Les Laboratoires Communs
SMART FACET
Laboratoire commun entre l’Institut FOTON et l’entreprise 3SP.
Mots-clés : couches miroir ; Diodes laser ; facette émissive ; puissance optique ; traitement de passivation
L’association du laboratoire Institut FOTON à Rennes, expert international dans les recherches sur les matériaux et technologies pour les sources laser à semi-conducteurs avancées, et de 3SP Technologies, entreprise leader mondial dans le développement et la production de diodes laser de pompe à 980 nm, permettra d’adresser les différents objectifs opérationnels du projet ‘Smart Facets’. Les travaux envisagés sont organisés en tâches qui concernent les différents procédés de traitement des facettes émissive de ces composants à émission par la tranche, ainsi que la caractérisation des matériaux et des composants aux différentes étapes du process de fabrication, jusqu’à la qualification et l’analyse de la fiabilité.
CHEMINTAG
Le programme de recherche du laboratoire commun ChemInTag (Chemical Inorganic Taggants) entre la composante INSA Rennes de l'équipe CSM de l'UMR ISCR (CNRS/Université de Rennes /INSA Rennes/ENSC Rennes) et la société Olnica, poursuit 2 objectifs :
- la compréhension des mécanismes qui régissent la luminescence des polymères de coordination à base de terres rares et la recherche de nouveaux systèmes performants ;
- le transfert de technologie et le développement des systèmes les plus prometteurs en vue de leur commercialisation.
« L’INSA Rennes est fortement engagé dans la production de ces lieux communs de création, d’innovation et de collaboration durable avec les entreprises du territoire. Ce nouveau laboratoire commun permet notamment de développer des marqueurs de qualité et de traçabilité pour lutter contre la contrefaçon », M'Hamed Drissi, ancien directeur de l’INSA Rennes.
« Notre groupe a joué un rôle de pionnier dans le domaine des polymères de coordination luminescents utilisables pour le marquage de matériaux. Avec ce laboratoire commun, nous souhaitons renforcer notre collaboration avec Olnica et créer, dans le domaine, un pôle d'excellence rennais », Olivier Guillou, Professeur des Universités à l'INSA Rennes, membre de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes.
« La création de ce laboratoire commun est la suite logique de la mise en commun de notre expérience acquise depuis plus de 10 ans dans le domaine de la traçabilité des matières premières et des produits industriels. Nous devons anticiper les besoins de demain pour plus de transparence et plus de protection du consommateur », Nicolas Kerbellec, Président d’Olnica.
Des scientifiques de l'Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/ENSC Rennes/INSA Rennes/Université de Rennes) se sont associés à l’entreprise bretonne SLS-France pour concevoir de nouveaux alliages à base de titane parfaitement biocompatibles et bien mieux adaptés aux implants chirurgicaux que les alliages actuels. Leur méthode, qui a récemment fait l’objet d’un brevet et de deux publications scientifiques, consiste à utiliser la fabrication additive à partir de poudres pour obtenir des dispositifs sur-mesure au plus proche de la morphologie des patients.
Forts de ces résultats très prometteurs, le laboratoire et l’entreprise ont décidé de renforcer la synergie qui les unit par la création du laboratoire commun (LabCom) LABIOFAB. Les activités de ce LabCom viseront à prototyper des dispositifs médicaux 3D à partir d’alliages de titane aux compositions optimisées, avec l’objectif, à terme, d’une mise sur le marché de dispositifs implantables plus durables et sans complication pour l’hôte.
