Job Description

Informations générales

Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité

Référence

2026-41728

Description de l'unité

Au sein du CEA Saclay, le Laboratoire des Technologies d'Assemblage (LTA) du Service de Recherche en Matériaux et procédés Avancés (SRMA) conduit des études autour du procédé de FA métallique par DED-fil et de la simulation numérique de ce procédé.

Nos activités visent à maîtriser les procédés FA-fil sur le plan opérationnel et à comprendre l'effet des paramètres de fabrication sur les caractéristiques géométriques, mécaniques et microstructurales des pièces fabriquées.

Pour cela, le LTA s'appuie sur :

• deux cellules de FA-fil, avec apport d'énergie sous forme d'arc électrique (WAAM, Wire Arc Additive Manufacturing) et de laser (WLAM, Wire Laser AM) ;
• divers moyens d'instrumentation optique, thermique et mécanique permettant des observations à l'échelle de la pièce ainsi qu'à celle du bain de fusion ;
• un laboratoire de métallographie et d'analyse microstructurale, équipé entre autres d'un microscope optique et d'un microscope électronique à balayage ;
• la mise en place de modèles numériques par la méthode des éléments finis simulant les champs thermiques et mécaniques subis par la pièce tout au long de sa fabrication, à l'aide du logiciel Cast3M développé au CEA.

Description du poste

Domaine

Mécanique et thermique

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Stage Ingénieur/Master - Fabrication additive laser-fil : instrumentation et modélisation H/F

Sujet de stage

Maîtrise de l'instrumentation thermomécanique lors d'une opération de fabrication additive laser-fil (WLAM, Wire Laser Additive Manufacturing)

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Contexte scientifique :

Les procédés de fabrication additive par apport de fil métallique (FA-fil) sont de plus en plus utilisés dans de nombreux secteurs d’activité tels que le domaine du nucléaire. Ils rendent la conception de pièces aux géométries complexes plus accessibles tout en permettant de potentielles économies de métal d’apport en comparaison aux procédés de fabrication conventionnels [1] [2] [3].

La réalisation d’une pièce par FA-fil nécessite le contrôle de nombreux paramètres [4] :

• la régularité et les dimensions d’un dépôt sont conditionnées par les valeurs appliquées de puissance de la source d’énergie, vitesse de dépôt et débit d’apport de fil, tandis que ;
• dans le cas de la fabrication de pièces plus massives, la stratégie de dépôt (trajectoire), les temps de refroidissement et les possibles déformations se produisant au cours de fabrication sont également à considérer.

Dans le scope des projets sur la fusion nucléaire au CEA et en Europe, des études visant à fabriquer une pièce complexe en P91 à l’aide du procédé WLAM (Wire Laser Additive Manufacturing) sont actuellement en cours au laboratoire. Dans ce cadre, des paramètres du procédé WLAM conduisant à des fabrications répondant à plusieurs critères de qualité macro- et microscopiques ont été définis. L’acier ferrito-martensitique P91 présente une proximité métallurgique avec l’acier EUROFER97, étudié pour être le matériau constituant de diverses pièces situées au cœur des futurs réacteurs à fusion nucléaire. En raison du coût et des difficultés d’approvisionnement de l’EUROFER97, nous utilisons le P91 pour nos études.

Contenu technique et scientifique :

L’objectif du stage proposé est d’acquérir des données thermiques et mécaniques lors de la fabrication d’une pièce en acier P91 à l’aide du procédé WLAM, dans le but de calibrer un modèle thermomécanique inspiré de modèles existants au laboratoire.

La démarche de travail envisagée est la suivante :

1. Calibration thermique. Comparaison de mesures réalisées par caméra thermique avec des données issues de plusieurs thermocouples placés dans le champ d’acquisition de la caméra thermique. Détermination d’une loi d’émissivité du matériau en fonction de la température.
2. Choix collégial d’une géométrie d’étude et d’une stratégie de fabrication, reprenant diverses spécificités d’un cas de fabrication d’une structure complexe.
3. Acquisition du champ de température lors de la fabrication de la pièce d’étude.
4. Acquisition mécanique. Mesure de l’évolution de la hauteur du dépôt en cours de fabrication et des déformations du substrat à l’aide d’un profilomètre 2D et de capteurs de déplacements. Mesure de l’évolution des distorsions lors du débridage du substrat.
5. Développement d’un modèle thermomécanique par éléments finis avec Cast3M de la fabrication en suivant la géométrie d’étude, s’inspirant des modèles existants au laboratoire. Comparaison aux données expérimentales et calibration.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Instrumentation du procédé WLAM, Simulation numérique avec Cast3M

Profil du candidat

L’offre s’adresse à un·e candidat·e en dernière année d’école d’ingénieurs ou équivalent Master 2 dans le domaine de la mécanique ou des matériaux, avec un intérêt fort pour la caractérisation expérimentale (notamment thermique et mécanique).

Des compétences en simulation numérique par éléments finis et une sensibilité aux procédés de fabrication additive métallique seraient un plus.

Démarrage autour de Mars 2027, pour une durée de 6 mois.

Le stage sera encadré par :

• Damien ARTIÈRES (Ingénieur Chercheur, CEA Saclay SRMA/LTA) et
• Serge PASCAL (Ingénieur Chercheur, CEA Saclay SRMA/LTA).

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

Gif-sur-Yvette

Critères candidat

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Demandeur

Disponibilité du poste

01/02/2027