Offre de thèse IREPA LASER-iCube
Mise en forme de faisceau pour procédé laser femtoseconde haute puissance

• Lieu de travail : Strasbourg – Grand Est (France)
• Intitulé du sujet : « High power femtosecond laser beam shaping for innovative surface functionalization »
• Champs scientifiques : Génie des procédés / Matériaux / Sciences de l’ingénieur

Description du sujet

Pour répondre aux défis qui se posent à notre société en termes de santé, changement climatique, réduction de la pollution, une fabrication durable et intelligente s’impose. Elle implique le développement de procédés permettant une amélioration de la performance énergétique et une consommation raisonnée des ressources. Parmi les moyens pour répondre à ces défis, la fonctionnalisation de surface par texturation laser intéresse l’industrie pour sa capacité à contrôler des propriétés physico-chimiques essentielles comme la mouillabilité, la biocompatibilité, ou les propriétés tribologiques, sans recourir à des produits chimiques de synthèse.

À cette fin, les lasers, et en particulier ceux à impulsion ultrabrèves de forte puissance, constituent une innovation majeure. Ils ouvrent en effet la possibilité de micro-texturer tout matériau grâce à leurs puissances crètes élevées (~GW) obtenues en concentrant des énergies relativement faibles (1-100 µJ) sur des durées ultra-courtes (10-500 fs). La faible énergie par impulsion limite les dommages dus aux effets thermiques.  Ces lasers, désormais utilisés dans l’industrie, permettent de texturer des surfaces par gravure point par point ou au niveau de la surface de tout un spot par auto-organisation de la matière irradiée (LIPSS), et cela jusqu’à des échelles sub-longueur. Ils permettent également d’usiner des matériaux innovants (e.g. polymères biosourcés, composites, céramiques techniques) pour lesquels les procédés conventionnels ne sont pas adaptés. Cette capacité à fonctionnaliser des surfaces est désormais bien établie mais l’approche souffre de temps de cycle longs, et de son incapacité à traiter des surfaces de géométrie complexe.

Le sujet de recherche s’inscrit dans le cadre de LaserSurf, le laboratoire commun d’ICube et de l’entreprise IREPA LASER. Le(la) doctorant(e) contribuera à développer une nouvelle station de texturation laser instrumentée et à haute cadence, permettant de tirer parti de la mise en forme spatio-temporelle de laser haute puissance. Les mesures in-situ et post-process seront confrontées à un modèle thermomécanique à co-développer pendant la thèse. Les développements seront mis au point sur des cas d’applications de larges surfaces complexes à fonctionnaliser, dont les besoins proviennent du secteur de l’aéronautique, la défense et la santé, avec des objectifs de grande productivité et de contrôle qualité en ligne.

Nature du financement

Cifre