Donnons un sens à l'innovation

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    Projets de l’équipe Mécanique numérique

    Type de pro­jet : ANR

    Acronyme : ASTRIA

    Titre : Out­il d’aide à la déci­sion pour la con­cep­tion robuste de struc­tures méta-com­pos­ites adaptatives

    Respon­s­able sci­en­tifique : Pierre Feissel

    Dates : 01/10/2021 au 31/08/2027

    Résumé : les matéri­aux adap­tat­ifs pos­sè­dent des pro­priétés addi­tion­nelles de per­cep­tion ou d’actionnement par rap­port aux matéri­aux clas­siques. Les com­pos­ites sont des matéri­aux clés pour de nom­breux domaines (trans­port, aéro­nau­tique, éner­gies renou­ve­lables,…). Leur com­bi­nai­son per­met l’émergence de matéri­aux dits « méta-com­pos­ites adap­tat­ifs ». En inté­grant des pro­priétés struc­turelles et mul­ti­fonc­tion­nelles, ces matéri­aux pos­sè­dent des pro­priétés sur mesure pour un cahi­er des charges spécifique.Cependant, leur émer­gence indus­trielle est freinée par le manque d’outil de con­cep­tion. Le pro­jet ASTRIA s’intéresse au développe­ment d’outil d’aide à la déci­sion pour leur con­cep­tion robuste. Ce pro­jet cible à la fois les aspects numériques (mod­éli­sa­tion, sim­u­la­tion, ges­tion des don­nées incer­taines et com­mande), expéri­men­taux (fab­ri­ca­tion de maque­ttes fonc­tion­nelles, iden­ti­fi­ca­tion et recalage de mod­èles) et appli­cat­ifs (développe­ment de dis­posi­tifs opéra­tionnels). Dans le cadre de ce pro­jet, les mem­bres du lab­o­ra­toire Rober­val impliqués dans le pro­jet s’intéressent plus par­ti­c­ulière­ment à la mod­éli­sa­tion numérique de ces struc­tures dans le domaine vibra­toire et à l’identification des pro­priétés de cou­plage pié­zoélec­trique au sein des matéri­aux com­pos­ites. Il est pro­posé de dévelop­per une stratégie d’identification robuste per­me­t­tant de gér­er et quan­ti­fi­er les incertitudes.

    Mots clés : jumeaux numériques, mod­éli­sa­tion et sim­u­la­tion, val­i­da­tion et véri­fi­ca­tion, mul­ti-échelle, mul­ti-physique, (quan­tifi­ca­tion) incertitudes

    Type de pro­jet : ANR

    Acronyme : MS3C

    Titre : Mécanique, sto­chas­tique et con­trôle avec cou­plage de codes

    Respon­s­able sci­en­tifique : Adnan Ibrahimbegovic

    Dates : 01/12/2020 au 20/12/2025

    Résumé : With a quest for increas­ing renew­able ener­gy share, Euro­pean Com­mu­ni­ty has launched the grand chal­lenge of deliv­er­ing the wind-tur­bine instal­la­tions that can pro­vide 10MW elec­tric pow­er per year, which dou­bles the cur­rent max­i­mal capac­i­ty in Europe. Our main research hypoth­e­sis is that such a pro­duc­tion increase can be achieved with com­bined efforts of explor­ing: i) sys­tem-ofsys­tem point of view to wind-tur­bine farms in order to opti­mize per­for­mance of each unit in exist­ing sys­tems and ii) tech­no­log­i­cal inno­va­tion towards larg­er wind-tur­bines with flex­i­ble blades as flex­i­ble multi­body sys­tems in order to guar­an­tee the tur­bine safe­ty under extreme wind conditions.

