Contribution méthodologique à la conception des multimatériaux : application à la définition d'un multimatériaux de bati de machine outil

Abstract

L'objectif de cette thèse est de faire émerger une méthode de conception de multimatériaux, à partir de la reconception d'un composant de machine-outil, dont le cahier des charges fonctionnelles, conduit à des requis au niveau du cahier des charges matériau, que les matériaux monolithiques actuellement disponibles ne peuvent satisfaire. La démarche proposé à été validée à partir de la conception et de la mise en oeuvre d'un multimatériaux pour un composant de machine outil. L'analyse fonctionnelle des composants d'une rectifieuse a permis de sélectionner l'organe pour lequel la conception d'un multimatériaux s'avère la plus justifiée, le bâti, en raison de certaines incompatibilités entre propriétés requises : amélioration des comportements thermique et dynamique. La réalisation d'un plan d'expériences numérique a permis de faire émerger les attendus au niveau des indices de performances définissant les comportements thermique et dynamique. La recherche d'une solution monolithique montre que seul le béton hydraulique permet les améliorations recherchées. Cependant cette solution ne répond pas à d'autres requis tels que le délai de fabrication et la résistance aux fluides de coupe. L'analyse de la solution trouvée conduit à la partition du cahier des charges matrice et renfort de façon à résoudre l'incompatibilité. Cette approche s'est concrétisée dans une solution béton polymère. Une formulation de béton polymère à partir des modèles de homogénéisation a été développée. Des essais de caractérisation ont permis l'obtention des caractéristiques du matériau développé. La comparaison entre ces caractéristiques et celles obtenues par simulation numérique a permis d'apprécier l'efficacité de l'approche. L'amélioration thermique n'étant pas assez significative, une nouvelle application de la méthode proposée a conduit à l'intégration d'éléments de renforcement basés sur l'utilisation de fibres de carbone.