DOCTORANT OU DOCTORANTE EN SCIENCES DES MATERIAUX ET FABRICATION ADDITIVE – CONTRAT DOCTORAL 3 ANS

Contexte

Mines Saint-Etienne est une Ecole de l’Institut Mines-Télécom (IMT), 1^er groupe public d’écoles d’ingénieurs et de management de France. L’IMT est un EPSCP (grand établissement) sous la tutelle du Ministère de l’Économie, des Finances et de la Souveraineté Industrielle et Numérique.

L’École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Etienne) est chargée de missions de formation, de recherche et d’innovation, de transfert vers l’industrie et de culture scientifique, technique et industrielle.

Mines Saint-Etienne représente : 2 400 élèves-ingénieurs et chercheurs en formation, 480 personnels (150 Chercheurs et Enseignants-chercheurs), un budget consolidé de 46 M€, 3 campus dédiés à i/  l’industrie à Saint-Etienne et Lyon (région AURA) ii/ la microélectronique et les objets connectés à Gardanne (Métropole Aix-Marseille Provence, région SUD) et iii/ l’ingénierie pour la santé à Saint-Etienne ; 6 unités de recherche ; 5 centres de formation et de recherche ; un centre de culture scientifique technique et industrielle leader en France « La Rotonde » (> 50 000 visiteurs / an).

Contexte : Organisme de rattachement

Le travail de thèse proposé se déroulera dans le centre Sciences de Matériaux et Structures de Mines Saint Etienne. Le centre de recherche et de formation Sciences de Matériaux et Structures (SMS), de MINES SAINT ETIENNE est dédié à la caractérisation des propriétés en services de matériaux métalliques allant de la tenue mécanique sous choc et fatigue à la tenue en corrosion sous contraintes. Le centre SMS est aussi connu depuis des dizaines d’années pour la conception d’alliages de haute pureté. 

Missions et activités

La fabrication additive par dépôt de fil métallique grâce au soudage à l’arc (WAAM) est le procédé de choix pour le prototypage rapide de pièces de grande dimension (~mètre). Les verrous techniques concernent l’optimisation du procédé. Les verrous scientifiques essentiels sont la caractérisation métallurgique et mécanique du produit final et la prédiction des microstructures. Quand les verrous scientifiques seront levés, l’optimisation du procédé et des valeurs d’usage peut être envisagée.

• Travail antérieur

 Dans le procédé WAAM, les échelles mis en jeux vont du µm (dendrites) à quelques mm (cordons). La caractérisation des microstructures doit se faire à l’échelle des dépôts. Une thèse antérieure a été dédiée la prédiction des microstructures résultantes du procédé WAAM CMT. Un modèle basé sur des observations optiques combinées avec de la segmentation d’image, des réseaux neuronaux convolutifs et une approche en Champ de Phase a permis de prédire la texture cristallographique à l’échelle des cordons. Nous avons une avance dans la modélisation à l’échelle réelle du procédé WAAM/CMT.

• Travail de thèse proposé

Nous proposons de caractériser et de prédire les microstructures de solidification d’acier 316LSi obtenues par le procédé WAAM TIG. Le doctorant aura l’occasion de réaliser soi-même les dépôts sur notre installation instrumentée. La première étape consistera à extraire par segmentation d’images vidéo la forme des bains de fusion et de les comparer avec des observations de cordons réalisées en microscopie optique. Ces résultats seront utilisés comme entrées pour la modélisation des microstructures par champ de phase. Le doctorant adaptera le cadre de la modélisation à la prédiction des textures locales et la prédiction de la répartition de phases ferritiques et austénitiques dans les cordons. Les prédictions de l’ensemble des modèles seront confrontées à des observations MEB et EBSD.

Ses missions principales sont les suivantes :

• Réalisation de dépôts (expérimental)

Le(a) doctorant(e) participera à la réalisation de dépôts à paramétrie contrôlé d’acier 316LSi. Le(a) doctorant(e) sera amené à dépouiller les fichiers de traçabilité du procédé de dépôt.

• Détermination de la forme des cordons déposés à partir d’observations microscopiques (expérimental)

Le(a) doctorant(e) réalisera des observations en microscopie optique et balayage des dépôts. Le(a) doctorant(e) déterminera la forme des cordons.

