Dimensionner correctement les pièces métalliques ou composites afin d’éviter leur rupture sous l’effet de sollicitations cycliques est un enjeu technologique crucial pour de nombreux secteurs industriels. "Aujourd’hui encore, plus de 70 % des ruptures en service des pièces mécaniques sont dues à un phénomène de fatigue ", retrace Sylvain Calloch, professeur et chercheur à l’Ensta (École nationale supérieure de techniques avancées) Bretagne. Une réalité qui pousse chercheurs et industriels à repenser leur approche de la caractérisation des matériaux. À l’image de l’équipementier aéronautique Safran, qui vient de s’associer à l’Ensta Bretagne via un laboratoire commun baptisé Icare.
Des tests jusqu’à cent fois plus rapides
Depuis 2020, les chercheurs de l’Ensta ont en effet développé une méthode innovante, dite d’auto-échauffement sous sollicitation cyclique, dans le cadre de la chaire industrielle "Self-heating" dont le groupe Safran est également partenaire aux côtés de Naval Group. Concrètement, la signature thermique dégagée par le matériau lors du test devient un indicateur fiable pour comprendre les mécanismes d’endommagement et ajuster les modèles mathématiques prédictifs. Une méthode qui permet d’accélérer jusqu’à cent fois les essais nécessaires pour évaluer la résistance à la fatigue des matériaux métalliques ou composites, très utilisés dans l’aéronautique, l’automobile, l’énergie ou encore le maritime.
"Jusqu’à présent, tester la durabilité de nouveaux matériaux nécessitait des millions de cycles et pouvait prendre des mois. Grâce à notre procédé, ces phases critiques de recherche et développement se comptent en jours, ouvrant la voie à des innovations plus rapides tout en assurant une fiabilité accrue", souligne Sylvain Calloch.
"Pour Safran, ce laboratoire commun est l’opportunité de transférer plus rapidement la recherche vers l’innovation concrète", se félicite Lionel Marcin, expert en mécanique des matériaux chez Safran. "Par ailleurs, l’usage croissant de l’IA dans l’analyse des données d’essais ou la modélisation numérique renforce considérablement la compétitivité et la capacité à développer les matériaux de demain", ajoute-t-il.
Un procédé transposable dans d’autres industries
Auréolées du prix "Expertise" lors du dernier R & T Day de Safran en février 2025, les équipes de l’Ensta comptent désormais étendre ce procédé à des configurations plus complexes et à de nouveaux environnements, comme les hautes températures rencontrées dans les moteurs d’avion. "Au-delà des enjeux immédiats, le partenariat vise aussi à soutenir une ingénierie de pointe, adaptée aux cycles d’innovation accélérés", souligne Vincent Garnier, directeur de Safran Tech. Avec une vingtaine de chercheurs et six thèses en cours, Icare vise également à répondre à des enjeux scientifiques encore ouverts : intégrité de surface, assemblages composites/métaux, fiabilité des interfaces, et surtout performance à long terme des équipements critiques, qu’ils appartiennent à l’aéronautique ou à d’autres secteurs industriels.
