Julien Monnet "Optimisation du procédé de microfraisage par électro-érosion de composants en carbure de tungstène et caractérisation des propriétés mécaniques induites"

Travaux de thèse de Julien Monnet : "Optimisation du procédé de microfraisage par électro-érosion de composants en carbure de tungstène et caractérisation des propriétés mécaniques induites"

Résumé : Les travaux de cette thèse portent sur l’étude de la réalisation de composants micromécaniques par micro-fraisage par électroérosion (µEDM) et sur l’évaluation des propriétés mécaniques induites par le procédé. La réalisation de microcomposants avec des propriétés mécaniques élevées en terme de dureté ou d’élasticité répond à un essor important des systèmes miniaturisés.
La première partie de ces travaux s’intéresse à l’optimisation des paramètres de contrôle du procédé. L’étude menée a pu démontrer la faisabilité de composants micromécaniques en carbure de tungstène à matrice cobalt (WC-Co) par le procédé de micro-fraisage par électroérosion. La mise en place d’une méthode de type plan d’expériences a permis d’identifier les paramètres les plus influents.
La seconde partie de ces travaux concerne l’étude des propriétés mécaniques de composants à l’échelle micrométrique. L’objectif visé étant de vérifier l’impact du procédé d’érosion sur les propriétés d’élasticité et de ténacité. Une méthodologie de tests a été élaborée. Un test de caractérisation de la ténacité est développé. Des micro-poutres réalisées par µEDM et entaillées par faisceau d’ions focalisés sont sollicitées sur une cellule de nano-indentation. A l’aide de la charge à rupture observée, un facteur d’intensité de contrainte est ensuite identifié par l’intermédiaire d’un modèle numérique par éléments finis 2D.
Enfin, un démonstrateur est fabriqué. Il met en œuvre un composant élastique en carbure de tungstène : un sautoir de mouvement horloger. A partir de ce démonstrateur une étude par corrélation d’images est réalisée et associée à un modèle de type poutre de Bernoulli. Les résultats obtenus sont comparés à une simulation numérique du comportement du sautoir. Ces résultats permettent de valider la bonne qualité de la simulation numérique. Cette méthode de corrélation d’images mise en œuvre peut également être envisagée pour réaliser un suivi de santé d’un composant en service ou encore l’évaluation de ses propriétés élastiques.

Composition du jury : 

Sébastien THIBAUD, PR1,  Université Franche-Comté, Directeur de thèse

Fabrice RICHARD, Maître de Conférences, Université Franche-Comté, CoDirecteur de thèse

Yves GAILLARD,  Maître de Conférences,  Université Franche-Comté, CoDirecteur de thèse

Karl DEBRAY, Professeur, Université de Reims Champagne-Ardenne,  Rapporteur

Sylvain MEILLE, Professeur, INSA Lyon,  Rapporteur

Gérard POULACHON,  Professeur,  ENSAM Cluny, Examinateur

Localisation : Amphithéâtre Jules Haag,  ENSMM, 26, Rue de l'Epitaphe - 25000 Besançon