    Mots clés : Mechan­ics ; Sto­chas­tics ; Con­trol ; Code Coupling

    Type de pro­jet : ANR

    Acronyme : INFLUE

    Titre : Impact de la Nav­i­ga­tion FLU­viale sur l’Environnement

    Respon­s­able sci­en­tifique :Del­phine Brancherie

    Dates : 01/10/2023 au 07/01/2028

    Résumé : La France pos­sède l’un des plus longs réseaux de voies nav­i­ga­bles d’Europe dont la Saône et le Doubs font par­tie. Ce mode de trans­port présente l’avantage de génér­er moins d’émissions de CO2 que le trans­port routi­er par tonne trans­portée. Dans l’ensemble, au cours de la dernière décen­nie, le trans­port flu­vial s’est inten­si­fié. Ce fort report modal vers le trans­port flu­vial génère donc de nou­veaux enjeux comme des navires pro­pres, économiques, sûrs et intel­li­gents. Cela implique des recherch­es sur la mani­a­bil­ité, la con­som­ma­tion de car­bu­rant et l’impact envi­ron­nemen­tal de la nav­i­ga­tion. Les enjeux sont nom­breux : un meilleur dimen­sion­nement des infra­struc­tures par rap­port à l’évolution de la flotte et au change­ment cli­ma­tique, l’étude des instal­la­tions por­tu­aires par rap­port aux prob­lé­ma­tiques d’agitation, de sta­bil­ité, de fran­chisse­ment ou de réflex­ion des vagues.

    Du fait de sa local­i­sa­tion, ce type de nav­i­ga­tion inter­vient dans un milieu non seule­ment frag­ile, par la richesse de sa bio­di­ver­sité, mais aus­si très dynamique et vari­able (den­sité vari­able, fond mobile). Dans ce con­texte, les prob­lèmes hydro­dy­namiques liés à l’environnement flu­vial devi­en­nent un enjeu clé afin d’optimiser l’utilisation des voies nav­i­ga­bles tout en préser­vant l’environnement et sa bio­di­ver­sité, qu’elle soit écologique ou liée au patrimoine.

    La nav­i­ga­tion a un impact direct sur l’équilibre de l’écosystème flu­vial. En effet, les vagues générées par les navires détru­isent les berges et les canaux. Ce phénomène d’érosion est prin­ci­pale­ment lié à l’abaissement du niveau d’eau, aux hau­teurs de vagues générées par le sil­lage des navires et à la vitesse d’écoulement impor­tante générée par leur pas­sage dans le cours d’eau. Même si plusieurs études ont été réal­isées dans cette optique, aucune n’a pu quan­ti­fi­er les impacts instan­ta­nés de l’action des vagues sur l’érosion et le trans­port de sédi­ment. Par con­séquent, il est essen­tiel de com­pren­dre l’influence des paramètres des navires et des canaux sur les débits et les trans­ports de sédi­ments dans les riv­ières, afin de met­tre en œuvre les dis­po­si­tions struc­turelles appro­priées pour min­imiser l’impact de la nav­i­ga­tion intérieure sur l’environnement.

    Objec­tifs du projet :

    S’appuyant sur les com­pé­tences et les ressources des parte­naires du pro­jet ANR INFLUE, débuté en jan­vi­er 2024 pour 4 ans, le pro­jet de recherche se con­cen­tre sur l’impact de la nav­i­ga­tion sur l’environnement flu­vial. L’identification de l’hydrodynamique et de l’interaction du débit généré avec les sédi­ments est impor­tante pour la ges­tion des voies nav­i­ga­bles, y com­pris la plan­i­fi­ca­tion du traf­ic, les prob­lèmes liés à la nav­i­ga­tion dans les eaux très fréquen­tées, la pro­tec­tion des berges et la con­ti­nu­ité des sédi­ments dans la riv­ière (au sens de la direc­tive-cadre européenne sur l’eau). Le manque de con­nais­sances sur ce sujet est prin­ci­pale­ment dû aux fac­teurs d’interaction nom­breux et com­plex­es impliqués dans le proces­sus d’érosion, en par­ti­c­uli­er lorsque les vagues des navires et les courants qui en résul­tent sont présents. Les objec­tifs du pro­jet ANR INFLUE sont de car­ac­téris­er les proces­sus locaux qui déter­mi­nent l’évolution des berges non pro­tégées des riv­ières nav­i­ga­bles régulées telles que la Saône afin, enfin, d’établir des mod­èles pré­dic­tifs pour quan­ti­fi­er la sta­bil­ité des berges. Pour y par­venir, des études détail­lées sont néces­saires pour mieux car­ac­téris­er les fac­teurs con­trôlant l’hydrodynamique due au mou­ve­ment des navires dans des eaux con­finées. L’étude des proces­sus qui déter­mi­nent l’érosion et la sta­bil­ité des berges et intè­gre les rôles de fac­teurs per­ti­nents tels que les car­ac­téris­tiques des sédi­ments est pro­posée.
    par les navires, (ii) les car­ac­téris­tiques géotech­niques de la berge, (iii) les taux d’érosion des matéri­aux de la berge et leurs car­ac­téris­tiques. Il est par­ti­c­ulière­ment dif­fi­cile d’isol­er les effets des dif­férents fac­teurs en rai­son de leur présence simul­tanée et de leurs inter­ac­tions mutuelles. Les objec­tifs d’IN­FLUE sont de car­ac­téris­er les proces­sus locaux qui déter­mi­nent l’évo­lu­tion des berges non pro­tégées dans les riv­ières nav­i­ga­bles régle­men­tées afin, finale­ment, d’établir des mod­èles pré­dic­tifs pour quan­ti­fi­er la sta­bil­ité des berges. Pour ce faire, des études détail­lées sont néces­saires pour mieux car­ac­téris­er les fac­teurs con­trôlant l’hy­dro­dy­namique due au mou­ve­ment des navires dans des eaux con­finées. L’é­tude des proces­sus qui con­duisent à l’éro­sion et à la sta­bil­ité des berges, en inté­grant les rôles des fac­teurs per­ti­nents tels que les car­ac­téris­tiques des sédi­ments, est proposée.

