LEM3

UMR CNRS 7239
UdL
CNRS
A&M

                          
3 départements au 1er janvier 2018
ENVIRONNEMENT ET ORGANISATION SCIENTIFIQUE

Au cours de ces dernières années, le paysage de la recherche en Lorraine a connu plusieurs restructurations : création de l’Université de Lorraine, fusion d’unités de recherche (création du LEM3 à Metz, création de l’IJL à Nancy…), création des platesformes technologiques du Pôle Mécanique et Matériaux « PM2 » et de l’université de la grande région UniGR (Allemagne, Belgique, France, Luxembourg). Actuellement, de nouvelles structurations et projets d’avenir importants se mettent encore en place : l’IRT M2P (Matériaux-Métallurgie-Procédés), CEA-Tech, la Vallée Européenne des Matériaux, de l’Energie et des procédés (VEMEP), plateforme Metafensch, Initiatives - Science - Innovation – Territoires – Economie (ISITE),... Il faut aussi noter que les trois laboratoires messins : LEM3, LMOPS et LaBPS, membres de la fédération de recherche GI2M constituent avec IJL le Pôle scientifique M4 (Matière, Matériaux, Métallurgie, Mécanique) de l’UL, et que certaines équipes de ces deux ensembles (GI2M et IJL) participent activement au Labex DAMAS et à des collaborations industrielles, régionales et internationales de qualité. Ces deux entités ont des compétences reconnues et complémentaires et s’intègrent tout à fait dans les nouveaux projets structurants du site lorrain. L'emménagement du LEM3 sur le site du Technopôle, à proximité des écoles d’ingénieurs messines favorisera la mutualisation de plateformes techniques et permettra d’amplifier les collaborations entre les différents axes de recherche.

Rappelons que le LEM3 résulte de la fusion du LPMM (Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux) et du LETAM (Laboratoire d'Etude des Textures et Applications aux Matériaux) en 2011. Ces deux laboratoires revendiquaient comme objectif la compréhension des relations entre la microstructure et les propriétés physiques et mécaniques des solides, essentiellement des matériaux métalliques. Chacun d'eux abordait ce problème selon ses propres méthodes et outils : du côté de la mécanique au LPMM et de la science des matériaux au LETAM. Par conséquent, cette fusion a fondé un centre unique de recherche transdisciplinaire, réunissant la mécanique des solides et la métallurgie, la science des matériaux, la chimie et la physique. Cela a assuré d'une part une meilleure visibilité de la recherche à Metz et en Région Lorraine et, d'autre part, une valorisation et un transfert efficace des connaissances en direction des partenaires industriels tout en préservant l’équilibre entre recherches fondamentales et appliquées. Le LEM3 combine donc l’expertise du LPMM en mécanique des solides, depuis l'échelle de la microstructure du matériau jusqu'à celle des structures et des procédés de fabrication, et l’expertise du LETAM dans l’étude des textures et des microstructures en relation avec leurs propriétés mécaniques, leurs propriétés physiques anisotropes et leurs conditions d’élaboration. Les travaux portent traditionnellement sur les matériaux métalliques, avec une diversification de plus en plus tangible vers les matériaux intelligents, les composites, les géo-matériaux.

Les thèmes scientifiques du LaBPS comme ceux de l’équipe du LEMTA qui ont intégré le LEM3 respectivement au 1er janvier 2017 et au 1er janvier 2018, sont proches de l’ancien axe « mécanique » du LEM3, ce qui explique la volonté de rapprochement des différentes unités et justifie les recommandations de l’HCERES. Dans le même temps, le regroupement des compétences renforcera les domaines d’expertise du LEM3 dans d’autres secteurs très prometteurs tels que la mécanique du vivant et des composites.

