Phd / thèse cifre “modélisation et simulation numérique du séchage accéléré de peinture structurale pour une amélioration de la productivité industrielle d'avions”

Leader mondial dans le domaine de l’aéronautique, l’entreprise Airbus Operations SAS s’associe à l’Ecole Centrale de Nantes dans le cadre d’une thèse industrielle CIFRE.
Le service des méthodes Centrale de fabrication pour les technologies de protection de surface d’Airbus Operations SAS (~20 personnes sur 6 sites dans 3 pays France / Allemagne / Angleterre) est chargé d’assurer l’innovation et la montée en cadence, réduire les coûts des produits et la non-qualité relatives à ces technologies, aussi bien sur les matériaux métalliques que composites. La modélisation étant une aide précieuse à l’optimisation des technologies, le service modélisation et son expert seront également un lien fort pour cette thèse.
L’objectif principal de la thèse est de développer une approche numérique pour simuler le
séchage des peintures sur des pièces aéronautiques, suffisamment précise pour rendre compte des phénomènes complexes ayant lieu dans l’épaisseur de couches fines, tout en veillant à prendre en compte les conditions opératoires industrielles (moyens de séchage industriels aux champs physique variables, pièces de grande taille et géométrie complexe). Pour ce faire, les travaux s’appuieront sur des données de caractérisation du comportement thermo-cinétique et des données thermo-physiques des peintures.
Dans le but de caractériser l’état thermochimique final des matériaux de peinture, il est
nécessaire de prédire l’histoire thermique du procédé de séchage et la composition chimique de la peinture qui résulte du transfert de masse et de sa polymérisation.
Il convient de développer des stratégies numériques adaptées pour résoudre ce type de problème. Une approche basée sur l’intelligence artificielle n’est possible à ce stade du fait de l’absence de données de mesure à l’échelle de l’épaisseur des couches de peinture.
Pour l’établissement du modèle de polymérisation (ou durcissement) de la couche de peinture,
des données seront proposées ou fournis par le fournisseur, basées sur des caractérisations
classiques et apporteront : le modèle thermocinétique et ses paramètres, les propriétés
La première phase de la thèse concernera l’implémentation et validation du modèle de
polymérisation, avec l’utilisation de démonstrateurs à petite échelle (échantillon de taille réduite
La deuxième phase consistera en l’utilisation du modèle implémenté pour déterminer l’évolution
de la couche de peinture dans des conditions réelles, en prenant en compte le milieu environnant (le four de séchage) et certaines singularités des pièces (épaisseur inhomogène). Ceci implique la construction et validation du modèle rheo-thermo-cinétique complet et couplé.
La troisième phase étudiera la sensibilité du modèle à des paramètres extrêmes (conditions
industrielles du procédé, mais aussi les fluctuations dues à la dépose de la peinture) et des
focus sera mis sur la température en surface et sur le substrat (mesure par caméra thermique). Sur les démonstrateurs de deuxième et troisième phases, les champs thermiques mesurés seront complétés par des mesures de champs de vitesse (anémomètre ultrasons), ainsi que des mesures indirectes du degré de cuisson (toucher, DMTA, DSC, TGA).
La peinture sera un primaire structurel de type époxy, dont les données de thermocinétiques
Ces travaux de thèse se dérouleront dans les locaux du laboratoire de l’Ecole Centrale de Nantes (80%), ainsi que sur le site AIRBUS (20%).
Diplôme d’ingénieur ou Master 2 en science ou génie des matériaux
Connaissances en techniques de caractérisation des matériaux et méthodes analytique de caractérisation des réactions de polymérisation (e.g. Connaissance en management de projet
Capacité à travailler en anglais à l’oral et à l’écrit, au niveau de négociation en tant que langue de travail quotidien
Compréhension des clients et des besoins techniques, coûts, délais et qualité à satisfaire dans les projets.
PHD, Research
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