La création d’une structure d'accompagnement pérenne sous la forme d’un laboratoire commun intitulé « ECLAT » vise à faciliter les partenariats de R&D nécessaires pour les futurs cyber-systèmes à grand débit de données de l’astronomie. Le projet SKA (Square Kilometer Array)en sera le premier chantier : avec ses flots de données, la complexité et variété des flux des travaux prévus et les besoins en calcul haute performance et en solution de transfert, stockage et distribution des données, SKA est en effet le cas d’utilisation en astronomie qui aujourd’hui motive le plus les experts français dans les domaines du calcul et de la logistique des données. SKA est un projet international ambitieux visant à développer le plus grand observatoire radio au monde (SKAO, SKA Observatory). L’’organisation inter-gouvernementale SKAO (Square Kilometer Array Observatory) est en charge de construire et opérer deux télescopes, SKA-MID en Afrique du Sud et SKA-LOW en Australie. L'adhésion officielle de la France à l’organisation intergouvernementale SKAO a donné l’impulsion initiale pour la création d’ECLAT, fédérant les ressources des équipes académiques et industrielles qui participeront aux travaux de co-conception de la contribution française aux systèmes de traitement des flux de données de SKAO. Il est également proposé que cette structure (sans murs) accueille la contribution française aux activités de co-design hardware/software, qui sera un axe majeur pour une équipe SKAO intégrée en appui au travail de fourniture des futurs supercalculateurs de SKAO ; ainsi que d'autres actions, en particulier au service du futur réseau de SKA Regional Centers (SRC,) et des activités de R&D soutenant la mise en place du calcul et de l’analyse de données haute performance (HPC / HPDA) dans les instruments astronomiques. Le calendrier de mise en œuvre proposé est aligné sur le calendrier de livraison par étapes des sous-systèmes SDP, comme illustré ci-dessous dans le cas de SKA-LOW (proposition de construction SKA p.198), avec un démarrage pour la phase 1 du laboratoire ECLAT d'ici mi-2023.
Les Chaires de Recherche
Chaire FREEINBTP : Formation à la REcherche Et INnovation pour le BTP
A l’instar de la société de façon globale, le domaine du BTP est à l’aube d’une transformation importante de ses pratiques, afin d’intégrer la prise en compte des enjeux environnementaux et écologiques à la démarche de conception. Le secteur du bâtiment, très traditionnel, n’est à ce jour pas suffisamment préparé à cette évolution, bien que le travail au niveau normatif ait été initié depuis longtemps, et ait été porté jusqu’au guide d’application par le CSTB.
Face au manque d’appétence à l’innovation du secteur, entre autres pointé du doigt dans les conclusions du rapport de la mission d’information de l’Assemblée Nationale sur la rénovation thermique des bâtiments, publié le 10 février 2021, le dynamisme de la recherche académique en génie civil offre des réponses, et des moyens d’accélérer le changement.
En région rennaise, les travaux de l’unité de recherche LGCGM, soutenus par quelques partenaires industriels précurseurs du grand ouest, commencent à porter leurs fruits. Les résultats obtenus par cette unité de recherche sur les caractéristiques des matériaux bio-sourcés pour l’usage en isolation, de la terre crue, des ciments verts, des éléments structurels mixtes bois-béton, des systèmes de rupteurs thermiques, etc. appellent à une poursuite des travaux de caractérisation et une intensification du transfert technologique vers l’industrie.
Ce transfert existe actuellement :
- par l’ouverture des infrastructures de l’unité à la prestation, au travers de la Plate-Forme Technologique PFT GCM ;
- par le Campus des Métiers et Qualifications CMQ BdB, vers l’enseignement supérieur et secondaire ;
- par les travaux de recherche partenariale, portés entre autres par les thèses CIFRE.
Dans ce dernier cas, les bénéfices de cette création d’expertise sont limités par le manque de maîtrise des processus de certification, qui demandent un savoir spécifique qui n’est pas présent dans les PME et ETI. Afin de renforcer le dynamisme local du transfert, le projet FREEINBTP a donc pour objectifs :
- de porter jusqu’à l’industrialisation des travaux scientifiques sur différents systèmes structurels visant la diminution de l’impact environnemental, en s’appuyant sur l’expertise scientifique du LGCGM et les compétences en certification développées au sein du LabCom ANR B-HYBRID et du projet REEXPERIENCE. La chaire industrielle FREEINBTP se positionne en effet comme une évolution logique de ces deux projets. Le LabCom, qui unit le LGCGM et le groupe LEGENDRE, représenté ici par son actuelle filiale innovation, INGENOVA, depuis 2015, a porté deux innovations jusqu’à la certification et l’industrialisation. Le projet tripartite REEXPERIENCE est l’extension du LabCom depuis 2019, avec l’apport complémentaire de la société COHB industries ;
- d’offrir une formation, ouverte à tous les doctorants des futures écoles doctorales SPI en Bretagne et Pays de Loire :
> aux procédures de certification ;
> aux techniques de portage des preuves scientifiques dans ces procédures ;
> de développer des compétences dans la prise en compte de l’impact carbone, avec une approche scientifique dépassant le cadre normatif actuel, afin de former des experts sur cet aspect central dans les évolutions du secteur ;
> d’apporter une aide aux PMEs et ETI du grand ouest, qui souhaiteraient un soutien dans leur démarche d’innovation, en se voulant ouvert à de nouvelles collaborations.
