BILAN SCIENTIFIQUE 2020 - ENSTA Bretagne
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BILAN SCIENTIFIQUE 2020
28 LES FORMATIONS Rapport annuel ENSTA Bretagne
SCIENCES
Espérons que 2020 reste une Supérieur), en particulier de ses
HUMAINES
activités de recherche. Outre
année unique tant les effets de la le volet recherche de l’évalua- ET SOCIALES
pandémie ont créé de drames hu- tion de l’école, les équipes se
mains et de situations particuliè- sont mobilisées, en lien avec
FoAP UR 7529
les autres établissements par-
rement difficiles sur l’ensemble de tenaires, dans la réflexion et › page 44
la planète. la rédaction des dossiers
A une échelle bien moindre, les activités de des unités de recherche SCIENCES
RECHERCHE
recherche menées à l’ENSTA Bretagne ont été (UMR IRDL et LabS- MÉCANIQUES
TICC), des écoles
SCIENCES
impactées, en particulier lors du confinement ET TECHNOLOGIES
du premier semestre. Les activités expérimen- doctorales (ED SPIN,
tales ont été suspendues, les travaux se sont Collège doctoral de DE L’INFORMATION IRDL
déroulés en télétravail, les équipes ont trou- Bretagne), des Di- UMR CNRS 6027
plômes Nationaux
vé des modalités d’organisation à distance Lab-STICC › page 30
pour maintenir les échanges scientifiques. Le de Master (DNM en
maintien du lien social entre enseignants-cher- propre ou en co-ac- UMR CNRS 6285
cheurs, doctorants et post-doctorants a pris créditation). Ces › page 36
une importance, dont l’acuité était probable- différents travaux,
ment insoupçonnée jusqu’alors. dans un contexte de
distanciation sociale, ont
Au final, l’activité de recherche s’est globale- cependant été menés à leur
ment bien maintenue et les effets de la crise ré- terme dans le respect de calen-
sultent principalement en quelques semaines driers contraints. Ils font l’objet de visites par
ou mois de retard dans la production des résul- les comités HCERES (en distanciel malheureu-
tats et rapports d’études. De nouveaux projets sement) qui ont débuté fin 2020 et se pour-
et prises de commandes se sont poursuivis no- suivent début 2021. Ces dossiers et audits sont
tamment au second semestre. importants pour la poursuite de l’accréditation
On observe donc à court terme de très faibles des différentes structures de recherche aux-
conséquences de la crise sanitaire, mais l’évo- quelles l’école participe pour la période 2022-
lution de la situation économique dans l’année 2026. Et l’évaluation de la stratégie de re- EFFECTIF RECHERCHE
à venir reste un point d’attention.
L’année 2020 a aussi été une année de prépa-
cherche de l’ENSTA Bretagne est intéressante
dans la perspective de la préparation du COP 246
ration des dossiers d’évaluations des activités (contrat d'objectifs et de performance) 2022- PERSONNELS
de l’école par le HCERES (Haut Conseil à l’Eva- 2026, qui lie l’école à sa tutelle.
ET DOCTORANTS
luation de la Recherche et de l’Enseignement L’importante et croissante production scienti-
fique, et plusieurs réussites, jalonnent l’année
2020.
124
• L’IRDL a ainsi intégré l’institut CARNOT ARTS,
reconduit en février 2020, et qui est classé 6e
THÈSES en cours, sur 39 en termes de chiffre d’affaires.
soutenues et débutées • L’IRDL, en partenariat avec Safran Group et
Naval Group, a été l’un des 5 lauréats de l’ap-
pel à projet ANR 2020 consacré aux chaires
industrielles : le projet Self-Heating, consacré
12,4 M€
à l’étude des propriétés en fatigue des maté-
riaux et structures, est le premier projet de
DE CONTRATS ce type obtenu en région Bretagne, depuis la
création des chaires ANR en 2011.
notifiés en 2020
• Enfin, l’école a renforcé notablement son po-
sitionnement dans le domaine des activités
au profit de la défense, via le lancement de 12 Yann Doutreleau
150 nouveaux projets de recherche financés par
l’AID.
Directeur scientifique
PUBLICATIONS
et communications ENSTA
ENSTA
Bretagne
Bretagne
Rapport
Rapport
annuel 2020LES
annuel LAFORMATIONS
RECHERCHE 29
en conférences
RECHERCHE (chiffres IRDL / site ENSTA Bretagne)
67
Institut IRDL PUBLICATIONS
/ SCIENCES
de Recherche
Dupuy de Lôme
UMR CNRS 6027 53
institut Carnot ARTS MÉCANIQUES THÈSES ENCADRÉES
FICHE D'IDENTITÉ
Créé le 1er janvier 2016,
l’IRDL est un laboratoire APPROCHE 5,95 M€
d’excellence d’envergure NUMÉRIQUE DE CONTRATS
nationale et internationale
(outils d'identification,
NOTIFIÉS
en sciences mécaniques.
de post-traitement,
Fruit de la fusion de laboratoires implantation
reconnus, il fédère les équipes APPROCHE
de modèles…)
de recherche de 2 universités
THÉORIQUE PROJET SCIENTIFIQUE DE L'IRDL
et 2 grandes écoles : UBS, UBO,
ENSTA Bretagne et ENIB. (modèle ad hoc
et ingénierie Ingénierie des matériaux
C’est une unité mixte de
recherche du CNRS (UMR 6027), de modèles) et des systèmes mécaniques.
rattachée à l’INSIS. L’IRDL est apprécié pour son projet scientifique original
APPROCHE et ambitieux, le bon équilibre entre études amont et appliquées,
300 membres, EXPÉRIMENTALE les nombreuses interactions avec les entreprises et la qualité
de la formation par la recherche.
dont 120 doctorants. (à chaque échelle L’UMR est organisée en 5 Pôles Thématiques de Recherche :
Environ 200 publications son essai…) •P TR1 : Composites, nanocomposites, biocomposites.
dans des revues internationales •P TR2 : Assemblages multi-matériaux.
à comité de lecture/an. •P TR3 : Structures, fluides et interactions.
•P TR4 : Systèmes énergétiques et procédés thermiques.