    Mots clés : mécanique des flu­ides, trans­port, sim­u­la­tion numérique, expéri­men­ta­tion, modélisation

    Projets de l’équipe Acoustique et vibrations

    Projets de l’équipe Matériaux et surfaces

    Type de pro­jet : ANR

    Acronyme : NANOLIFE

    Titre : Allonge­ment de la durée de vie en fatigue des nanocom­pos­ites ther­mo­plas­tiques : com­préhen­sion fon­da­men­tale des effets de la taille des par­tic­ules et des pro­priétés de l’interphase

    Respon­s­able sci­en­tifique : Fah­mi Bedoui

    Dates : 01/10/2022 au 31/12/2026

    Résumé : Les com­pos­ites ther­mo­plas­tiques hautes per­for­mances con­stituent une option promet­teuse pour alléger les véhicules dans le cadre du développe­ment durable. Leur résis­tance à la fatigue est cri­tique pour la plu­part des appli­ca­tions. Le pro­jet NANOLIFE vise à com­pren­dre les mécan­ismes molécu­laires régis­sant la for­ma­tion et la prop­a­ga­tion des fis­sures au voisi­nage des nanopar­tic­ules en cor­réla­tion avec leur effet sur les pro­priétés macro­scopiques en fatigue. Notre approche holis­tique cou­vre la chimie des par­tic­ules, la car­ac­téri­sa­tion en fatigue et la pré­dic­tion de la durée de vie. Comme la réponse mécanique des nanocom­pos­ites dépend forte­ment du sys­tème, nous avons choisi comme mod­èle des sphères de sil­ice dis­per­sées dans une matrice vit­reuse amor­phe. Les par­tic­ules seront gref­fées avec des chaînes polymères bien définies afin d’ex­am­in­er les effets de la cohé­sion entre la matrice et l’in­ter­phase. L’é­pais­seur de l’in­ter­phase et le taux d’enchevêtrement seront explorés en i) changeant la taille des par­tic­ules, la den­sité de greffage et la longueur des chaînes et ii) en implé­men­tant des rétic­u­la­tions dynamiques dans l’in­ter­phase pour piéger les chaînes de la matrice enchevêtrées dans un réseau cova­lent dynamique. Les tests mécaniques per­me­t­tront de reli­er les pro­priétés de l’in­ter­phase aux modes de rup­ture avec une approche mul­ti-échelle. La cor­réla­tion d’im­age numérique et la ther­mo­gra­phie infrarouge seront asso­ciées aux essais de prop­a­ga­tion de fis­sures, pour accéder aux défor­ma­tions locales près de la pointe de fis­sure et à la vitesse d’a­vancée de la fis­sure. Les mécan­ismes d’en­dom­mage­ment seront iden­ti­fiés à par­tir des don­nées ther­mo­graphiques enreg­istrées pen­dant les essais de fatigue en trac­tion-trac­tion afin de prédire la durée de vie. En par­al­lèle, les approches numériques per­me­t­tront de com­pren­dre la con­for­ma­tion, la dynamique et l’ad­hé­sion inter­fa­ciale des chaînes sur les nanopar­tic­ules ain­si que l’ini­ti­a­tion de l’endommagement pen­dant les cycles de fatigue.

