Stage de Master M2 /PFE Conception et optimisation de structures auxétiques en polymères et composites produites par fabrication additive

1 Contexte et problématique scientifique Les structures auxétiques sont des architectures présentant un coefficient de Poisson effectif négatif, qui se traduit notamment par un élargissement transversal sous une sollicitation de traction. Ce comportement macroscopique résulte principalement de leur architecture interne, notamment de la géométrie des cellules élémentaires, de l’orientation des éléments structuraux et des mécanismes de déformation tels que la flexion, la rotation et le flambement des motifs constitutifs [1–3]. La fabrication additive permet de réaliser ces architectures et de faire varier leurs paramètres géométriques. Toutefois, la réponse mécanique des pièces fabriquées dépend également des propriétés du matériau constitutif et des conditions de fabrication. La compréhension de ces interactions est nécessaire pour concevoir des structures présentant un comportement auxétique maîtrisé [2–4]. Ce projet associe les compétences de l’UML de Lille et du LGCgE dans une démarche combinant conception, plan d’expériences, fabrication additive, caractérisation mécanique et modélisation. Il vise à identifier les configurations permettant d’obtenir et de maintenir un coefficient de Poisson effectif négatif sur une plage de déformation définie, puis à exploiter ces résultats pour optimiser les architectures. 2 Objectifs du stage L’objectif principal est d’étudier l’influence conjointe de la géométrie et du matériau sur le comportement auxétique de structures fabriquées par dépôt de filament fondu (FDM).  Concevoir et paramétrer une famille d’architectures auxétiques de référence.  Définir un plan d’expériences intégrant plusieurs matériaux et paramètres géométriques.  Fabriquer les éprouvettes et caractériser leur réponse mécanique.  Déterminer le coefficient de Poisson effectif et son évolution avec la déformation.  Analyser les effets des facteurs étudiés et leurs interactions.  Confronter les résultats expérimentaux aux simulations numériques.  Définir des configurations optimisées, en tenant compte du comportement auxétique recherché, de la tenue mécanique et des contraintes de fabrication.