Le 1er laboratoire breton
•P TR5 : Comportement et durabilité des matériaux hétérogènes.
en proportion et volume de
ENSTA Bretagne contribue principalement
thèses associant l’industrie
aux pôles 2, 3 et 5, et à moindre échelle au pôle 1.
(cf. rapport DRRT 2018 : 30 %
de doctorants sous contrat 3 axes transversaux, rattachés chacun à un domaine
CIFRE2 avec une entreprise) industriel, sont privilégiés et confèrent à l’IRDL
ENSTA Bretagne son positionnement original en France.
irdl.fr est le 2e contributeur •M
•T
ER : construction navale, offshore, EMR.
RANSPORT : automobile, aéronautique.
de l’IRDL. ” •D ÉFENSE : naval, terrestre.
30 LA RECHERCHE Rapport annuel 2020 ENSTA Bretagne
CONTACT
Sylvain CALLOCH
Professeur des universités,
Directeur adjoint de l’IRDL
sylvain.calloch@ensta-bretagne.fr TEMPS FORTS DE L’ANNÉE 2020
T. +33 (0)2 98 34 87 23
Au 1er janvier 2020, l'IRDL NOUVELLE CHAIRE INDUSTRIELLE ANR
a intégré l'institut Carnot ARTS « SELF HEATING » AVEC NAVAL GROUP
L’iC ARTS (Actions de Recherche pour la Technologie et la & SAFRAN : prédire la tenue en service des
Société) vise le développement d'une recherche de pointe systèmes aériens et navals
sur les grandes problématiques de l’industrie du futur. IC
ARTS figure parmi les premiers instituts labellisés Carnot Pilotée par l’ENSTA Bretagne (Institut de Recherche Dupuy
par le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Re- de Lôme), deux industriels majeurs et associant l’institut P’, la
cherche dès 2006 : il représente une garantie d’excellence chaire industrielle « Self Heating » a été retenue par l’Agence
scientifique et de qualité pour favoriser le développement Nationale de la Recherche (ANR).
de la recherche partenariale. • Budget total : 2 050 000€, co-financé par l’ANR (50%), Naval
Group et Safran (50%).
Inauguration d’un 2e bâtiment de recherche
• Durée : 4 ans, à partir du 1er décembre 2020
dédié aux sciences mécaniques
• Équipe dédiée : 8 thèses et 4 post-doctorats, encadrés par
Les moyens expérimentaux importants et performants ont 13 chercheurs
été amplifiés, pour la caractérisation, la sollicitation méca-
nique et de métrologie. Ceux-ci sont multiples et rassemblés • Titre : caractérisation, modélisation et prévision rapide des
sur le campus ENSTA Bretagne au sein de la plateforme tech- propriétés à la fatigue polycyclique des matériaux à partir de
nologique MASMECA. mesures thermométriques
Grâce au contrat de Plan Etat Région et à la DGA, ce second • Objectifs et méthode : mesurer la signature thermique des
bâtiment (1600 m²) et des équipements nouveaux ont été li- mécanismes d’endommagement des matériaux pour les ap-
TriboIndenteur pour essais mécaniques à l’échelle vrés début 2020. plications navales et aériennes, afin de prévoir et déterminer
nanométrique (microstructure des matériaux) de façon rapide les propriétés à la fatigue polycyclique de ces
u rez-de-chaussée, les salles sont dédiées aux essais mé-
•A matériaux.
caniques sur les phénomènes dynamiques et énergétiques,
avec des équipements comme un tube à choc, des canons La méthode « self-heating » (auto échauffement) consiste à
de Taylor et une zone pyrotechnique. observer la courbe de température d’un matériau, soumis aux
efforts répétés qui conduisent à son endommagement, dans
u 1er étage, outre les bureaux des chercheurs et doc-
•A des conditions expérimentales précises, afin d’en déduire la
torants, un ensemble de salles techniques spécialisées durée de vie et de prédire des points de fragilité. La rapidité
concernent l'étude des matériaux et assemblages à l'échelle d’étude et la précision des résultats constituent des points
de la microstructure (observation des phénomènes méca- forts pour l’industrie. `
niques et physico-chimiques°. Exemples d’équipements :
un triboindenteur (pour mesurer le niveau d’hétérogénéité • Les modèles numériques ainsi générés alimentent les codes
des propriétés mécaniques d’un matériau, à l’échelle mi- de calcul des bureaux d’étude, afin de retarder et éviter les
cro et nanométrique), un microscope électronique à ba- avaries dès la conception d’un navire, d’un sous-marin ou
layage (pour observer la réaction physique d’un matériau à d’un avion.
Chaire ANR "Self Heating" avec Naval Group et
l’échelle de l’atome), une balance DVS (pour mesurer avec
Safran : prédire la tenue en service des systèmes • La volonté des groupes Safran et Naval Group est d'étendre
mécaniques. une très haute précision la prise d’eau d’un matériau)...
cette approche scientifique à l'ensemble des matériaux utili-
+ d’infos sur les moyens expérimentaux en mécanique : sés dans leurs applications respectives et de s'intéresser aux
page 35 + masmeca.ensta-bretagne.fr paramètres jouant sur la fatigue de leurs matériaux (tempé-
rature, procédé de fabrication, nature du chargement, traite-
ments de surface, etc.).
Un second bâtiment
de 1600 m²
ENSTA Bretagne Rapport annuel 2020 LA RECHERCHE 31
RECHERCHE CONTACT
David THEVENET
david.thevenet@ensta-bretagne.fr
T. +33 (0)2 98 34 88 07
ASSEMBLAGES MULTI - MATÉRIAUX
Essais et mesures de durabilité
d'assemblages collés (cf. focus) (PTR2)
AXES DE RECHERCHE PROGRAMMES DE RECHERCHE
Le pôle thématique de recherche • Caractérisation thermique et mécanique d'assemblages
# assemblage # collage # soudage « Assemblages multi-matériaux » de l’IRDL multi-matériaux aluminium/acier pour automobiles : projet
# frittage # fabrication additive vise l’innovation dans les procédés d’assemblages, AM2 (caisse en blanc Automobile Multimatériaux Multi-pro-
cédés) ; financement BPI, PSA.
