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Abderrahmane AYADI
/ Catégories: DEMANDES

Stage de recherche Master 2 Caractérisation microstructurale de composites thermoplastiques par imagerie multimodale - internship 6 month at IMT Nord Europe

Description du sujet de stage :
Le Moulage par Transfert de Résine en Compression (C-RTM) est un procédé de fabrication qui implique l’imprégnation rapide d'une préforme de fibres avec une résine thermoplastique à l’état fondu grâce à une charge de compactage. Pour optimiser ce processus et la microstructure résultante, l'établissement de protocoles hybrides (expérimentaux et numériques) s'avère crucial. Ces protocoles ont pour but de : (i) évaluer le comportement des fibres de renfort, (ii) prédire le flux de la résine fondue sous l’effet de variations de perméabilités sous l’effet de charges mécaniques, et (iii) caractériser la microstructure après imprégnation ainsi que les performances mécaniques des pièces fabriquées. À une échelle mésoscopique, qui correspond à celle des mèches de fibres, l'utilisation de diverses techniques d'imagerie successivement, comme l'imagerie 3D (non-destructive, comme la micro-tomographie à rayons-X) puis 2D (souvent destructive, comme la microscopie optique ou la microscopie électronique à balayage) permet d'obtenir des informations sur la base de physiques différentes d’une même microstructure. Cette approche dite imagerie multimodale offre une multitude d’informations partielles mais aussi complémentaires sur : les fibres de renfort, la localisation de la matrice thermoplastique, la localisation de zones partiellement ou non imprégnées, et bien plus encore. Cependant, chaque technique comporte ses propres limites en termes de qualité des images obtenues, de résolution minimale, et de taille maximale des échantillons pouvant être analysés. Malgré les avancées dans les caractérisations microstructurales de matériaux composites, plusieurs défis subsistent concernant les techniques d'imagerie, qu'elles soient destructives ou non-destructives [1-2]. Ces défis incluent des incertitudes de mesure liées à : (i) trouver un équilibre entre la résolution spatiale et la représentation statistique des données à l'échelle des échantillons analysés, (ii) assurer l'objectivité des évaluations de l'imprégnation des structures fibreuses du renfort, et (iii) améliorer la précision des quantifications des défauts. Dans l'optique de surmonter ces défis, le CERI MP d’IMT Nord Europe se concentre actuellement sur le développement d'un flux de travail optimal qui vise à créer des bases de données d'images fiables en s’appuyant sur sa plateforme d’imagerie interne.

Objectif du stage :
Ce stage se trouve à l'intersection de l'ingénierie des matériaux, de la caractérisation de structures et du traitement d'images. Son objectif est d'explorer la synergie entre ces domaines pour améliorer les processus de caractérisation et développer des approches novatrices dans le domaine de l'ingénierie. L'objectif principal consiste à caractériser la microstructure des matériaux composites en polypropylène et en fibre de verre. Le flux de travail se concentre spécifiquement sur l'établissement de liens entre les caractéristiques microstructurales dès l'échelle mésoscopique, telles que la morphologie de la porosité, la distribution de la matrice thermoplastique et les déformations des fibres, et les paramètres macroscopiques associés au procédé C-RTM, notamment la fraction volumique des fibres et la compaction des plaques. Ce flux de travail se divise en trois phases distinctes : la préparation des échantillons, la capture d'images grâce à diverses techniques d’imagerie, et le traitement ultérieur des images. Les compétences à développer dans le cadre de ce stage peuvent être adaptées à différents matériaux composites utilisés dans diverses industries telles que l'automobile, la construction navale et l'aérospatial.

Références
[1] Ayadi A., Deléglise-Lagardère M., Park CH. Et al. Front. Mater. 6:255 (2019). https://doi.org/10.3389/fmats.2019.00255.
[2] Duchene P., Chaki S., Ayadi A. et al. J Mater Sci 53, 7915–7938 (2018). https://doi.org/10.1007/s10853-018-2045-6

Missions/Activités du stage :
Pour ce stage de niveau M2, les tâches impliquent :

*) L’optimisation des opérations de préparation de surfaces à travers des techniques de polissage,
*) La capture d'images à l'aide de techniques d'imagerie optique ainsi que d'autres techniques telles que la Microscopie Électronique à Balayage (MEB),
*) Le post-traitement des images via des opérations de filtrage, recalage, combinaison et segmentation, en utilisant des approches supervisées et/ou non supervisées.
*) La quantification d’incertitudes entre les traitements d'images en 2D et 3D.
*) La contribution à la constitution d'une base de données d'images annotées.



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