Faire rouler des trains, des avions, imprimer des matériaux en 3D…La mécanique se loge partout. Elle a depuis peu un nouvel écrin, un vaste bâtiment en béton de plus de 10000 mètres carrés, qui héberge les équipes du nouveau pôle mécanique de l’École polytechnique et de l’école d'ingénieurs ENSTA Paris à Palaiseau (Essonne). Au milieu du bâtiment, des espaces verts, en écho à la nature qui entoure le campus de l’Institut Polytechnique à Palaiseau.
Ce projet à 37,5 millions d’euros, financé à hauteur de 30 millions par l’École polytechnique et le reste par l’ENSTA, est porté depuis 10 ans par les deux institutions avec l’objectif de «réunir en un même lieu des équipes scientifiques et techniques, des équipements expérimentaux de pointe, des espaces de travail et de prototypage mais aussi d’enseignement» a détaillé Laura Chaubard, directrice de l’École polytechnique, lors de l’inauguration jeudi 3 octobre.
Des structures «intelligentes» en origami
Dans la salle expérimentale des «interactions fluide-structure», où sont réalisées différentes expériences dans les domaines des micro-fluides ou du biomédical, Sophie Ramananarivo présente un projet de recherche qui vise à fabriquer des structures «intelligentes» de type origami ou kirigami, capables de se déformer dans un écoulement d’eau ou de vent, sans l’intervention d’un opérateur. «L'intérêt de ces structures flexibles est qu'elles permettent de réduire les efforts de traînées et donc de protéger les objets», expliquel’enseignante chercheuse.
Des surfaces qui peuvent également avoir un rôle «fonctionnel» ajoute la polytechnicienne, montrant une structure souple de la forme d’une valve passive qui s’ouvre et se referme selon le sens de l’écoulement, permettant ainsi d’augmenter sa performance. Une fonction qui doit être encodée dans le matériau, et donc programmée. «Nous travaillons donc à la programmation de ces fonctions passives avec des objets architecturés, ce qui nous permet d’obtenir des déformations assez importantes, par exemple pour les airbags», ajoute la chercheuse.
Des «motifs de découpe» qui peuvent même être insérés à l’intérieur des structures rigides pour les rendre plus souples. «Ce type de dispositifs sont particulièrement utiles pour faire de l’électronique flexible car ils permettent d’étirer les composants sans distendre le matériau en lui-même, et donc d’éviter par exemple qu’un circuit ne se casse», ajoute la chercheuse.
Une salle de 9 mètres de haut pour des expériences d'aérodynamique
À l’intérieur des deux grandes halles de l’Institut des Sciences de la Mécanique et Application Industrielles (IMSIA), d’une hauteur de neuf mètres sous plafond, des expériences d’aérodynamique seront bientôt réalisées dans de longues et larges tuyauteries, où l’eau pourra circuler jusqu’à 35 km/heure. L’idée : faire passer dans ces tuyaux des petits objets en exerçant différents types de pression pour comprendre comment des forces aérodynamiques s’exercent sur une voiture ou une pale d’éolienne. «Actuellement, nous travaillons par exemple sur un projet d’aéroacoustique qui vise à regarder le bruit créé par un écoulement turbulent (un liquide ou un gaz en mouvement) sur une hélice. Un travail qui peut notamment intéresser les industriels qui travaillent sur des sous-marins», explique Romain Monchaux, professeur à l'ENSTA Paris.
Dans la salle de l’ENSTA consacrée aux essais mécaniques, les chercheurs réparent des pièces ou les testent en vue d'une utilisation dans des conditions extrêmes. Au service de nombreux industriels dont Stellantis, Renault, SNCF, Safran ou Naval Group. «Nous testons des matériaux très lourds, comme des éprouvettes en acier utilisées pour les essieux des trains, sur lesquelles nous effectuons différents essais de flexion, de traction et de température afin d’éprouver leur résistance», détaille Andrei Constantinescu, directeur du laboratoire de mécanique des solides (CNRS - Ecole Polytechnique).
Des semelles pour les athlètes paralympiques
Sur une autre machine, une lame en fil de carbone et une semelle polymère utilisée par les athlètes paralympiques pour faire du saut en longueur. «Nous avons étudié le contact entre cette lame et le sol d’une piste d’athlétisme pour comprendre comment la chaussure se déforme au fil du temps. Forts des résultats de cette recherche, avons ensuite développé des semelles imprimées en 3D avec une poche en silicone pour amortir les ondes de choc et éviter que la rigidité de l’élément carbone ne provoque des blessures», explique Andrei Constantinescu.
Un peu plus loin, une salle consacrée à la fabrication additive à partir de poudres métalliques, partagée entre l’ENSTA et l’Ecole polytechnique. Selon le directeur, le fait de travailler dorénavant dans un même lieu «facilite énormément les échanges et les synergies». Les deux institutions font partie de l’Institut Polytechnique, qui compte également l’école des Ponts et Chaussées, l’ENSAE, Telecom Paris et Telecom Sud Paris. Toutes sont situées sur le campus de Palaiseau, où l’Office national d'études et de recherches aérospatiales (ONERA) s’installera aussi bientôt. Avec l'objectif de constituer, à l’image des campus américains, un grand pôle de recherche et d’enseignement.