# multi-matériaux la caractérisation de leur tenue à long terme
en environnements sévères et le développement •C aractérisation et modélisation du comportement d’in-
terfaces collées de forte épaisseur et/ou en présence
de techniques hybrides.
d’adhésifs à fort allongement : projet COCOA (ThiCk BOnded
• Étudier et optimiser les procédés d’assemblage, Joint under Complex LOAding) ; financement Institut Carnot
21 PERSONNELS en assemblant des matériaux de différentes natures,
munis de nouvelles préparations de surface.
ARTS, région Bretagne et département du Finistère.
dont 10 DOCTORANTS • Instrumenter à cœur des assemblages (FGB, QRS, CIN…)
•D éveloppement d’un essai technologique en vue de vali-
der la modélisation du comportement d’un adhésif sous
et s’appuyer sur des dispositifs expérimentaux originaux ; sollicitation d’impact ; financement SAFRAN Composites.
• Développer des outils de dimensionnement des assem- Développement d’un assemblage collé structurel multi-ma-
17 PUBLICATIONS blages collés et prendre en compte les paramètres tériaux offrant une protection balistique ; financement DGA,
liés aux procédés de collage. avec 2CA.
dans des revues
• Caractériser la tenue à long terme des assemblages •M odélisation analytique du flambement plastique de
à comité de lecture en environnement sévère. coques sous pression ; financement CETIM.
• Développer des techniques hybrides (soudo-collage…) •P rojet européen « RAMSSES » : étude des liaisons compo-
pour les structures multi-matériaux, afin d’atteindre des site / acier. (cf. page 35)
performances en termes de caractéristiques mécaniques.
1 THÈSE SOUTENUE EN 2020
FOCUS • Vincent DUMONT (CIFRE Safran Reosc) : « Durabilité de
collages verre-métal pour applications optiques en environ-
DURABILITÉ DES STRUCTURES MULTI- MATÉRIAUX COLLÉES nement thermique »
POUR CAPTER LES ÉNERGIES MARINES RENOUVELABLES Cette thèse s’applique à l’ELT (extremely large telescope),
un téléscope géant inédit qui prendra place au nord du
Ce projet ANR France Energies jusqu’à 15 ans, demeure un en- innovantes. S'appuyant sur de Chili, à 3060 m d’altitude.
Marines INDUSCOL (2016-2020), jeu majeur. La fabrication de ces nombreux résultats expérimen-
associe ENSTA Bretagne, UBS,
l'Université de Nantes et Naval
structures repose sur des com-
binaisons de matériaux souvent
taux et une instrumentation du
joint de colle par différents cap-
2 NOUVELLES THÈSES
Group. assemblés par collage structu- teurs, des modèles numériques
• Thomas FKYERAT (bourses région Bretagne et Brest métro-
David Thévenet, pilote scienti- ral. L'étude a porté sur la tenue ont été développés pour prédire
pole) : « Optimisation, caractérisation et modélisation d'as-
fique et technique du projet : "La à long terme du joint de colle l'évolution de la résistance mé-
semblages hybrides composites thermoplastiques métal »
durabilité en mer des structures afin de favoriser l’introduction canique de l'assemblage collé
EMR sur des périodes allant de structures multi-matériaux dans le temps ". • Andreea Gabriela TINTATU (contrat DGA, Thales) : « Modé-
lisation simplifiée d'assemblages collés pour la caractérisa-
tion mécanique d'adhésifs et des interfaces colle-substrat
et l'analyse de leur vieillissement.»
32 LA RECHERCHE Rapport annuel 2020 ENSTA Bretagne
CONTACT RECHERCHE
Nicolas JACQUES
nicolas.jacques@ensta-bretagne.fr
T. +33 (0)2 98 34 89 36
© SOLIDSAIL
STRUCTURES, FLUIDES & INTERACTIONS
(PTR3)
AXES DE RECHERCHE 3 THÈSES SOUTENUES EN 2020
• Pierre LEGRAND (Cifre NECS) :
Les recherches portent sur les interactions « Mise en place d'une méthodologie pour la prédiction des # modélisation # simulation
fluide-structure, le comportement dynamique effets des explosions sur infrastructures du génie civil ». numérique # mécanique
des matériaux et des structures et la détonique. • Yumna QURESHI (avec HEC, Campus France) : « Dévelop-
Les applications concernent l’architecture navale, pement d'un système de capteurs sensible et robuste pour
expérimentale # matériaux
les énergies marines, la défense, l’aérospatial, ainsi surveiller la déformation des structures composites en et structures # dynamique # chocs
que l’automobile et les procédés de fabrication. temps réel. » (PTR 1 composites). # impacts # interactions fluide-structure
• Corado NINGRE (avec Univ. Alpes Grenoble) :
• Hydrodynamique navale et étude de la réponse
« Modélisation du comportement élastoplastique cyclique
de structures en interaction avec des fluides.
multiaxial par une approche multisurface dans l’espace des
• Caractérisation et modélisation de la réponse déformations ».
47 PERSONNELS
de matériaux et de structures, métalliques dont 20 DOCTORANTS
et composites, sous sollicitations dynamiques. 4 NOUVELLES THÈSES
• Étude et modélisation des phénomènes d’impacts
• Mathieu GORON (ONERA, Ifremer) : « Impacts hydrodyna-
et d’explosions en milieux complexes.
miques obliques sur mer formée ». 35 PUBLICATIONS
• Antoine POIROT (Estaca) : « Développement et modélisa-
dans des revues
PROGRAMMES DE RECHERCHE tions de structures fonctionnelles basées sur l'implémenta-
tion des mousses syntactiques piezorésistives. Application à comité de lecture
à la surveillance des structures sous choc ».
HYDRODYNAMIQUE • Agathe DE LA HOUGUE (IFREMER/Ecole Navale) : « Op-
timisation paramétrique des foils / Application à la voile
• STADINAV : Analyse probabiliste du roulis non linéaire
Olympique ». + 4 DOCTORANTS
des navires soumis à une houle irrégulière [Financement
AID, en collaboration avec l’Ecole navale]. Ce projet a
• Marion BRATEAU (CIFRE CTAI) : « Modélisation des rattachés au PTR1
couplages multiphysiques lors d’un cycle balistique
pour but de développer de nouvelles méthodes pour pré-
intérieur dans des munitions de nouvelles générations ». Composites
dire le risque de chavirement des navires.
