Thèse Dfam pour les Applications Thermiques de Pièces Métalliques pour les Drones Fabriquées par L-Pbf H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulon École doctorale : Mer et Sciences Laboratoire de recherche : COnception de Systèmes Mécaniques et Robotiques Direction de la thèse : Dominique MILLET ORCID 0000000231032983 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59 L'objectif de cette recherche est de développer un Design for Additive Manufacturing orienté performance thermique en service. C'est-à-dire d'intégrer la performance thermique comme variable de conception principale en couplant l'optimisation topologique, la simulation thermique (CFD), les contraintes L-PBF ainsi que la gestion des fonctions secondaires de la pièce.
Les simulations théoriques seront confrontées aux tests réels obtenus sur prototypes métalliques fabriqués avec les équipements de la plateforme de Fabrication Additive, en collaboration avec nos partenaires industriels.
Des études de cadre de conception ont déjà été menées permettant d'allier les contraintes de la FA avec les besoins fonctionnels (Shekh & Vora, 2026) ciblés. Toutefois, ces études sont une généralisation et non ciblées pour une application immédiate.
Les applications envisagées dans le cadre de cette thèse sont (entre autres) les PODS d'AUV contenant des systèmes électriques ayant un besoin d'une gestion thermique efficace et essentielle pour garantir la fiabilité, les performances et la durée de vie. L'objectif de cette recherche est de développer un Design for Additive Manufacturing orienté performance thermique en service. C'est-à-dire d'intégrer la performance thermique comme variable de conception principale en couplant l'optimisation topologique, la simulation thermique (CFD), les contraintes L-PBF ainsi que la gestion des fonctions secondaires de la pièce.
Les simulations théoriques seront confrontées aux tests réels obtenus sur prototypes métalliques fabriqués avec les équipements de la plateforme de Fabrication Additive, en collaboration avec nos partenaires industriels. Ce champ de recherche nécessite d'élaborer des modélisations permettant de rendre compte à la fois des pertes de charges et des transferts thermiques dans une optique d'optimisation topologique afin d'aboutir à des géométries explorant les potentialités des nouveaux TPMS (Kruzel et al., 2025) (type de TPMS, taille de maille x,y,z, épaisseurs...) ainsi qu'une exploration sur les nouveaux matériaux exploitables en FA (Chastand, 2015; Tsavdaridis et al., 2019; Zakaria, 2017) pour une optimisation du rendement thermique théorique.
Un second aspect essentiel de cette recherche porte sur la fabricabilité des géométries obtenues selon deux directions. Le premier concerne la « dépoudrabilité » des pièces obtenues. La complexité des géométries au niveau micro combinée à une géométrie macro 3d engendrent des ' stockages' de poudre qui peuvent grandement altérer le rendement thermique théorique. Le second concerne la sensibilité de ce rendement théorique à l'état de surface obtenue par le procédé de FA : sur ce point un premier levier à investiguer porte sur la hauteur de couche d'impression et la taille des poudres utilisées en FA. Un second levier concerne toutes les techniques de finition des pièces en FA, notamment les procédés autour de la tribologie de substances plus ou moins abrasives en phase plus ou moins liquide.

Le/la candidat(e) doit avoir de solides compétences en calcul FEM et avoir été sensibilisé(e) au calcul des structures soumises aux gradients thermiques (maitrise d'un logiciel CFD). Des compétences en méthode de conception de systèmes mécaniques, en fabrication additive ainsi qu'en optimisation topologique sont souhaitées.