La complémentarité scientifique du LEM3, du LaBPS et l’équipe du LEMTA autour de la thématique générale de la Mécanique des Matériaux est évidente. La taille importante de la nouvelle unité (plus 250 personnes) nous a conduits à opter pour une structuration scientifique en 3 départements constitués en un certain nombre d’axes de recherche. La réflexion a été menée essentiellement autour de trois thématiques clés : Mécanique, Matériaux et Procédés. Les travaux ont conduit à la mise en place des trois départements suivants :

Le regroupement proposé situe le laboratoire parmi les meilleures équipes au plan international dans plusieurs domaines de la mécanique des matériaux, des structures et du vivant, par exemple : comportement dynamique, caractérisation multi-échelles du comportement de matériaux, mécanique numérique, instabilités plastiques et thermoplastiques, multiphysique et mécanique des matériaux multiphasés , endommagement, micromécanique de matériaux à microstructure aléatoire, transformation martensitique, fiabilité des assemblages multi-matériaux, mise en forme des tôles minces, vibrations et instabilités des structures, ingénierie tissulaire, biomécanique du système musculo-squelettique… Un des avantages majeurs de ce groupement sera l’enrichissement mutuel des approches expérimentales innovantes et des méthodes numériques utilisées dans les différents domaines de la mécanique. La cartographie des comportements couvrira une vaste gamme de matériaux : métaux et alliages dont ceux élaborés par la fabrication additive, matériaux intelligents et AMF, composites, géo-matériaux, polymères, piézo-électriques, milieux fibreux, tissus biologiques. Le projet scientifique de ce thème est de proposer une approche originale allant des phénomènes locaux dans les matériaux jusqu’à la tenue en service de produits en vue d’applications à forte valeur ajoutée comme le transport ou le biomédical.

Ce groupement permet de poursuivre la synergie des domaines du comportement mécanique et de l'évolution structurale des matériaux, initiée lors de la création du LEM3. Il met un accent fort sur les études aux échelles fines des mécanismes de mécanismes physiques contrôlant les relations entre la microstructure et les propriétés physiques et mécaniques des solides. Le défi est de profiter des fortes compétences des mécaniciens du LEM3 et du LaBPS dans les domaines de la micromécanique des matériaux et des hétérogénéités plastiques, afin de pouvoir articuler les études expérimentales d'évolution des textures et des microstructures lors de sollicitations mécaniques et thermomécaniques avec des modélisations de type micromécanique et des simulations numériques associées prenant en compte la microstructure à fine échelle. Les grands axes de ce thème comportent les méthodes innovantes pour l'analyse des textures et des microstructures, la micromécanique et la plasticité, les transformations, l’anisotropie et l'optimisation des microstructures, l’auto-organisation de la plasticité cristalline, l’hyperdéformation, les traitements thermomécaniques des surfaces…

Plusieurs études menées par le LEM3 concernent le développement des procédés. Par ailleurs, cela est en parfaite adéquation avec le positionnement de la Région Grand Est comme l'un de trois pôles principaux du Réseau National de Métallurgie, avec un label « Procédés ». Notamment, plusieurs thématiques mentionnées ci-dessus, telles que traitement thermique, traitement de surface, génération de surfaces… ont été reconnues par le Comité d’Orientation National de la Métallurgie en tant que domaines d'excellence. Cependant, une dispersion de ces études au sein de plusieurs équipes nuit à la bonne visibilité de cette activité au LEM3. Le regroupement des membres de trois unités permettra de valoriser cet axe dans le nouveau projet et d'assurer une visibilité nationale et internationale. Le noyau de ce thème sera composé des chercheurs ayant partagé des actions de recherche fédératrices lors du précédent CPER Région Lorraine. Les axes de recherche de ce thème concernent la tribologie des procédés, le comportement thermomécanique des interfaces outil-matière ; l’expérimentation, la modélisation et la simulation des procédés d’usinage à l’outil coupant et par abrasion ; l’usinabilité des matériaux nouveaux ; l’étude des procédés avancés et leur instrumentation. L’ambition est de proposer des approches innovantes des procédés, s’appuyant sur les plateformes expérimentales des équipes concernées et des actions transverses, prenant en compte les propriétés des matériaux, leur microstructure et leurs évolutions au cours des procédés.

Ces différents regroupements thématiques ont été la base pour concevoir l'organisation du LEM3 : chacune de ces thématiques fortes est développée en projet scientifique de département. Dans chacun de ces départements sont définis des axes de recherche qui regroupent les chercheurs sur des thèmes et projets de recherche communs.

Cette structuration pourrait évoluer lorsque le fonctionnement et la communication scientifique de la nouvelle unité sera mise en œuvre.