• DIMPACT : Dimensionnement d’éoliennes flottantes prenant
en compte les impacts et le déferlement de vagues [Finan- FOCUS
cement ANR / France Energies Marines]
• OPTIFOIL : Optimisation paramétrique des foils ;
SOLID SAIL 2.0, VOILE RIGIDE 100% COMPOSITE
application à la voile Olympique [Financement Instituts Le paquebot de croisière à voile chercheurs ont modélisé leur attendues et l’ont testée sur
Carnot ARTS et MERS, avec l’Ecole navale et Ifremer] « SILENSEAS » (Chantiers de conception : ils ont conçu une un prototype à l’échelle 1:5e.
PYROTECHNIE l’Atlantique) sera tracté par chaîne de calculs tenant compte Le programme « Jibsea » prend
des voiles innovantes, rigides. du comportement au vent et le relai en 2021.
• TRIBAL : Protections balistiques en composites Avec les futurs fabricants, les des performances de traction
transparents [Financement ANR ASTRID]
• Coopérations scientifiques avec Nobel Sport, www.ensta-bretagne.fr/solid-sail-20-une-voile-rigide-100-composite
Eurenco, Livbag...
LA RECHERCHE Rapport annuel 2020 ENSTA Bretagne 33
RECHERCHE CONTACT
Sylvain CALLOCH
sylvain.calloch@ensta-bretagne.fr
T. +33 (0)2 98 34 87 23
COMPORTEMENT ET DURABILITÉ
Mesure de température lors de tests
de fatigue sur assemblages soudés. DES MATÉRIAUX HÉTÉROGÈNES (PTR5)
AXES DE RECHERCHE 5 THÈSES SOUTENUES EN 2020
Les recherches concernent le diagnostic, • Cédric BAIN (CIFRE Inorope) : « Compréhension et modéli-
# fatigue # vieillissement # tenue la mesure, la modélisation et la prévision sation des mécanismes de contact des câbles en Polyéthy-
de la santé des matériaux, des structures lène Ultra Haute Densité pour applications navales »
en fatigue # modélisation # essais
et des systèmes électromécaniques. • Loïc CARTERON (CIFRE Naval Group) : « De l'apport des
mesures de champs de température sous sollicitations cycli-
• Fatigue et auto-échauffement des matériaux et des
ques pour la caractérisation et la modélisation des propriétés
structures (métaux, composites et matériaux organiques).
en fatigue des assemblages soudés »
28 PERSONNELS • Comportement et fatigue des matériaux actifs • Yoan CHEVILLOTE (avec France Energies Marines et Ifre-
dont 19 DOCTORANTS (matériaux piézo-électriques ou à mémoire de forme). mer) : « Caractérisation du comportement mécanique à long
• Vieillissement thermique et marin des matériaux terme et durabilité de câbles d'ancrage en polyamide pour
organiques. éoliennes flottantes (Energies Marines Renouvelables) »
• Comportement non-linéaire des matériaux hétérogènes. • Prashant SANTHARAM (CIFRE Vibracoustic) : « Investiga-
15 PUBLICATIONS Tout en répondant à des questions scientifiques tion thermomécanique pour le dimensionnement en fatigue
dans des revues fondamentales, ces recherches appliquées des pièces thermoplastiques renforcées de fibres de verre
courtes pour applications automobiles »
à comité de lecture sont conduites avec les industriels européens,
• Vincent ROUE (CIFRE Safran Aircraft Engines) : « Détermi-
de nombreux secteurs, en particulier l’automobile,
l’aéronautique, l’énergie ou les fournisseurs de matériaux. nation rapide des propriétés en fatigue à grand nombre de
cycles à partir d'essais d'auto-échauffement sous sollicita-
tions cycliques : application aux alliages métalliques pour des
turboréacteurs aéronautiques. »
FOCUS
6 NOUVELLES THÈSES
PRENDRE LA TEMPÉRATURE DES NAVIRES
• Vanessa KWIATKOWSKI (CIFRE Safran Landing Systems,
POUR PRÉVOIR LEUR DURÉE DE VIE chaire « self-heating ») : « Fatigue de composites ther-
Depuis 15 ans, avec moins avaries dès la conception. Ces Pour cela, des essais en labora- moplastique à fibres courtes pour applications aéronautiques
d’échantillons, moins de temps structures en acier complexes toire reproduisent les efforts su- sous sollicitations complexes de compression »
et plus de précision, les essais et imposantes, sont assemblées bis en mer par les pièces : des ef- • Ewann GAUTIER (contrat AMERICO) : « Approche simplifiée
d’auto-échauffement accélèrent principalement par soudage. En forts faibles mais répétés un très
la connaissance du comporte- mer, les soudures sont très sou- grand nombre de fois, qui gé- pour le calcul de durée de vie en fatigue sous chargement
ment en service des matériaux vent le point faible où s’amorcent nèrent une fatigue caractérisée cyclique complexe dans une zone de plasticité confinée »
et des assemblages, pour les ap- les fissures. Le défi des ingé- par une hausse de température. • Corentin GUELLEC (CIFRE Naval Group) : « Durée de vie en
plications navales, terrestres et nieurs consiste à concevoir les Ces mesures d’auto-échauffe- fatigue à grand nombre de cycles des arbres de transmission
aériennes. coques de navires en garan- ment sont ensuite analysées et pour applications navales »
Loïc Carteron, doctorant : “Nous tissant une durée de vie la plus permettent de prédire la durée
longue possible. Nous fournis- de vie en service.” • Enora BELLEC (CIFRE Groupe PSA, OpenLab "Computatio-
analysons les courbes de tem-
pérature de pièces, pour repérer sons ces modèles de prédiction. nal Mechanics") : « Spectres de chargement pour le dimen-
les points de fragilité et éviter les sionnement mécanique d’un véhicule automobile »
• Antoine LE PALABE (bourse région, UBS) : « Contraintes
résiduelles et fatigue des composites - Application au nau-
tisme de compétition »
34 LA RECHERCHE Rapport annuel 2020 ENSTA Bretagne
• Laure CIVIER (bourse FEM) : «Surveillance des lignes d’an-
crage en polyamide pour éoliennes offshore.»