    Mots clés : : inter­phase, cycle de vie en fatigue, nanocomposites

    Type de pro­jet : ANR

    Acronyme : FORECAST

    Titre : Effets des défauts de mise en forme sur la réponse mécanique de struc­tures composites

    Respon­s­able sci­en­tifique : Zoheir Aboura

    Dates : 01/10/2023 au 30/09/2027

    Résumé : Le matéri­au com­pos­ite prend nais­sance simul­tané­ment avec la struc­ture lors de la réal­i­sa­tion de la pièce. Tout défaut engen­dré lors de la mise en oeu­vre peut affecter la tenue mécanique de la struc­ture. Ce tra­vail s’in­téresse aux effets des défauts générés lors de la mise en forme de pré­formes sèch­es et leurs con­séquences sur les pro­priétés finales de la struc­ture com­pos­ite après imprég­na­tion de résine. Si de nom­breux travaux ont abor­dé les défauts de mise en forme des tis­sus secs, la lit­téra­ture est peu abon­dante sur les effets de ces défauts et la manière de les mod­élis­er. Deux volets font l’ob­jet de cette recherche. Le pre­mier, très expéri­men­tal, s’at­tache à iden­ti­fi­er les défauts de mise en forme en inté­grant une orig­i­nal­ité lors du procédé : le suivi, in-situ, de la déforma­bil­ité des tis­sus par l’in­té­gra­tion de cap­teurs piezo au coeur du ren­fort afin d’affiner la com­préhen­sion de la for­ma­tion des défauts. Après imprég­na­tion de résine, les défauts seront tomo­graphiés afin de génér­er un mod­èle vox­el util­is­able par le sec­ond volet de cette recherche. Les com­pos­ites obtenus seront testés expéri­men­tale­ment afin d’analyser l’impact des défauts sur la dura­bil­ité des struc­tures. Là égale­ment, les cap­teurs piezo au coeur du com­pos­ite per­me­t­tront un meilleur suivi des mécan­ismes d’endommagements. Le sec­ond volet de cette recherche abor­de les aspects de mod­éli­sa­tion. Il est ques­tion de simuler les défauts de mise en forme, cal­culer les con­traintes résidu­elles issues de la défor­ma­tion des tis­sus secs et véri­fi­er, par com­para­i­son avec l’expérimentation, la valid­ité des approches util­isées. Ensuite l’étude s’orientera vers la mod­éli­sa­tion du com­pos­ite en présence des défauts de mise en forme. L’approche util­isée sera basée sur la méth­ode des champs de phase à l’échelle méso­scopique et prenant en compte les con­traintes résidu­elles précédem­ment cal­culées. Un dia­logue per­ma­nent essais / cal­culs per­me­t­tra de s’assurer de la valid­ité des approches qui seront développées.

    Mots clés : com­porte­ment Mécanique, mod­éli­sa­tion Mul­ti-échelle, sur­veil­lance des Procédés, procédé des com­pos­ites, défauts

    Type de pro­jet : ANR

    Acronyme : RACCOON

    Titre : RelA­tions miCrostruc­ture méCanique OxydatiON

    Respon­s­able sci­en­tifique : Jérôme Favergeon

    Dates : 01/01/2023 au 31/12/2026

    Résumé : Prévoir la dura­bil­ité en ser­vice d’un alliage métallique soumis à de hautes tem­péra­tures est un défi d’intérêt indus­triel majeur. Le car­ac­tère mul­ti-physique et mul­ti-échelle des inter­ac­tions en jeu lors de l’oxydation imposent de con­sid­ér­er les cou­plages forts entre proces­sus chim­iques, proces­sus dif­fu­sion­nels, microstruc­ture, effets mécaniques et effets ther­miques. Le pro­jet RACCOON a pour ambi­tion de décrire, car­ac­téris­er et mod­élis­er ces cou­plages à dif­férentes échelles dans des alliages mod­èles à métal­lurgie sim­pli­fiée. Il se situe volon­taire­ment dans une démarche amont qui vise à apporter des con­nais­sances fon­da­men­tales sur les rela­tions entre l’oxydation haute tem­péra­ture des alliages métalliques et l’évolution des défor­ma­tions inélas­tiques. Il cherche à établir des liens entre échelles méso et macro en reliant les phénomènes aux échelles micro et méso­scopiques à des mod­èles phénoménologiques util­is­ables à des échelles moins locales. Ces prin­ci­paux objec­tifs sont de car­ac­téris­er les mécan­ismes fon­da­men­taux à l’origine de l’impact de l’é­tat mécanique du matéri­au sur les vitesses d’oxydation et l’interdépendance entre l’évolution des con­traintes mécaniques et la vitesse d’oxy­da­tion ceci en vue de clar­i­fi­er l’origine des rela­tions entre oxy­da­tion haute tem­péra­ture et com­porte­ment mécanique.

