Soutenance de thèse - Jean-Baptiste LEDRU

Soutenance de thèse - Jean-Baptiste LEDRUJean-Baptiste Ledru, en vue de l’obtention du grade de Docteur en Sciences pour l'Ingénieur, spécialité « Génie des Matériaux », présentera ses travaux intitulés « Contribution à l’étude des forces et des énergies générées par des actionneurs biocomposites hygromorphes fabriqués par impression 4D » , le 29 janvier à Lorient

Date 29/01

Résumé

Contribution à l’étude des forces et des énergies générées par des actionneurs biocomposites hygromorphes fabriqués par impression 4D

Les biocomposites hygromorphes (HBC) constitués de PLA renforcé de fibres de lin continues (cFF/PLA), sont des actionneurs passifs bioinspirés performants. Le filament composite, préalablement coextrudé, permet la fabrication d’architectures programmables dont les propriétés dépendent directement de l’orientation et de l’organisation spatiale de la matière. L’étude du procédé de coextrusion a montré que l’augmentation de la vitesse de tirage et de la température accroît la rigidité du filament, mais favorise l’apparition de microdéfauts comme la porosité. L’analyse des paramètres de slicing met en évidence leur influence sur la capacité d’actionnement, aussi bien en direction transverse que hors plan. Les performances obtenues, normalisées par la densité d’énergie spécifique, se révèlent comparable à celles d’actionneurs naturels, tels que le bois. À l’échelle macroscopique, six méthodes expérimentales ont été développées pour évaluer les efforts et déplacements générés. Les géométries cubiques se montrent les plus efficaces pour les efforts rectilinéaires, tandis que les géométries tubulaires offrent un bon compromis pour les mouvements complexes. Ces résultats soulignent l’importance de la conception multi-échelle, intégrant à la fois les paramètres de procédé, de matériau et de géométrie. Ainsi, le couplage du biomimétisme et de l’impression 4D ouvre la voie à la création de systèmes passifs adaptatifs, durables et énergétiquement efficaces.

Mots clefs : Biocomposites, Fibres de lin, Impression 4D, Actionneur passif

Abstract

Contribution to the study of forces and energies generated by biocomposite actuatorsmanufactured using 4D printing

Hygromorphic biocomposites (HBCs) made of PLA reinforced with continuous flax fibres (cFF/PLA) are high-performance bio-inspired passive actuators. The composite filament, which is co-extruded previously, enables the fabrication of programmable architectures whose properties depend directly on the orientation and spatial organization of the material. The study of the co-extrusion process has shown that increasing the pulling speed and temperature increases the rigidity of the filament but promotes the appearance of microdefects such as porosity. Analysis of the slicing parameters highlights their influence on the actuation capacity, both in the transverse and out-of-plane directions. The performance obtained, normalized by specific energy density, is comparable to that of natural actuators, such as wood. On a macroscopic scale, six experimental methods have been developed to evaluate the forces and displacements generated. Cubic geometries are the most effective for rectilinear forces, while tubular geometries provide a good compromise for complex movements. These results highlight the importance of multi-scale design, integrating process, material and geometry parameters. Thus, the combination of biomimicry and 4D printing paves the way for the creation of passive adaptive systems that are sustainable and energy efficient.

Keywords: Biocomposites, Flax fibers, 4D Printing, Soft-Actuators

Membres du jury

• Pr Sébastien ALIX, rapporteur avant soutenance, Professeur des Universités, Université de Reims Champagne-Ardennes, iTheMM UR 7548
• Pr Karine CHARLET, rapporteur avant soutenance, Professeure des Universités, Université de Bourgogne Europe, DRIVE Lab UR 1859
• Dr Mael PERON, examinateur, Maître de Conférences, Nantes Université, IUT de Saint-Nazaire
• Dr Nicolas LE MOIGNE, examinateur, Maître de Conférences, IMT Mines d'Alès
• Dr Mickaël CASTRO, encadrant de thèse, Maître de Conférences, Université Bretagne Sud, IRDL CNRS UMR 6027
• Pr Antoine LE DUIGOU, directeur de thèse, Professeur des Universités, Université Bretagne Sud, IRDL CNRS UMR 6027

Les travaux sont dirigés par Antoine Le Duigou et Mickaël Castro

École doctorale SPI.bzh N°647

Informations pratiques

Jeudi 29 janvier à 9h

Amphithéâtre Sciences 1

Faculté Sciences & Sciences de l'Ingénieur

Lorient

Assister à la soutenance à distance

Crédit photographique : ©Université Bretagne Sud. Service Communication