• Détermination de la forme des cordons déposés à partir des images vidéo (informatique)

Le(a) doctorant(e) analysera la forme du bain fondu à partir des images vidéo de celui-ci et concevra un logiciel de traitement d’image pour la prédiction de la forme des cordons à partir du bain fondu.

• Prédiction des textures cristallines par champ de phase (science des matériaux, informatique)

Le(a) doctorant(e) prédira les orientations cristallines et les distributions de phases dans les cordons en résolvant les équations du champ thermique, des phases et des orientations par la méthode des champs de phase. Les données d’entrées sont constituées des propriétés du matériau et de la forme des cordons déterminée précédemment.

Intérêt pour la future carrière :

Une thèse dédiée au WAAM vient de se terminer. Cette thèse donnera lieu à trois publications dans des journaux à comité de lecture. Actuellement une première publication soumise à Additive Manufacturing (index 12) est en relecture. Pour la thèse proposée, nous pouvons attendre trois publications de haut niveau dans des journaux à comité de lecture.

Ce sujet ouvre la porte pour des postes de R&D dans des grands groupes français ou pour une carrière académique.

Profil recherché

Etudiants actuellement en Master en science des matériaux ou en mécanique (ou spécialité équivalente), nous vous invitons à candidater pour une prise de poste à la rentrée 2024 (sous réserve de l’obtention de votre Master).

Diplôme requis : Master en science des matériaux ou en mécanique (ou spécialité équivalente).

Compétences et connaissances attendues :

• Bonnes connaissances en sciences de matériaux
• Goût prononcé pour la programmation sous python

Compétences et connaissances souhaitables :

• Caractérisation expérimentale des matériaux par observations en microscopie optique et balayage

Qualités requises :

• Curiosité intellectuelle
• Travailler en équipe
• Savoir s’organiser et gérer les priorités
• Intérêt pour l’informatique et les nouvelles technologies

Conditions de recrutement

CDD de droit public d’une durée de 3 ans

La rémunération est fixée selon le profil du candidat, en fonction des règles définies par le cadre de gestion de l’Institut Mines Télécom.

Temps plein.

Poste basé à Saint-Etienne (42)

Le poste est ouvert à toutes et tous avec, sur demande, des aménagements pour les candidates et candidats en situation de handicap.

Prise de fonction souhaitée : 01/10/2024

Avantages CADRE :

• Télétravail (à valider avec le n+1) possible à partir de 6 mois d’ancienneté
• 49 jours de congés annuels (congés + RTT)
• Frais de transports en commun pris en charge à hauteur de 50%
• Forfait mobilité durable
• Foyer du personnel (activités sportives, culturelles, avantage CE sur des loisirs et temps de convivialité)

Modalités de candidature

Les dossiers de candidature (CV, lettre de motivation, lettre de recommandation le cas échéant) sont à déposer sur la plateforme RECRUITEE au plus tard le 30/04/2024 :

https://institutminestelecom.recruitee.com/o/doctorant-ou-doctorante-en-sciences-des-materiaux-et-fabrication-additve-contrat-doctoral-3-ans-2
Dans le cadre de sa politique Égalité, Diversité et Inclusion, l’École des Mines de Saint Etienne est un employeur soucieux de l’équité de traitement entre les candidatures.

En savoir plus

Pour tous renseignements sur le poste, s’adresser à :

M Helmut Klöcker, Directeur de recherches

Tel 04.77.42.00.78 06.43.14.61.33

Mel : klocker@emse.fr

Pour tous renseignements administratifs, s’adresser à :

Julie JAFFRE – Gestionnaire RH

Tel + 33 (0)4 77 42 00 17

Mel : julie.jaffre@emse.fr

Liens utiles :

https://www.mines-stetienne.fr/

https://www.imt.fr/

https://www.youtube.com/watch?v=QUeuC5iQiN0

La protection de vos données :

https://www.mines-stetienne.fr/wp-content/uploads/2018/12/Informations-des-candidats-sur-les-traitements-de-donn%C3%A9es-personnelles.pdf