Chaire de Recherche Rennes Métropole
Projet : Amélioration de compréhension de test de réponse thermique (TRT) pour un dimensionnement optimisé des sondes géothermiques : application au cas avec l'écoulement souterrain
Titulaire de la Chaire : Hossein NOWAMOOZ (LGCGM)
Mots-Clés: Test de réponse thermique (TRT), Géothermie de surface, Sondes géothermiques verticales (SGV), Ecoulement souterrain, Modélisation numérique
L’utilisation de la chaleur naturelle du sous-sol est un recours puissant pour lutter à la fois contre la dépendance énergétique et l’utilisation des énergies fossiles. Malgré un contexte très favorable, la géothermie de surface est en retard en France par rapport à d’autres pays européens. Cela est lié notamment au fait que le coût total de l’installation de ce système reste relativement élevé en partie à cause du dimensionnement non-optimisé des équipements de captation et de transformation de la chaleur par rapport aux besoins des bâtiments desservis.
Afin de pallier ce problème et effectuer un dimensionnement plus juste et réaliste, une meilleure connaissance du sous-sol et de ses propriétés thermo-hydraulique est nécessaire. Le test le plus répandu qui permet de connaitre ces paramètres est le TRT conventionnel (test réponse thermique [1]). Malgré la maturité technologique de ce test, il ne permet pas de caractériser le sous-sol de manière fine tel qu’il est utilisé aujourd’hui en France, en particulier en présence d’écoulement souterrain, de sous-sol stratifié, de sous-sol hétérogène, etc. Le TRT conventionnel maintient le taux d'injection de chaleur et mesure en continu la température d'entrée/sortie des tuyaux de circulation d'eau (Figure 1). Cela permet d’estimer un coefficient de conductivité thermique équivalent (leq) sur la longueur de la sonde. Le paramètre leq représente une estimation globale de la caractéristique thermique du terrain et ne permet pas d’obtenir des informations sur les couches géologiques, la présence des fracturés ou des hétérogénéités, et les sections influencées par les eaux souterraines dans le sous-sol, ainsi que sur les zones avec une mauvaise conductivité thermique [2]. Par ailleurs, la façon d’estimer leq, basée sur une source de chaleur infinie dans un milieu homogène, peut être une source d’erreur non-négligeable [3]. Il existe deux autres méthodes plus élaborées [4] : le test de réponse thermique distribué (DTRT) qui utilise des fibres optiques pour mesurer la température du fluide porteur le long de la profondeur du trou de forage ; et le test de réponse thermique amélioré (ETRT) qui utilise un fil de cuivre chauffant pour obtenir la température résolue par la profondeur le long du trou de forage. Les trois TRT sont illustrés par la figure 1.
Dans une démarche de dimensionnement optimisé des sondes, le projet actuel propose d’utiliser des tests type DTRT afin de mieux caractériser le sous-sol dans la phase de dimensionnement. La nouveauté du projet est d’instrumenter trois sondes par fibre optique dans un milieu en présence d’un écoulement souterrain, afin de vérifier : l’efficacité du dimensionnement et de l’échange thermique estimé, l’évolution de l’échange thermique à long-terme et l’interaction thermique entre les sondes en présence de l’écoulement souterrain. Par comparaison avec les résultats d’une méthode conventionnelle (TRT), des corrections possibles seront proposées afin d’améliorer la performance de cette dernière. L’objectif final étant de diminuer le coût total d’installation des SGV, différents fluides d’injection seront également testés afin de trouver le plus efficace.
