Expert en design des matériaux et des structures (MS)

Le métier d’Expert en Design des Matériaux et des Structures (MS) s’exerce principalement dans les secteurs de l’aéronautique, de l’automobile, de l’énergie, du spatial et de la production des matériaux. Il consiste à concevoir, analyser, tester et optimiser des matériaux et des structures afin d’en garantir la fiabilité, la performance et la durabilité. L’Expert en Design des Matériaux et des Structures (MS) joue un rôle clé dans l’innovation industrielle en intégrant des matériaux innovants, des approches numériques avancées (modélisation, simulation, intelligence artificielle) et des procédés de fabrication optimisés. Sa capacité à comprendre et maîtriser à la fois les aspects mécaniques et matériaux lui permet d’intervenir à toutes les étapes du développement de structures complexes.

L’expert possède une maîtrise approfondie de la mécanique des matériaux et de la métallurgie, lui permettant d’évaluer les propriétés physiques et mécaniques des alliages métalliques et ou polymères. Il est capable d’interpréter les phénomènes d’élasticité, de plasticité, de rupture, de fatigue ou encore de fluage afin d’anticiper les comportements des matériaux sous diverses sollicitations. Grâce à son expertise en caractérisation, il exploite des bases de données techniques et des outils d’intelligence artificielle pour sélectionner les matériaux les plus adaptés aux exigences industrielles. Il utilise des logiciels de simulation numérique et des jumeaux numériques afin de prédire le comportement des matériaux en conditions réelles et d’optimiser leur utilisation dans des applications critiques ;  L’expert en Design des Matériaux et des Structures est capable de concevoir des systèmes performants en intégrant les contraintes mécaniques et métallurgiques dès la phase de conception. Grâce à sa maîtrise des méthodes numériques avancées, il réalise des simulations multi-échelles par éléments finis (EF) en linéaire et non linéaire pour modéliser le comportement des structures (homogènes ou hétérogènes) soumises à diverses sollicitations, ce qui permet de pratiquer une simulation numérique informée par la microstructure et les phénomènes qui opèrent à différentes échelles ;  L’expert est en mesure de concevoir et de réaliser des essais mécaniques (traction, compression, fatigue, fluage, fissuration, fretting, etc.) afin d’évaluer la résistance et la durabilité des matériaux et des structures. Il sait utiliser des techniques avancées de caractérisation, notamment la microscopie électronique à balayage (MEB), la diffraction des rayons X (DRX) ou encore l’analyse par microsonde, afin d’étudier la microstructure des alliages métalliques et d’en déduire leurs propriétés mécaniques. En croisant les résultats expérimentaux avec les modèles de simulation, il affine leurs prédictions et ajuste les paramètres métallurgiques pour améliorer les performances des matériaux. L’intégration de l’intelligence artificielle lui permet d’exploiter les données d’essais de manière plus efficace, facilitant l’analyse et la prise de décision.  L’expert en Design des Matériaux et des Structures analyse et améliorent les procédés de fabrication et d’assemblage afin d’optimiser la qualité, la performance et la durabilité des composants industriels. Il exploite les principes de la métallurgie et de la mécanique des matériaux pour ajuster les paramètres des procédés tels que la fabrication additive ou encore les traitements thermiques et thermochimiques.