    Mots clés : Oxy­da­tion haute tem­péra­ture ; cou­plage oxy­da­tion - mécanique

    Type de pro­jet : ANR

    Acronyme : FALSTAFF

    Titre : Fab­ri­ca­tion addi­tive d’alliages mag­né­tiques à faibles pertes par feuil­letage 3D

    Respon­s­able sci­en­tifique : Sal­i­ma Bouvier

    Dates : 01/10/2022 au 31/03/2027

    Résumé : FALSTAFF pro­pose d’exploiter les tech­nolo­gies de fab­ri­ca­tion addi­tive pour explor­er des nou­velles voies per­me­t­tant d’architecturer des com­posants mas­sifs en alliages mag­né­tiques sous forme de struc­tures feuil­letées dans les 3 direc­tions de l’espace (3D). Ces com­posants com­bin­eraient des struc­tures mag­né­tiques (de faible épais­seur <0,3mm, épais­seur des tôles dans les dis­posi­tifs actuels) et isolantes per­me­t­tant de lim­iter les pertes au sein du matéri­au dans le domaine des hautes fréquences (>400Hz). Le pro­jet vise à démon­tr­er la fais­abil­ité de telles struc­tures en ciblant en pre­mier lieu des per­for­mances proches de celles obtenues avec des tôles dans le domaine des bass­es fréquences puis en hautes fréquences et d’ouvrir ain­si la voie à des design de pièces com­plex­es pour machines élec­triques. Ce pro­jet exam­in­era les liens entre les paramètres du procédé, l’état microstruc­tur­al et la réponse mécanique, élec­trique et mag­né­tique des struc­tures ain­si réalisées.

    Mots clés : Machine élec­trique ; Fab­ri­ca­tion addi­tive ; Microstruc­ture ; Pro­priétés mécaniques ; élec­triques et mag­né­tiques ; struc­tures feuil­letées ; Alliage Fer-Sili­ci­um ; Fer-Cobalt-Vanadium

    Type de projet : 

    Acronyme :

    Titre :

    Respon­s­able sci­en­tifique :

    Dates :

    Résumé :

    Mots clés :

    Projets de l’équipe Mécatronique, énergie, électricité, intégration

    Type de pro­jet : ANR 

    Acronyme : XtremLoc

    Titre : Local­i­sa­tion optique haute réso­lu­tion dédiée à la nav­i­ga­tion d’une pro­thèse osseuse d’extrémité

    Respon­s­able sci­en­tifique : Hani Al Hajjar

    Dates : 01/10/2024 au 28/02/2029

    Résumé : La chirurgie nav­iguée par ordi­na­teur s’est large­ment répan­due en orthopédie ces dernières décen­nies, grâce à l’efficacité démon­trée sur les arthro­plas­ties du genou, de la hanche ou de l’épaule. Cette solu­tion con­siste à assis­ter en temps-réel le chirurgien lors de son acte au bloc opéra­toire, pour opti­miser notam­ment le dimen­sion­nement et le posi­tion­nement des implants. Durant l’opération, un mod­ule spé­ci­fique se charge de localis­er les struc­tures anatomiques du patient grâce à des mar­queurs situés sur les struc­tures osseuses et les instru­ments du chirurgien. Un logi­ciel de nav­i­ga­tion per­met ain­si de visu­alis­er les infor­ma­tions clin­iques pertinentes

    afin d’assister le chirurgien. Les solu­tions exis­tantes se basent prin­ci­pale­ment sur des caméras optiques bi-ocu­laires local­isant des mar­queurs fixés sur les zones d’intérêt. L’encombrement et le poids des mar­queurs ren­dent ces solu­tions inadap­tées à la chirurgie des extrémités, en par­ti­c­uli­er l’arthroplastie trapé­zo-métacarpi­enne, où la taille de l’incision et des os est très petite (de l’ordre du cm).