CONTACT RECHERCHE
Cédric DOUDARD
cedric.doudard@ensta-bretagne.fr
T. +33 (0)2 98 34 89 27
LABORATOIRE COMMUN GUSTAVE ZÉDÉ
(NAVAL GROUP, ENSTA BRETAGNE)
PROJET EUROPÉEN « RAMSSES » HELICE CREUSE ISSUE DE FABRICATION
DE NAVIRE DU FUTUR ADDITIVE METALLIQUE
La fabrication additive pourrait remplacer les procédés
actuels (fonderie) de production d’hélices marines. Une pale # valorisation # transfert
« RAMSSES » vise à améliorer la durée de vie des struc- creuse issue de la fabrication additive métallique, produite # modélisation # caractérisation
tures navales tout en réduisant leur empreinte environ- par Naval Group et l’Ecole Centrale de Nantes, a été testée à # fatigue # matériaux # assemblages
nementale. Cela passe par l’intégration de matériaux per- l’ENSTA Bretagne.
# fabrication additive # acier
mettant l'allégement et l’amélioration des performances Le procédé d’impression 3D métallique permet des géo- # composites # naval
mécaniques des navires. métries innovantes mais soulève aussi de nouvelles ques-
Les équipes mènent une recherche expérimentale tions mécaniques. La surface brute complexe fait apparaître
et de modélisation sur des problématiques liées les couches de matière déposées et l’historique thermique
à la résistance et à la durabilité des matériaux utilisés de ces pièces induit également de nouvelles propriétés. Des
dans l’industrie navale militaire. essais et des modèles inédits sont donc nécessaires pour
prendre en compte ces caractéristiques dans le dimension-
• 36 partenaires de 12 pays
nement de l’hélice.
• 13,5 M€ de budget global sur 4 ans
LABCOM "GUSTAVE ZEDE"
• 13 axes de recherche, dont 2 sont portés Vidéo : youtu.be/5FHejypT1SA
• Créé en 2015 à l'ENSTA Bretagne,
par ENSTA Bretagne et Naval Group
il s'appuie sur l'Institut de Re-
MODÉLISATIONS & ESSAIS cherche Dupuy de Lôme (UMR
UTILISATION DE COMPOSITES CNRS).
POUR LES SUPERSTRUCTURES • Ces structures ont été modélisées, en tenant compte de • Ce dispositif conjoint de R&D
la complexité des matériaux et des chargements cycli- permet de développer des outils
Associant également le Bureau Veritas, ce sujet a pour objec- ques répétés qu’elles subiront.
tif d’alléger les parties situées au-dessus du pont du navire, innovants d'aide au dimension-
• Des essais ont ensuite été réalisés sur la plateforme nement des structures navales
en remplaçant les parois en acier par des parois composites.
multiaxiale*, en reproduisant les chargements réels. sous sollicitations extrêmes.
L’utilisation de nouveaux matériaux questionne sur la résis-
Les mesures au cœur des panneaux composites et les • Les recherches, expérimentales
tance mécanique et la durabilité des assemblages mixtes
observations en surface de la pale ont révélé les zones et de modélisation, visent la pré-
composite/acier.
et les conditions d’apparition des premiers défauts, va- vision de la tenue en fatigue.
Des éprouvettes en forme de Té, représentatives d’une liai- lidant la pertinence des modèles numériques de prévi-
son pont/superstructures, composées d’une semelle en acier sion, dont disposeront les industriels. • Différents programmes de re-
et d’un panneau en composite ont été réalisées par Naval cherche sont menés : FRAPAN,
Group. Différentes liaisons aciers/composites ont ainsi pu INCOLA, AMERICO, RAMSSES...
être testées à l’ENSTA Bretagne : rivetage, collage ou encore
assemblage mixte. + d'infos :
www.ensta-bretagne.fr/labora-
Vidéo : youtu.be/EjHatFx0BW4 toire-commun-gustave-zede
* La plateforme multiaxiale est unique en Europe. C’est l’un des plus impressionnants moyens expérimentaux qui composent LA RECHERCHE Rapport annuel 2020 ENSTA Bretagne 35
l’imposante plateforme technologique MASMECA, située à l’ENSTA Bretagne. + d’infos : masmeca.ensta-bretagne.fr
RECHERCHE (chiffres Lab-STICC / site ENSTA Bretagne)
75
Laboratoire des Sciences
et Techniques de LABORATOIRE PUBLICATIONS
LAB - STICC
l’Information, de
la Communication et
de la Connaissance 54
THÈSES ENCADRÉES
UMR CNRS 6285
FICHE D'IDENTITÉ
Le Lab-STICC est un laboratoire 6,225 M€
d’excellence multidisciplinaire, ENSTA Bretagne DE CONTRATS
créé en 2008. est le 3e contributeur NOTIFIÉS
Sous la cotutelle du CNRS du Lab-STICC. ”
et de 5 établissements
bretons, il fédère les équipes
de recherche en sciences PROJET SCIENTIFIQUE DU LAB-STICC
et technologies de l’information
et de la communication
de 3 écoles d’ingénieurs Du capteur à la connaissance :
et 2 universités : IMT Atlantique,
ENSTA Bretagne, ENIB,
communiquer et décider.
Pôle de recherche fondamentale et appliquée, en forte interaction
UBO et UBS.
avec son environnement socio-économique, le Lab-STICC
Unité mixte de recherche 6285 regroupe de multiples compétences de très haut niveau
du CNRS, le laboratoire sur les systèmes numériques et communicants.
est rattaché à l’INS2I en tant Son excellence et son importante production scientifique
qu’institut principal et à l’INSIS lui confèrent une solide visibilité internationale.
en tant qu’institut secondaire. Le laboratoire est organisé en plusieurs équipes disciplinaires
inter-établissements.
577 membres,
dont 206 doctorants. Des programmes transverses répondent à des défis sociétaux
fortement interdisciplinaires, tels que :
Environ 500 publications /an. • les dispositifs d’assistance aux personnes dépendantes.
• la cybersécurité et la cyberdéfense.
www.labsticc.fr • le domaine STIC et Mer.
• les nouveaux modes de représentation et de traitement
de l’information pour l’intelligence artificielle.
• les systèmes de drones.
