Matériaux poreux obtenus par Fabrication Additive Métallique: paramètres procédé, méso-structure et propriétés capillaires

Un caloduc est un dispositif thermique permettant un transfert thermique très efficace entre une source chaude et une source froide, via le changement de phase d'un fluide. Ces dispositifs sont employés dans de nombreux domaines d'applications techniques (spatial, microélectronique, électronique de puissance ou énergie solaire). Les caloducs à structure poreuse peuvent bénéficier des progrès récents de la fabrication additive métallique, en particulier par le procédé de Fusion Laser sur Lit de Poudre (FLLP). Mais plusieurs verrous restent à lever sur leur fabrication et leur caractérisation : particules résiduelles générant une sous-porosité parasite ; bancs de mesure spécifiques requis pour la mesure des performances capillaires des poreux ; résolution insuffisante des analyses tomographiques pour une représentation fidèle de la structure interne 3D. L'objectif de la thèse est de produire, à partir de poudres métalliques, des structures poreuses, de caractériser leurs propriétés géométriques et capillaires pour comprendre le lien entre les paramètres du procédé FLLP, la méso-structure obtenue et les propriétés capillaires, de comparer les propriétés mesurées à la simulation et, in fine, de maîtriser la réalisation de caloducs pour aller jusqu'à leur test sur banc. Le doctorant mettra en place un banc de mesure d'ascension capillaire et un banc de mesure de la perméabilité, fabriquera des échantillons de différentes géométries poreuses en étudiant les méthodes de dépoudrage, les caractérisera par plusieurs techniques (analyse d'images, microscopie, méthode d'Archimède, pycnométrie Hélium, porosimétrie Mercure et tomographie 3D) avant d'aborder la simulation des propriétés effectives du poreux et de celles du transport de fluide. La thèse sera menée dans le cadre de collaborations avec trois laboratoires du CEA-LITEN et un laboratoire du CEA-LIST.