• Définir les essais de caractérisation microstructurale, mécanique, thermique et physico-chimique des matériaux afin de déterminer les propriétés fondamentales.
• Mettre en œuvre des protocoles expérimentaux avancés afin d’obtenir des résultats de comportement fiables et reproductibles.
• Analyser les résultats de caractérisation pour en extraire les paramètres déterminants du comportement des matériaux.
• Élaborer des recommandations techniques répondant aux spécifications fonctionnelles en vue d’orienter la sélection ou la conception de matériaux.
• Identifier les propriétés cibles (métallurgiques, mécaniques, thermiques et environnementales) attendues à partir de l'analyse du cahier des charges afin de répondre aux besoins fonctionnels formulés.
• Traduire les besoins fonctionnels identifiés en exigences techniques mesurables en vue d’orienter le choix ou le développement de matériaux.
• Exploiter les données bibliographiques et logiciels spécialisés afin d’identifier configurations les plus adaptés aux contraintes fonctionnelles.
• Mettre en œuvre des approches de conception intégrée pour développer des solutions matériaux innovantes conformes aux objectifs du projet.
• Développer des modules informatiques (Python/Octave) de résolution de systèmes ou d'automatisation des flux de travail afin d'accélérer le traitement des données et accroître la productivité de calcul et de post-traitement.
• Évaluer la robustesse et la qualité du code développé en s'appuyant sur des tests itératifs et de validation et en mettant en œuvre les ajustements ou optimisations nécessaires afin de garantir la fiabilité, la stabilité et la reproductibilité des résultats produits.
• Définir les outils numériques et les méthodes de calculs adaptées aux exigences du projet (matériaux utilisés, types de sollicitations appliquées) afin de garantir une représentation fidèle des phénomènes physiques étudiés.
• Construire des modèles éléments finis 2D ou 3D multi-physiques et/ou multi-échelles en vue de représenter fidèlement le comportement ou l’endommagement des matériaux, composants ou systèmes complexes.
• Paramétrer le modèle numérique (géométrie, maillage, propriétés, conditions aux limites) en vue d’assurer la convergence et la reproductibilité des simulations.
• Exécuter des simulations paramétriques en vue de produire des indicateurs de performance à des fins d’optimisation.
• Caractériser le comportement de la structure ou des matériaux en contextes variés en analysant les résultats de simulation pour formuler des conclusions techniques exploitables.
• Corréler les résultats de simulation avec les données expérimentales recueillies afin de valider la modélisation.
• Améliorer la précision et la capacité prédictive des modèles numériques pour fiabiliser le processus de prise de décision stratégique.
• Analyser les besoins en matériaux et structures exprimés dans le cahier des charges afin d’identifier les exigences techniques, fonctionnelles et normatives.
• Formaliser les spécifications matériaux, procédés et de dimensionnement à partir des exigences identifiées dans le but de guider les choix techniques et les activités de validation.
• Assurer une veille technique, normative et environnementale appliquée au domaine de la conception des matériaux et des structures afin d'identifier des leviers durables d'innovation et de développement industriel.
• Évaluer la valeur ajoutée d'une solution technique en termes de performance et de faisabilité technique et opérationnelle afin d'accompagner la prise de décision technique et stratégique.
• Adapter les solutions matériaux et structures au contexte d'implantation industrielle du projet afin d'optimiser leur déploiement et leur performance technique.
• Élaborer des recommandations techniques et opérationnelles argumentées relatives à l'intégration industrielle des solutions retenues afin d'accompagner la prise de décision et de faciliter leur mise en œuvre dans le cadre projet.
• Réaliser une veille bibliographique structurée afin d’identifier les opportunités d’innovation et de prévenir les risques techniques dans le cadre d’un projet de recherche et développement.
• Alimenter la stratégie d'innovation en mécanique et matériaux à partir de l'exploitation des résultats de l'activité de veille afin de proposer des orientations stratégiques ou des pistes de recherche cohérentes avec les objectifs du projet.
• Piloter les différentes phases de mise en œuvre du projet de recherche et développement afin de garantir l’atteinte des objectifs scientifiques, techniques et industriels.
• Coordonner les activités des équipes techniques pluridisciplinaires en veillant à la prise en compte des besoins spécifiques des personnes en situation de handicap afin d’assurer la cohérence des travaux et le respect des échéances fixées.
• Suivre l’avancement du projet de recherche et développement en cohérence avec les objectifs définis dans le respect des contraintes organisationnelles et budgétaires préétablies afin d’identifier les écarts et proposer les actions correctives nécessaires.

Secteurs d’activités :

Les experts en Design des Matériaux et des Structures (MS) exercent leurs activités dans plusieurs secteurs industriels stratégiques où la maîtrise des matériaux et des structures est essentielle. Les secteurs concernés sont :

• Aéronautique et spatial
• Automobile et transports
• Énergie (nucléaire, éolien, solaire, pétrole & gaz, H2 )
• Défense et armement
• Construction navale
• Métallurgie et industrie manufacturière
• Industrie de la santé et biomatériaux
• BTP et infrastructures
• Technologies du numérique et jumeaux numériques

Type d'emplois accessibles :

• Ingénieur en mécanique des structures
• Ingénieur en simulation numérique
• Ingénieur matériaux et procédés
• Ingénieur d’études mécaniques
• Ingénieur en développement de matériaux
• Ingénieur en simulation des procédés
• Ingénieur procédés de production – métallurgie
• Ingénieur en mécanique et développement structures aéronautiques
• Ingénieur de recherche intégrité des structures
• Ingénieur en R&D matériaux et structures
• Ingénieur en R&D matériaux
• Ingénieur en gestion du cycle de vie des structures
• Ingénieur qualité et fiabilité