    Dans ce con­texte, le pro­jet Xtrem­Loc pro­pose la pre­mière solu­tion inté­grée d’assistance au chirurgien pour guider avec pré­ci­sion la mise en place d’une pro­thèse métacarpi­enne. La patholo­gie ciblée ici est la rhizarthrose, c’est-à-dire l’arthrose touchant l’articulation trapé­zo-métacarpi­enne, située à la base du pouce. C’est l’arthrose la plus fréquente au niveau de la main et elle a aug­men­té sig­ni­fica­tive­ment ces dernières années, en rai­son notam­ment de l’utilisation de plus en plus régulière des claviers et des smartphones.

    L’objectif prin­ci­pal du pro­jet Xtrem­Loc est le développe­ment d’un sys­tème com­plet de nav­i­ga­tion pour la répa­ra­tion de ces petites artic­u­la­tions. Ce dis­posi­tif guidera le chirurgien lors de l’implantation d’une pro­thèse trapé­zo-métacarpi­enne et con­tribuera à son posi­tion­nement opti­misé per­me­t­tant au patient de retrou­ver une meilleure mobil­ité et de lim­iter les com­pli­ca­tions post-opéra­toires. La solu­tion pro­posée dans le pro­jet repose sur trois volets inno­vants. Le pre­mier con­cerne la con­cep­tion d’un sys­tème de local­i­sa­tion optique tridi­men­sion­nel à pré­ci­sion micrométrique, non invasif et com­pat­i­ble avec l’environnement du bloc opéra­toire. Il intè­gre des mini rétroréflecteurs optiques (vol­ume de l’ordre du mm3) fixés sur les os et les instru­ments chirur­gi­caux afin de les localis­er, grâce à une tech­nolo­gie de bal­ayage de l’espace de tra­vail à haute cadence (le kHz) par des fais­ceaux laser. Ce bal­ayage est assuré par des miroirs MEMS pou­vant tourn­er autour de deux axes orthog­o­naux. L’exploitation des réflex­ions des fais­ceaux lasers sur ces rétroréflecteurs per­me­t­tent de localis­er ces derniers et les struc­tures qui les por­tent en temps réel (i.e. élé­ments anatomiques du

    patient et instru­ments palpeurs du chirurgien), que ce soit en posi­tion et en orientation.

    Le deux­ième volet est une suite logi­cielle orches­trant le plan­ning et le guidage. Il repose sur une seg­men­ta­tion et mod­éli­sa­tion automa­tiques des struc­tures osseuses à par­tir d’images scan­ner, per­me­t­tant la détec­tion des car­ac­téris­tiques anatomiques

    spé­ci­fiques au patient et le cal­cul du posi­tion­nement opti­mal de l’implant (plan­ning). Une méth­ode de recalage pré­cise entre les infor­ma­tions per­opéra­toires issues des cap­teurs optiques et celles issues du plan­ning per­met le guidage per­opéra­toire du chirurgien. Le troisième volet du pro­jet con­siste en l’intégration d’un pro­to­type de chirurgie nav­iguée asso­ciant les briques matérielles et logi­cielles précé­dentes. L’implantation physique du mod­ule de local­i­sa­tion sera mise en con­for­mité avec les règles d’étanchéité des boitiers, de stéril­i­sa­tion des instru­ments et de sécu­rité ocu­laire pour être admise dans la chaîne chirur­gi­cale. Les tests de nav­i­ga­tion seront hébergés au sein d’une plate­forme chirur­gi­cale PLa­TIMed autorisant le déroule­ment d’une inter­ven­tion com­plète sur des spéci­mens anatomiques, per­me­t­tant de valid­er le démon­stra­teur final en envi­ron­nement réaliste.

    Mots clés : traite­ment du sig­nal et des images, dis­posi­tifs médicaux

    Type de pro­jet : ANR

    Acronyme : PARS

    Titre : Ouver­ture pro­gram­ma­ble pour la détec­tion résis­tive de nanopar­tic­ules / Pro­gram­ma­ble Aper­ture for Resis­tive Sens­ing of Nanoparticles

