Description du sujet de thèse

Le robocasting est un procédé d'impression 3D relativement simple et à faible impact environnemental permettant l'impression d'une grande variété de poudres céramiques sous forme de suspensions aqueuses et d'un procédé d'extrusion sous pression de gaz. Le principal avantage de cette méthode par rapport aux autres technologies d'impression 3D plus précises comme la stéréolithographie est la possibilité de diminuer drastiquement les temps d'impression. Les verrous technologiques du robocasting résident dans la précision d'impression et dans le contrôle de la dispersion et des propriétés rhéologiques des suspensions céramiques. L'objectif de la thèse est de permettre l'impression 3D et le frittage haute température de céramiques ultra-réfractaires. L'organisation de la thèse est la suivante. L'étudiant se familiarisera avec les techniques de préparation, d'impression et de caractérisation des suspensions à partir de céramiques-écoles telles que l'alumine et la zircone. Ces céramiques permettront de démarrer à partir de suspensions relativement connues pour la zircone et l'alumine. Une fois les impressions et l'ensemble des étapes de préparation et d'impressions maitrisées l'étudiant se concentrera sur l'impression de suspension d'un composite ultra-réfractaire, le Si3N4 avec les additifs suivants Al2O3 et Y2O3 qui peut être produit par frittage phase liquide sous pression de gaz, et le ZrB2/B4C qui peut être produit à 2000°C. Ces céramiques ont d'excellentes propriétés mécaniques. Imprimer des pièces complexes de cette céramique représente en enjeu majeur pour les applications aéronautique et spatiale. Dans le contexte du projet « ULTRAFAB » un dilatomètre sous pression de gaz pouvant étudier le frittage dans ces gammes de températures très élevées sera installé au cours de la 1ere année de la thèse. Les pièces imprimées pourront être frittées en configuration SPS sans pression et pour les pièces de grandes tailles avec l'entreprise SOLCERA.

Contexte de travail

Le développement des céramiques à haute performance et les nouvelles techniques d'impression 3D sont sur le point de permettre le prototypage rapide de matériaux à haute température tels que les ultra-réfractaires. Aujourd'hui, le prototypage rapide est encore très limité et restreint aux céramiques à base d'oxyde qui peuvent être frittées facilement. Il est nécessaire de développer des suspensions réfractaires imprimables qui peuvent être frittées à haute température pour permettre à la méthode de prototypage actuelle d'atteindre le stade des matériaux à ultra-haute température.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.