

Type de projet
Thèse

Thématique
Matériaux et composants innovants du Génie Électrique

Statut
En cours

Année
2018 - 2021

Budget
169 610€

Localisation
Compiègne

Technologie

Fabrication additive
Matériaux
matériaux électriques innovants
Robots industriels

Contexte

La fabrication additive (FA) est un procédé qui consiste à créer des structures par superposition de couches successives, notamment connue par le succès grandissant des « imprimantes 3D ».

La plupart des recherches sur les matériaux autour de la FA sont focalisées sur les propriétés mécaniques des matériaux créés et seulement une fraction des études a été consacrée à la fabrication des matériaux avec d’autres propriétés remarquables (thermique, électrique, magnétique). En particulier, les études sur la fabrication de matériaux ferromagnétiques restent encore peu nombreuses. Ce projet est focalisé sur la fabrication de pièces ferromagnétiques par FA avec l’intention d’évaluer les apports de ces nouvelles techniques de fabrication dans la construction des machines électriques.

Objectif

Le but spécifique de cette étude est d’arriver à la fabrication par une technique de FA d’un matériau magnétique avec des propriétés mécaniques et magnétiques pertinentes pour les applications électrotechniques. Une grande partie du travail sera dédiée à la détermination des paramètres les plus influents du procédé sur les caractéristiques mécaniques et magnétiques, notamment :

  • Comprendre l’impact de la qualité de la poudre et des paramètres du procédé sur les caractéristiques métallurgiques/mécaniques et magnétiques de la pièce.
  • Comprendre l’impact du procédé de FA sur la structure magnéto-cristalline afin d’identifier les leviers activables au niveau du procédé pour optimiser les propriétés magnétiques.
  • Comprendre l’influence de l’oxydation sélective du silicium dans les matrices base-fer au niveau des poudres et pendant le procédé de fabrication, ainsi que l’influence des élévations locales de température.

Ce travail de recherche mobilise des membres de l’équipe Mécatronique, Energie, Electricité, Intégration, et des membres de l’équipe Matériaux et Surfaces du Laboratoire Roberval UTC. Par ailleurs, ce travail s’inscrit dans un partenariat déjà construit avec une équipe de l’UTBM (LERMPS), et pourrait bénéficier d’autres partenariats compte-tenu des initiatives actuelles en Haut-de-France pour structurer un consortium de R&D autour de la fabrication additive.

Retombées

D’un point de vue global, la fabrication additive aura des impacts très importants pour la chaîne logistique (réduction des stocks des matériaux et des biens) et la production.  Une production distribuée comme celle qui peut émerger de l’adoption de la FA peut impliquer une relocalisation des outils de production. Ce type de technologies s’inscrit donc dans le contexte des stratégies de développement économique et d’innovation des collectivités territoriales et peuvent s’avérer déterminantes pour la récupération de l’écosystème industriel.

La mutualisation des outils de production peut être un autre élément décisif pour l’adoption de ce type de technologie. Les PME n’auront pas besoin d’investir des sommes conséquentes pour l’acquisition de machines dédiées à la fabrication additive, elles pourront y accéder sous la forme de micro-usines partagées. En outre, les PME pourraient, sous ce modèle économique, accéder à des bases de données matériaux et procédés, outils qui pourraient augmenter la valeur ajoutée des prototypes construits.

 

Ce projet est porté par Alejandro Ospina et Jérôme Favergeon du laboratoire Roberval de l’UTC, en partenariat avec Noureddine Fenineche et Lucas Dembinsky du laboratoire PMDM-LERMPS de Bourgogne.

 

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Porteur(s) du projet

UTC (Université de Technologie Compiègne)

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Laboratoire Roberval

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Partenaires

ICB (Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne)

Laboratoire d’Etudes et de Recherches sur les Matériaux, les Procédés et les Surfaces (LERMPS)