Thèse (H/F) - Impression 4D robotisée d’interfaces à changement de forme

Sujet de thèse :
La proposition de projet aborde un domaine émergent, ambitieux et interdisciplinaire de la recherche scientifique : l’impression 4D. En combinant la fabrication additive (AM) et des matériaux actifs qui réagissent à des stimuli énergétiques (pH, température, lumière, humidité, champ électrique/magnétique, etc.), l’impression 4D permet de créer des objets ou des structures capables de modifier leur forme et/ou leurs propriétés au fil du temps. Depuis son émergence en 2013 au Massachusetts Institute of Technology et à l’Université du Colorado avec le Professeur Qi (désormais à Georgia Institute of Technology), ce domaine a connu des avancées majeures, illustrées par de nombreuses preuves de concept démontrant la diversité des comportements et matériaux pour des applications futures dans la matière programmable et les structures transformables. Bien que des progrès significatifs aient été réalisés dans le contrôle des dimensions spatiales et temporelles de la matière, l’étape cruciale reste la transformation de ces avancées en applications démonstratives et pratiques. Pour y parvenir, le projet ARTEMIS – financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) dans le cadre de l’Initiative France 2030 et du programme DIADEM [5] – vise à étudier diverses classes de matériaux actifs, notamment les hydrogels, les polymères à mémoire de forme, les alliages à mémoire de forme, et les élastomères à cristaux liquides composites (LCEs). Ces matériaux seront exploités pour développer des démonstrateurs fonctionnels destinés à divers secteurs d’application tels que le biomédical, l’aérospatial, et au-delà. Pour cela, une architecture d’intelligence artificielle neuro-symbolique combinant apprentissage automatique et raisonnement logique (souvent appelée informatique des matériaux et du design) est en cours de développement, afin d’accélérer la découverte et le développement de ces matériaux et structures. Cette approche renforce à la fois la simulation prédictive et la conception inverse, optimisant la composition et la disposition des matériaux dans l’espace de conception 3D. Dans le cadre de cette collaboration entre unités de recherche du CNRS et du CEA, plusieurs techniques de fabrication additive sont explorées : fusion sur lit de poudre, projection à froid, DLP, stéréolithographie (SLA), polymérisation à deux photons, et écriture directe d’encre (DIW), afin de fabriquer des matériaux actifs calculés et des structures intelligentes. Ces techniques avancées de fabrication additive offrent une grande diversité de capacités de dépôt de matériaux pour la création de formes 2D à 3D et de structures à géométrie variable. Cependant, elles présentent des limitations critiques lorsqu’il s’agit de produire des surfaces libres et lisses répondant à des spécifications fonctionnelles. Surmonter ces limites nécessite de dépasser l’approche traditionnelle de dépôt par couches successives afin d’améliorer l
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