36 LA RECHERCHE Rapport annuel 2020 ENSTA BretagneRECHERCHE
TEMPS FORTS DE L’ANNÉE 2020
COLLABORATION FRUCTUEUSE AVEC L’AUSTRALIE
Benoît Clément, enseignant-chercheur en Quelles étaient tes activités à Flinders university ?
automatique à l’ENSTA Bretagne, est aussi « Outre les façons de travailler très différentes que j’ai
devenu professeur associé de l'Université de expérimentées en profondeur et que je pourrai parta-
Flinders, après un séjour de recherche de 8 ger avec nos étudiants, mon activité était dédiée à la
mois dans cette université australienne. recherche en robotique sous-marine. Celle-ci est me-
née conjointement avec des étudiants de Flinders qui De gauche à droite : Karl Sammut (Flinders University)
Benoit, comment s'est présentée cette mobilité ?
sont venus en France, à l’ENSTA Bretagne (laboratoire et Benoît Clément (ENSTA Bretagne & Flinders University)
« Tout commence par les visites des partenaires aus- Lab-STICC), dans le cadre des bourses Nicolas Baudin.
traliens à l’ENSTA Bretagne, en particulier celles de À leur retour en Australie, nous avons pu continuer les
Tony Kiriakou et Karl Sammut de Flinders University. recherches sur les outils de simulation pour la com-
Karl et moi avons des parcours scientifiques très simi- mande des systèmes autonomes marins. »
laires et avons immédiatement identifié des sujets de
Que retiendras-tu ? Création du Groupement d'Intérêt Scientifique
recherche à développer ensemble. CORMORANT* par Thales et les partenaires
« Il n’a pas été facile de convaincre ma famille de ne
En parallèle, j’ai conduit la construction d’un labora- académiques de Bretagne occidentale.
pas rester en Australie !... Et scientifiquement, les fruc-
toire commun entre l’ENSTA Bretagne, Naval Group et
tueux échanges se poursuivent malgré la distance. Un 9 décembre 2020
Flinders University, portant sur les navires autonomes.
mode d’organisation différent, une autre logique et
Avec l’enthousiasme général de ma famille, il ne res- C'est le 2e GIS créé par Thales en France.
façon de penser font aussi progresser les idées et la
tait plus qu’à mettre en œuvre la mobilité. Ce dispositif régional unique, à portée nationale et internatio-
perception du monde. Ce séjour était totalement dé-
La DGA, la Région Bretagne et l’ENSTA Bretagne m’ont dié à mes recherches, cela m'a permis de progres- nale, vise une coopération forte entre tous les acteurs de la
aidé à réaliser ce voyage sereinement. Du côté aus- ser sur les liens qui existent entre l'automatique, recherche de l'ouest breton pour accélérer l'innovation dans
tralien, Flinders University a mis à ma disposition de le machine learning (IA) et l'optimisation. De nou- 3 domaines :
superbes outils de travail. L'aide de Tony et Karl a aus- veaux sujets de recherche vont émerger avec Flinders • capteurs et traitements intelligents
si été précieuse. University, en GNC (Guidage, Navigation et Controle),
• interaction homme-système et facteurs humaines
classification d'objets ou cybersécurité… »
• l'autonomie des systèmes maritimes
Les chercheurs du CNRS, de l'ENSTA Bretagne, d'IMT Atlan-
PROJET
"MÉDITERRANÉE"
ÉQUIPES SCIENTIFIQUES tique, de l'ENIB, de l'UBO, de l'UBS (qui forment le laboratoire
Lab-Sticc) avec ceux de l'Ecole navale, de l'ISEN et de Thales
Le 29 sept. 2020, le AUXQUELLES CONTRIBUE constituent un pôle d'expertise de rang mondial pour des
directeur de l'ENS-
TA Bretagne a signé ENSTA BRETAGNE programmes de drones marins ou de guerre électronique.
Les coopérations internationales à la clé sont fortement
une convention de tournées vers l'Asie et l'Australie.
partenariat avec Les équipes ENSTA Bretagne couvrent les 3 pôles
la Fondation Van scientifiques du Lab-STICC et contribuent à 6 des 11 Laboratoire commun "SENI" avec Naval Group
Allen (Université de équipes scientifiques et à 5 des 6 domaines trans- sur les systèmes Embarqués Navals Intelligents.
Montpellier) en pré- verses. Les travaux engagés concernent les systèmes d'acquisition
sence d'Annick Gi- d'informations sur l'environnement ou le fonctionnement
rardin, ministre de TOMS : Traitements, Observations et Méthodes
Statistiques (équipe "MATRIX" à partir de 2021). d'un bâtiment, ainsi que la mise en œuvre des processus de
la Mer. Les travaux décision et d'action à bord.
de recherche portent sur l'amélioration des modèles PRASYS : Perception, Robotics, Autonomous SYStems (pôle
"IA et Océan" et équipe "MATRIX" à partir de 2021). La chaire de Cyberdéfense
météorologiques de prévision d'épisodes cévenols
(fortes précipitations). COM : Communication digitale (équipe "SI3" des systèmes navals
à partir de 2021).
Pierre Bosser, enseignant-chercheur pilote du projet : Soutenue par la Marine Nationale, la région Bretagne et
MOCS : Méthodes, Outils, Circuits et Systèmes le Pôle d’excellence cyber, la chaire cible la protection des
« Une thèse a débuté en décembre 2020. Elle vise à (pôle "SHARP" à partir de 2021).
améliorer les méthodes d'analyse des signaux GNSS équipements numériques et la détection des attaques cyber
(GPS, Galileo, Glonass) mesurés par des antennes em- PIM : Propagation et Interactions Multi-échelle. dans les systèmes maritimes. 10 thèses sont menées,
barquées en mer » . pilotées par les 5 partenaires (École navale,
A partir de 2021, le Lab-STICC se réorganise en 6 nou- IMT Atlantique, Naval Group, Thales, et ENSTA Bretagne).
veaux pôles, incluant 17 nouvelles équipes.