Chaire de Recherche IH2A
La chaire IH2A s’inscrit dans la continuité des travaux de recherche menés à l’INSA Rennes autour de la robotique d’assistance aux personnes et de l'assistance à la mobilité.
La Maison du Handicap et de l'Innovation (MIH) est un espace dédié à la co-conception qui permet de faire cohabiter chercheurs en sciences, cliniciens, usagers, aidants et étudiants. L'objectif est de croiser les regards et les compétences afin de mener des travaux de recherche innovants et pertinents, centrés sur le besoin des utilisateurs, et ayant pour vocation d'être utilisés en vie quotidienne dans le cadre de la rééducation ou de la compensation des handicaps.
Titulaire de la Chaire: Marie BABEL (IRISA)
Transition Environnementale dans le secteur des Travaux Publics : vers des chantiers décarbonés et des infrastructures durables
La Fondation INSA, le Groupe INSA et la Fédération Nationale des Travaux Publics (FNTP) ont signé le 8 mars 2023 un accord de partenariat visant à soutenir la recherche sur les enjeux de transition environnementale dans les travaux publics et pour promouvoir la féminisation et l’attractivité des métiers de ce secteur d’activité, en lien avec la mission de la Fondation pour soutenir et faire rayonner le modèle INSA d’ingénieur humaniste et répondre aux enjeux socio-écologiques portés par le Groupe INSA.
Des projets de thèses et de Master bénéficient du soutien via les Chaires:
- Thèse "Déformations différées des bétons bas carbone" > portée par Aveline DARQUENNES (LGCGM - INSA Rennes) et Laurie LACARRIERE (INSA Toulouse)
- Thèse "Conception de pavés drainants durables et multifonctionnels intégrant des matériaux recyclés et biosourcés pour les environnements urbains" > portée par Kinda SALMO-HANNAWI (LGCGM - INSA Rennes), Yassine EL MENDILI et Fouad BOUKHELF (ESTP de Paris) et Lokmane ABDELOUHAD (INSA Rouen)
Les Chaires de Professeurs Juniors
Mise en place par la loi de programmation pour la recherche, la chaire de professeur junior (CPJ) constitue une nouvelle voie de recrutement permettant d'accéder à un emploi de titulaire dans le corps des professeurs de universités et assimilés ou de directeurs de recherche.
CPJ Réseaux et Technologies xG du Futur
> Titulaire de la Chaire: Joumana FARAH (IETR)
> Thématique scientifique : réseaux de communication xG, Green cognitive radio, propagation d’ondes, surfaces intelligentes, traitement du signal
> Mots-clés : xG, réseaux du futur, traitement du signal, formation de faisceaux, architectures antennaires xG
Contexte
Les premières grandes ruptures portées par la 5G associant ultra-connectivité, densification massive d’objets communicants et utilisateurs aux profils très hétérogènes laissent présager des évolutions techniques encore plus fortes pour la décennie à venir, avec des impacts environnementaux et sociétaux croissants. Il est donc vital de concevoir les futurs réseaux de communications dans un objectif majeur de sobriété mais aussi de sécurité.
Défis à résoudre
Les futurs systèmes de communications (6G, xG) devront répondre aux défis suivants, en intégrant les enjeux de consommation en ressources des systèmes: (i) la recherche continue du compromis efficacité spectrale/efficacité énergétique ; (ii) la convergence des réseaux pour une connectivité sans rupture ; (iii) la prise en compte généralisée des techniques d’IA pour la reconfiguration en temps réel des liens ; (iv) la montée en fréquence des réseaux et équipements.