    Respon­s­able sci­en­tifique : Frédéric Lamarque

    Dates : 01/10/2022 au 31/01/2026

    Résumé : Appli­ca­tions of nanopar­ti­cles are numer­ous, from scratch resis­tance coat­ings and elec­tron­ic com­po­nents to nano-med­i­cine ther­a­pies. For instance, lipid nanopar­ti­cles are of spe­cial inter­est for encap­su­lat­ing poor­ly water-sol­u­ble active ingre­di­ents and are now a key com­po­nent of COVID-19 mRNA vac­cines. To ensure the reli­a­bil­i­ty of prod­ucts and the effi­ca­cy and safe­ty of ther­a­pies, meth­ods for con­trol­ling the qual­i­ty of nanopar­ti­cles are of great impor­tance. PARS project aims at devel­op­ing a resis­tive-based mea­sure­ment method based on a pro­gram­ma­ble aper­ture, which par­tial­ly is defined by an elas­tomer­ic mate­r­i­al, whose shape is local­ly deformed by wire­less­ly con­trolled bistable microac­tu­a­tors. They will be acti­vat­ed by shape mem­o­ry alloy (SMA) ele­ments, that can be opti­cal­ly adressed by laser beams, through wave­length selec­tive wave­guides, there­by con­trol­ling their inde­pen­dent sta­ble states. The choice of opti­cal pow­er sup­ply and con­trol has been made to avoid dis­tur­bances of fast resis­tive pulse sig­nals with low mag­ni­tude before ampli­fi­ca­tion. Final­ly, the resis­tive mea­sure­ment of par­ti­cles with the help of the aper­ture in the form of a pore with dig­i­tal­ly con­trolled local cross-sec­tions and mul­ti­ple micro­elec­trodes will be demon­strat­ed in a microflu­idic set­up. The mul­ti­ple sig­nals obtained from dif­fer­ent pore posi­tions will pro­vide fin­ger­prints that will allow con­clu­sions not only about the size but also the mor­phol­o­gy of the indi­vid­ual par­ti­cles and the com­po­si­tions of het­ero­ge­neous par­ti­cle pop­u­la­tions. Based on this con­cept, sort­ing of small par­ti­cles based on size and mor­phol­o­gy and inte­gra­tion with microflu­idic nanopar­ti­cle pro­duc­tion and imped­ance mea­sure­ments that indi­cate also dielec­tric par­ti­cle prop­er­ties will also be con­sid­ered in the longer term.

    Mots clés : mesure résis­tive ; nanopar­tic­ules en milieu microflu­idique ; micro-action­neurs bista­bles ; matéri­aux act­ifs ; télé-ali­men­ta­tion optique

    Type de pro­jet :

    Acronyme :

    Titre :

    Respon­s­able scientifique :

    Dates :

    Résumé

    Projets de l’équipe Systèmes intégrés : produit / process

    Type de pro­jet : EUROPE

    Acronyme : H2REF DEMO

    Titre : Hydraulic com­pres­sion for high capac­i­ty hydro­gen refu­elling sta­tion Demonstration

    Respon­s­able sci­en­tifique : Eric Noppe

    Dates : 01/01/2023 au 30/06/2026

    Résumé : H2REF-DEMO aims to fur­ther devel­op and scale up by a fac­tor of 5 the inno­v­a­tive com­pres­sion con­cept devel­oped in H2REF, in order to address large vehi­cle refu­elling appli­ca­tions requir­ing hydro­gen to be dis­pensed at rates of hun­dreds of kg/h, such as bus fleet refu­elling every evening at the bus depot, truck refu­elling, and train refu­elling. Thanks to demon­strat­ing the process dur­ing one year for com­mer­cial 35 MPa refu­elling of trucks, the project will bring to TRL7 the dis­rup­tive com­pres­sion tech­nol­o­gy pre­vi­ous­ly devel­oped in the H2REF project and already val­i­dat­ed for 70 MPa refu­elling of light duty vehi­cles. Along with capac­i­ty scale-up, H2REF DEMO will focus on process opti­mi­sa­tion, cost reduc­tion and fur­ther dura­bil­i­ty test­ing, Full opti­mi­sa­tion will be achieved by first devel­op­ing a dig­i­tal twin of the scaled-up process. Use of accu­mu­la­tors with shells in hoop wrapped steel (Type II), a suit­able tech­nol­o­gy for 35 MPa refu­elling, will allow to opti­mise costs. A thor­ough accel­er­at­ed test­ing approach involv­ing at least 500 hours of con­tin­u­ous oper­a­tion, will allow to ver­i­fy dura­bil­i­ty of the accu­mu­la­tors and the com­pres­sion stages over the full range of oper­at­ing con­di­tions. The demon­strat­ed sys­tem is expect­ed to pro­vide a peak dis­pens­ing capac­i­ty of 150 kg/h, amount­ing to 1200 kg/d with 8 hours of dai­ly oper­a­tion, with a tar­get­ed cost of 1200 €/(kg/d). The process is expect­ed to reduce elec­tric­i­ty con­sump­tion to 3.5 kWh/kg of dis­pensed hydro­gen, from pro­duc­tion on site at 2 MPa to vehi­cle tank at 42 MPa. The knowl­edge gained will allow sub­se­quent devel­op­ment to focus on com­mer­cial prod­uct devel­op­ment for short term com­mer­cial deploy­ment. A mul­ti-dis­ci­pli­nary team, com­posed of 4 indus­tri­al com­pa­nies and 3 RTOs, com­bin­ing exper­tise in hydraulic pow­er sup­ply, in blad­der accu­mu­la­tor, in process sim­u­la­tion, mod­el­ling process dig­i­tal twins, in H2 refu­elling and dis­tri­b­u­tion sta­tions is gath­ered in the con­sor­tium to reach the tar­get­ed KPIs of H2REF-DEMO.