* CORMORANT pour "Collaboration for Research regarding Maritime technologies, ENSTA Bretagne Rapport annuel LA RECHERCHE 37
for Observation, security, and suRveillANce with Thales"RECHERCHE CONTACT
Angélique DRÉMEAU
angelique.dremeau@ensta-bretagne.fr
T. +33 (0)2 98 34 89 71
TRAITEMENTS, OBSERVATIONS
ET MÉTHODES STATISTIQUES
Image SAR du détroit de Messine, prise le 26 octobre
1995 par le satellite ERS-1 (ESA)
AXES DE RECHERCHE PROGRAMMES DE RECHERCHE
› EN TRAITEMENT DU SIGNAL
Cette équipe du Lab-STICC contribue ET INTELLIGENCE ARTIFICIELLE
# environnement marin # imagerie sur des aspects méthodologiques et pratiques • Apprentissage profond et observation de l'environnement
radar (SAR/ISAR) # bioacoustique au traitement statistique du signal et des images, marin : détection et reconnaissance d’objets multiples sur
sous-marine # acoustique passive dans un contexte sous-marin et aérien. fonds variables par apprentissage profond (avec IRISA, UBO,
UMR AMURE, MBDA) ; apprentissage profond probabiliste
# machine learning # apprentissage • Développement de méthodes d’estimation,
de détection statistiques et de représentation guidé par la physique pour l’acoustique sous-marine (finan-
profond # data science # big data cements DGA/AID).
des signaux (acoustiques et électromagnétiques).
# reconnaissance de cibles •D
rones et traitement du signal : analyse numérique de
• Monitoring de l’environnement sous-marin : localisation de
# fusion # aide à la décision sources acoustiques, caractérisation du milieu, de la nature signaux de drones (FEDER).
et de l’évolution des fonds, détection et reconnaissances • Traitement de données acoustiques en vue de la caracté-
d’objets, bathymétrie, étude de ressources halieutiques. risation de l’environnement marin ; étude des grandeurs
10 ARTICLES • Télédétection spatiale et aéroportée : estimation physiques pertinentes pour l’apprentissage automatique
dans des actes spatio-temporelle de champs géophysiques en acoustique sous-marine et environnement fluctuant
de conférences et de dynamiques écologiques ; détection (financements DGA/AID).
internationales et reconnaissance d’objets (navires, avions…) ; › EN BIO-ACOUSTIQUE ET ÉTUDE DE L'ENVIRONNEMENT
surveillance de zones d’intérêt (pollutions…). •C
ontrat avec l’agence de la biodiversité pour le suivi
par acoustique passive des cétacés dans le second volet
17 PERSONNELS FOCUS de la DCSMM (directive cadre stratégique pour le milieu
marin établie par les membres de l’Union européenne).
dont 10 DOCTORANTS FLUCTUATIONS OCÉANIQUES •O
SMOSE (open science meets ocean sounds explorer) :
projet collaboratif en acoustique sous-marine
L'océan est le théâtre de bustes à ces fluctuations,
pour l’observation des océans (avec IMT Atlantique, IUEM,
nombreux phénomènes exigeant d'aller de la des-
Woods Hole Oceanographic Institution).
10 PUBLICATIONS physiques aléatoires et cription des phénomènes
et 10 articles en d’origine méconnue, pou- océanographiques à la
4 THÈSES SOUTENUES EN 2020
conférences vant altérer la façon dont
l’onde acoustique s’y pro-
maîtrise d'outils algorith-
miques probabilistes, en
internationales page et mettre en échec passant par la modéli- • Guillaume BEAUMONT (contrat DGA) : « Traitements cor-
les approches classiques sation de la propagation rectifs des effets de décohérence induits par les fluctuations
APPLICATIONS de localisation de sources acoustique en milieu aléa- du milieu de propagation ».
acoustiques. L'ENSTA Bre- toire. Le Shom et Thales • Maëlle TORTEROTOT (bourse région) : « Traitement et analyse
tagne et DGA Techniques rejoignent ces recherches, de signaux bioacoustiques dans l'océan indien austral ».
La bioacoustrique sous-marine,
Navales développent de en co-encadrant une thèse • Paul NGUYEN HONG DUC (bourse DGA) : « Development of
l’étude des environnements
nouveaux traitements ro- à partir de janvier 2021. artificial intelligence methods for marine mammal detection
et la défense (acoustique
and classification of underwater sounds in a weak supervi-
sous-marine et radar).
sion (but) Big Data-Expert context ».
• Antoine D'ACREMONT (CIFRE MBDA) : « Reconnaissance et
identification de cibles en imagerie infrarouge par apprentis-
sage profond ».
38 LA RECHERCHE Rapport annuel ENSTA BretagneCONTACT RECHERCHE
Isabelle QUIDU
isabelle.quidu@ensta-bretagne.fr
T. +33 (0)2 98 34 89 21
PERCEPTION, ROBOTIQUE
ET SYSTÈMES AUTONOMES
Drones d'observation marin et sous-marin pour la
cartographie autonome du lac de Guerlédan.
AXES DE RECHERCHE 1 THÈSE SOUTENUE EN 2020
Un système autonome de perception doit simultanément
analyser les données acquises sur son environnement • Charles COQUET (CIFRE Thales) : « Recherche multi-agents
proche et organiser de façon autonome sa mission, d'une source par mesure d'une grandeur scalaire associée ». # robotique mobile
en termes de pilotage et de navigation. L’interaction # système autonome # localisation
robot-environnement se fait via les capteurs. 2 NOUVELLES THÈSES # perception # contrôle
› AXE 1 « ACTION AUTONOME »
En utilisant les résultats de la perception, le système doit • Nathan FOURNIOL (région et Thales) : « Communication
raisonner sur les actions à conduire pour réaliser sa mission avec relais intermédiaires navals autonomes (CORINA) ».
selon certains critères comme l'efficacité, la sécurité, • Mohamed Ali GHANNAMI (en co-tutelle avec l'Univ. Laval
la rapidité ou encore la consommation énergétique. à Québec, bourse IFQM/région Bretagne) : « Inférence 29 PERSONNELS
statistique de la hauteur de la colonne d’eau par analyse
› AXE 2 « PERCEPTION AUTONOME »
radiométrique et géométrique d’images spectrales ».
dont 14 DOCTORANTS
Le système essaie de comprendre ses observations
et d'élaborer une représentation pertinente, non seulement
de l'état actuel de l'environnement, mais aussi FOCUS
de son incertitude. 10 PUBLICATIONS
UNE EXPERTISE UNIQUE 2 chapitres d’ouvrage
PROGRAMMES DE RECHERCHE EN ROBOTIQUE SOUS -MARINE et 9 communications
CONNAISSANCE ET DESCRIPTION
Depuis septembre 2020,
Simon Rohou, ensei-
resse aux défis de la robo-
tique sous-marine, mobile en conférence
DE L’ENVIRONNEMENT MARIN gnant-chercheur en ro- et autonome : la localisa-
botique autonome, anime tion, le contrôle, la coordi-
• Projets menés avec le Shom : améliorer la connaissance de l’axe « Robotique marine et nation des robots sont des APPLICATIONS
la mesure des courants de surface par radar HF ; modéliser sous-marine » du Groupe enjeux particulièrement
la bathymétrie par inversion radiative d'images multispec- de Recherche (GdR) Robo- complexes à relever en en- Défense et sécurité, archéologie
trales ; étude et simulation de navigation précise des AUV tique, créé par le CNRS : « vironnement marin (pas/
Le but est de développer les peu de visibilité, pas de GPS sous-marine, intervention
en hydrographie (Navidro). échanges entre les acteurs pour se positionner…). en environnement hostile.