CPJ Technologies quantiques Intégrées (QUANT-IT)
> Titulaire de la Chaire : Paul HUILLERY (Institut FOTON)
> Thématique scientifique : Technologies quantiques
> Mots-clés : calcul quantique, communication quantique, métrologie quantique, dispositifs photoniques quantiques, matériaux quantiques
Résumé du projet scientifique
Les technologies quantiques forment un domaine academique et industriel en plein essor, à très fort impact technologique et societal, reposant sur des technologies habilitantes elles-mêmes en rapide Evolution comme les nanotechnologies, les sciences des matériaux ou la physique des lasers. Les technologies quantiques appellent à developper de nouvelles synergies en physique et en ingénierie. Ces synergies concurrentielles devront répondre à des enjeux scientifiques, technologiques et sociétaux de grande ampleur tels que le calcul quantique, la sécurité numérique et la mesure de précision pour les sciences physiques et biomédicales. Le projet de recherche s' inscrira dans cette dynamique. A partir des savoir-faire existants au laboratoire en nano-fabrication, épitaxie, spectroscopie et propriétés optoélectroniques des matériaux, la chaire visera un projet de rupture sur les couches physiques des technologies quantiques. Le developpement de dispositifs photoniques pour la communication et les capteurs quantiques ou des projets expérimentaux sur les structures quantiques émergentes co-intégrant des semiconducteurs ( i l-V & Si avec d'autres matériaux (e.g. centres NV, perovskites) seront envisagés. Ce projet interdisciplinaire permettra aussi de faire le lien avec les aspects relatifs à la cyber-securité.
CPJ Fabrique de pensee critique sciences, technologies, societe, environnement
> Titulaire de la Chaire : Clément MABI (LFPC)
> Mots-clés : Ingénierie durable et responsable ; techno-critique ; progrès soutenable ; ingénierie ; formation des ingénieurs ; transition
Résumé du projet scientifique
Projet scientifique original s’inscrivant dans l’étude des relations entre sciences et technologie d’une part, et société et environnement d’autre part, qui trouverait une pertinence à être implanté au cœur d’une école d’ingénieur, pouvant lui servir d’objet d’étude et d’observation, et infléchir ses pratiques de recherche, d’innovation et de formation. La discipline de prédilection relève de tout champ des sciences humaines et sociales, avec une priorité sur la philosophie des sciences et des techniques, l’épistémologie, l’histoire des sciences et des techniques, la sociologie des sciences ou de l’entreprise, l’anthropologie « culturelle », de l’économie des transitions. Au regard de l’aspect intrinsèquement interdisciplinaire du champ, le programme de recherche s'insère dans un environnement mêlant des sciences de la nature, des sciences pour l’ingénieur et des sciences humaines et sociales.
CPJ Ecoconnexions
> Titulaire de la Chaire : Piseth HENG (LGCGM)
> Mots-clés : Structures du génie civil, Structures multi-matériaux : bois, acier, béton, assemblages et interfaces, transition environnementale, Applications industrielles
Résumé du projet scientifique
La Chaire Professeur Junior, intitulée ECOCONNEXIONS, a pour objectif principal de développer des activités de recherche allant des aspects les plus amonts (de conception et d’analyse avancées de solutions constructives innovantes) jusqu’aux process de leur mise en œuvre (en phase d’exécution). Ses activités s’inscrivent dans le prolongement de projets antérieurs de l’axe thématique, comme le LabCom ANR B-HYBRID et la chaire ANR FREEINBTP.
Les travaux portent sur les structures multi matériaux, alliant béton, acier, et matériaux bio-sourcés ou géo-sourcés. Elle s’intéresse plus particulièrement aux problèmes d’interface :
- Assemblages entre éléments de différente nature utilisés dans un même bâtiment (par exemples façades ou remplissages bio ou géosourcés insérés dans une ossature traditionnelle béton ou acier, assemblages des planchers mixtes bois-béton avec des murs béton, des poteaux bois, … ),
- Assemblages au travers du complexe d’isolation (rupteurs thermiques),
- Eléments de structures composites (bois-béton, bois-acier, bois-béton-acier) et leurs problèmes d’interface, générés notamment par les effets différés et les effets thermiques.
Pour ce faire, des approches expérimentales sont en cours de développement et qui serviront d’appui à des modélisations numériques fines du comportement mécanique, avec pour objectif de mettre au point des modèles analytiques utiles au dimensionnement des systèmes constructifs. Le porteur développera un savoir avancé sur la modélisation mécanique locale des éléments de structure en matériaux traditionnels, mais aussi biosourcés et géosourcés, et soit à même de développer des modèles de comportement mécanique des matériaux, utilisables pour des simulations numériques par éléments finis.
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