    Mots-clés : Hydro­gen, Refu­el­ing sta­tion, Hydraulic, compression

    Type de pro­jet : ANR

    Acronyme : I-DAVE

    Titre : Inté­gra­tion Don­nées-con­nais­sances pour la fia­bil­ité des études AcV dans l’Entreprise du futur

    Respon­s­able sci­en­tifique : Julien Le Duigou

    Dates : 01/10/2023 au 31/07/2027

    Résumé : Mal­gré l’intérêt gran­dis­sant aux prob­lé­ma­tiques d’analyse du cycle de vie (ACV) et d’empreinte car­bone pro­duit (ECP), l’application de ces méth­odes et out­ils fait sou­vent face à trois chal­lenges qui risquent de per­turber leurs résul­tats: La col­lecte des don­nées ; Le choix des cen­tres de « coûts» ; Et la déf­i­ni­tion des bases de don­nées de référence. Ces chal­lenges sont très dif­fi­ciles car les experts maitrisant le procédé indus­triel n’ont pas for­cé­ment la cul­ture néces­saire ACV/ECP. De plus, la val­i­da­tion et l’agrégation de tous les fac­teurs est une activ­ité très com­plexe car les don­nées sont col­lec­tées à par­tir de sources très hétérogènes, dans des con­textes métiers et phas­es de vie très var­iés. Ces prob­lé­ma­tiques sont d’autant plus cri­tiques dans le cas où le sys­tème cible à une longue durée de vie (SLDV) (i.e. trains, navires, grands sys­tèmes de pro­duc­tion, cen­trales énergé­tiques, etc.). L’objectif du pro­jet i-DAVE est de pro­pos­er un Frame­work interopérable à base de con­nais­sances et IA, con­nec­tant les approches PLM et ACV pour la fia­bil­i­sa­tion des études dédiés aux SLDV. L’idée est de s’appuyer sur : • Les méth­odes de ges­tion et d’ingénierie des con­nais­sances pour con­stru­ire un mod­èle générique ACV/ECP. Il s’agit aus­si de sup­port­er la traça­bil­ité proces­sus et la for­mal­i­sa­tion de règles expertes afin de sup­port­er l’aide à la déci­sion tout au long du déroule­ment des études ACV/ECP. • L’approche ges­tion de cycle de vie du pro­duit (Prod­uct Life­cy­cle Man­age­ment – PLM) pour l’extraction des don­nées à par­tir de sources hétérogènes, inclu­ant les sys­tèmes d’information, cap­teurs ou autres objets con­nec­tés. Des con­necteurs intel­li­gents seront dévelop­pés pour assur­er l’interopérabilité des out­ils ACV/ECP avec les dif­férents mod­ules de la chaine numérique de l’entreprise. • Les tech­niques d’apprentissage à par­tir de grande masse de don­nées pour l’agrégation des his­toriques en KPI per­ti­nents et la pré­dic­tion des com­porte­ments de dura­bil­ité environnementale.

    Mots clés : analyse du cycle de vie, empreinte car­bone du pro­duit, ingénierie des con­nais­sances, IA et appren­tis­sage, interopérabilité