• Projets DGA : projet Rapid sur la navigation autonome par du domaine et de stimu- L’équipe conçoit ces robots
reconnaissance visuelle et acoustique pour la relocalisation ler les collaborations dans et crée leur intelligence em-
la communauté française. barquée grâce aux compé-
(NARVAL) ; transformation de drones sous-marins exis- Les thématiques sont très tences pluridisciplinaires
tants en objets connectés aptes à conduire sur une grande variées, telles que l’explo- qui sont toutes réunies
échelle des missions d’observation et d’évaluation du milieu ration de lacs souterrains, sur le campus : physique
subaquatique (PROTEUS). le développement de ro- de l’environnement marin,
bots serpentiformes inspi- capteurs, conception de
OCÉAN ET ATMOSPHÈRE rés du vivant, la recherche plateformes mobiles, pro-
d’épaves, ou encore la grammation, algorithmes
• Projet financé par l’INSU (CNRS) dans le cadre du
collaboration de planeurs de localisation et de com-
programme Océan-Atmosphère et l’étude “Les enveloppes sous-marins et la cartogra- mande.
fluides et l’environnement” (LEFE) : l’équipe a lancé le phie des fonds marins. »
projet “GEMMOC” sur le GNSS Embarqué en Mer pour la L'ENSTA Bretagne s’inté-
Météorologie et la Climatologie.
ENSTA Bretagne Rapport annuel LA RECHERCHE 39RECHERCHE CONTACT
Ali MANSOUR
ali.mansour@ensta-bretagne.fr
T. +33 (0)2 98 34 87 88
COMMUNICATION NUMÉRIQUE
AXES DE RECHERCHE PROGRAMMES DE RECHERCHE
L’équipe s’intéresse aux méthodes statistiques › TÉLÉCOMMUNICATIONS
# séparation aveugle de sources et aux algorithmes de traitement de signal, •E
n estimant les caractéristiques du canal de transmission
# statistiques d'ordres supérieures en se focalisant sur les systèmes d’antenne pour mieux transmettre et protéger l'information.
# traitement du signal # robotique et la miniaturisation des circuits électroniques.
•T
héorie des jeux pour développer des protocoles
# télécommunications pour une radio cognitive tactique.
# guerre électronique FOCUS •S
mart Antenna & Beamforming (Formation de voies) :
# radio cognitive # biomédical l'antenne doit s'adapter automatiquement
LIAISON ET INTERACTIONS à son environnement.
AIR- SOL POUR DES AÉRONEFS • Internet des objets et problèmes de réseaux
EN ALTITUDE FAIBLE sans fil liés à la coexistence des communications
20 PERSONNELS ›P
rojet AID
machine-to-machine (M2M) et human-to-human (H2H).
dont 12 DOCTORANTS ›A
PPLICATIONS MÉDICALES
Il s’agit de modéliser les interactions électromagnétiques (avec l’hôpital des armées et le CHRU de Brest)
entre une station au sol et un aéronef (avion ou drone)
volant en basse altitude en prenant en compte le relief et •A
cquisition et traitement des électrocardiogrammes
d’un fœtus et de sa mère à l’aide de capteurs sans fil.
9 PUBLICATIONS plus généralement les irrégularités du sol pour différents
contextes (montagnes, zones boisées, milieux urbains, •C
aractérisation et classification de thrombose
dans des revues etc.). Cette modélisation doit permettre d’évaluer la qua- veineuse profonde (caillot sanguin).
à comité de lecture lité de la communication air-sol sur des systèmes aéro- •U
tilisation des signaux EEG (électroencéphalographie)
et 1 communication en nautiques en phase d’atterrissage ou de décollage ou en
opération à longue distance.
et EMG (électromyogramme) pour contrôler
une chaise roulante par une personne paraplégique.
conférence
•U
tilisation des signaux EOG (électro-oculographie)
pour actionner et surfer sur une page web
4 THÈSES SOUTENUES EN 2020 par une personne paralysée : réaliser un capteur ECG
APPLICATIONS sans fil et un simulateur pour la faculté de médecine.
• Mahmoud AL MASRI (bourse du Liban, avec l’UL : Université
Télécommunications, guerre
électronique, robotique,
Libanaise) : « Théorie des jeux pour les communications mi-
litaires tactiques ».
2 NOUVELLES THÈSES
systèmes embarqués, internet • Jean-Marie KADJO (bourse de Côte d’Ivoire) : « Analyse
des objets, biomédical... Spectrale et Temporelle des Signaux de Communications • Aurélien OLIVIER (CHRU de Brest, ENSTA Bretagne) :
Numériques et Applications en Radio Cognitive ». « Deep learning et méthodes pour la caractérisation
d'une thrombose veineuse profonde par échographie
• Michel Ghattas AKKAD (bourse du Liban, université de Bala-
et élastographie ».
mand) : « Optimisation et implémentation des algorithmes de
formation des voies sur des systèmes embarqués ». • David ABEZA (ENSTA Bretagne, Ecole Navale) :
« Renforcement de la sécurité de la couche physique
me Moawad AZZA (AAMSET, Egypte) : « Approches renfor-
•M
d'un réseau sans fil par traitement avancé des signaux ».
cées de la détection du spectre dans le contexte de la radio
40 LA RECHERCHE Rapport annuel ENSTA Bretagne cognitive ».Vous pouvez aussi lire
