Sciences et génie des matériaux

ISMME - Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique

DELLORO Francesco

Centre des Matériaux

21/12/2024

Cold spray, modélisation, dynamique rapide, multiéchelle

Cold spray, modeling, fast dynamic, multiscale

Dans le cadre de la transformation digitale, la maturation d'un procédé est associée au développement d'un modèle numérique. Les travaux envisagés dans la thèse correspondent au développement d'un modèle numérique pour le procédé cold spray, pour répondre aux enjeux industriels liés à la conception d'un nouveau moteur d'avion et à la réparation des pièces sur les moteurs d'avion actuels.

In the context of digital transformation, the emergence of a process is accompanied by the development of its digital twin. The work envisaged in this thesis corresponds to the development of a numerical model for the cold spray process, to meet the industrial challenges associated with the design of a new aircraft engine and the repair of parts of existing aircraft engines.

Les procédés de projection thermique sont des solutions de revêtement largement mise en œuvre dans différents secteurs industriels. Parmi la variété de procédés de projection, le cold spray utilise un gaz chauffé et comprimée pour accélérer les particules de poudre, à l'état solide, vers un substrat. L'utilisation d'une buse convergente-divergente de type « de Laval » porte le mélange gaz-poudre à des vitesses supersoniques (300 à 1 500 m/s), avec des températures de projection relativement faibles (300 à 1 100 °C) en comparaison des autres procédés de projection thermique (plusieurs milliers de degrés). Si la vitesse des particules dépasse un seuil critique, il y aura adhésion au substrat et la formation d'un dépôt. La matière n'est donc pas fondue, mais est projetée à une température inférieure à son point de fusion dans le but de ramollir suffisamment les particules. Il faut en effet que le matériau projeté / substrat soit suffisamment ductile pour pouvoir se déformer plastiquement à l'impact, ce qui limite généralement l'utilisation de cette technique aux métaux ductiles (Al, Cu, etc.). L'intérêt du cold spray réside principalement dans la capacité de ce procédé à déposer des épaisseurs de revêtements de plusieurs millimètres avec peu de porosité. Il permet de conserver de bonnes propriétés mécaniques grâce à une forte adhésion au substrat et la cohésion des particules entre elles. Safran Aircraft Engines souhaite évaluer ce procédé pour différentes applications. Parmi les utilisations envisageables, on peut citer le besoin de combler des encoches sur des profils de formes complexes et la réparation de certaines pièces.

Directeur de Thèse : Francesco Delloro

Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum). Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.

Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) :

Pour postuler : Envoyer votre dossier à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr comportant
• un curriculum vitae détaillé
• une copie de la carte d'identité ou passeport
• une lettre de motivation/projet personnel
• des relevés de notes L3, M1, M2
• 2 lettres de recommandation
• les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation
• une attestation de niveau d'anglais

Engineer and / or Master of Science - Good level of general and scientific culture. Good level of knowledge of French (B2 level in french is required) and English. (B2 level in english is required) Good analytical, synthesis, innovation and communication skills. Qualities of adaptability and creativity. Teaching skills. Motivation for research activity. Coherent professional project.

Prerequisite (specific skills for this thesis):

Applicants should supply the following :
• a detailed resume
• a copy of the identity card or passport
• a covering letter explaining the applicant's motivation for the position
• detailed exam results
• two references : the name and contact details of at least two people who could be contacted
• to provide an appreciation of the candidate
• Your notes of M1, M2
• level of English equivalent TOEIC
to be sent to recrutement_these@mat.mines-paristech.fr

Caractérisation du comportement mécanique des particules de poudre, en régime quasi-statique et hautement dynamique (impact). Utilisation de ces données dans des simulations d'impact mono et multi-particules par éléments finis. Développement d'un modèle à plus grande échelle, capable de prédire les résultats expérimentaux.

• M. Jeandin, F. Delloro, M. Bunel (2020) Advanced Modeling and Simulation Tools to Address Build-Up Issues in Additive Manufacturing by Cold. In: Pathak S., Saha G. (eds) Cold Spray in the Realm of Additive Manufacturing. Materials Forming, Machining and Tribology. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-42756-6_5
• S. Weiller, F. Delloro (2022) A numerical study of pore formation mechanisms in aluminium cold spray coatings, Additive Manufacturing, Volume 60, Part A, 103193, https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103193.
• F. Delloro, M. Jeandin, D. Jeulin et al. (2017), A morphological approach to the modeling of the cold spray process, Journal of Thermal Spray Technology, 26: 1838. https://doi.org/10.1007/s11666-017-0624-8
• D. Vanerio, J. Kondas, M. Guagliano, S. Bagherifard, 3D modelling of the deposit profile in cold spray additive manufacturing, Journal of Manufacturing Processes 67 (2021), p. 521-534, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.05.013.
• Vargas-Uscategui, P. King, S. Yang et al., Toolpath planning for cold spray additively manufactured titanium walls and corners: Effect on geometry and porosity, Journal of Materials Processing Technology 298 (2021), p.117272, https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2021.117272.
• F. Venturi, N. Gilfillan, T. Hussain, A convolution-based approach to cold spray additive manufacturing, Additive Manufacturing Letters 1 (2021), p. 100014, https://doi.org/10.1016/j.addlet.2021.100014

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