Le véhicule du futur
Durabilité, matériaux et composants innovants
Travaux de recherche soutenus par la Fédération MIDOC
Concevoir des véhicules plus durables, réparables et économes en ressources
Les travaux regroupés dans cette catégorie portent sur la durabilité des véhicules à travers l’étude et le développement de matériaux, de structures et de composants innovants. Ils s’intéressent notamment à la conception de solutions mécaniques et électroniques plus légères, recyclables ou réparables, ainsi qu’à l’amélioration de la fiabilité et de la longévité des systèmes embarqués.
Ces recherches accompagnent la transition vers des véhicules plus sobres en ressources et en énergie, en intégrant dès la conception les enjeux de maintenance, de réparabilité et de performance environnementale. Elles mobilisent des approches expérimentales et numériques et contribuent au développement de technologies adaptées aux exigences futures de la mobilité durable.
Thèse – Etude expérimentale et numérique de la durabilité de structures composites réparées par patch : instrumentation in-situ pour une maintenance prédictives
🔍 Thématique 4 – Le véhicule du futur
👤 Doctorant : Atef Sawalmeh
👨🏫 Direction de thèse : Redouane Zitoune (ICA)
👨🏫 Co-direction de thèse : Luiz Villa (LAAS), Pablo Navarro (ICA), Steven Marguet (ICA), Laurent Crouzeix (ICA)
🎓 Ecole doctorale : MEGEP – Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés
💵 Financements : Défi Clé MIDOC & Université Toulouse III Paul Sabatier
🗓️ Période : Septembre 2024 – Aout 2027
La thèse
Cette thèse concerne la durabilité des structures composites réparées par patchs, en mettant l’accent sur l’instrumentation in-situ pour une maintenance prédictive. Le travail d’Atef porte sur l’augmentation de l’utilisation de composites biosourcés dans les véhicules, répondant aux besoins d’allègement et de durabilité environnementale. Un jumeau numérique sera développé pour modéliser le comportement mécanique des réparations et à étudier leur durabilité à travers des essais en laboratoire et en conditions réelles.
L’approche combine des techniques de réparation par patchs et des technologies d’instrumentation, telles que des capteurs à fibres optiques, pour mesurer les déformations près de l’interface de réparation. L’objectif est d’optimiser les stratégies de réparation et d’intégrer des données sur la santé structurale dans la gestion des véhicules électriques.
Cette recherche aborde la maintenance prédictive en reliant les aspects mécaniques et énergétiques. Elle contribue à définir les bases d’une stratégie de maintenance intégrée, améliorant la fiabilité et la durabilité des véhicules grâce à l’utilisation de matériaux composites avancés.
Portrait d’Atef
Atef est originaire de Jordanie. Il est titulaire d’une licence en génie mécanique de la Jordan University of Science and Technology ainsi que d’un master européen en analyse structurelle avancée et conception avec composites, obtenu à l’Université de Gérone (Espagne) et à l’INSA Toulouse.
Lors de son mémoire de master sous la direction du Professeur Redouane Zitoune, Atef a étudié la qualité de réparation des structures en carbone époxy en utilisant le procédé de découpe par jet d’eau abrasif, un défi qui a éveillé sa passion pour la réparation des composites.
Cette thèse représente l’évolution naturelle de cette passion. Il vise à concevoir des solutions capables de transformer des secteurs comme l’aéronautique, les satellites et les fusées. Atef souhaite développer un procédé qui repousse les limites de la technologie tout en aidant l’industrie à adopter des solutions plus intelligentes et efficaces.
Thèse – Etude et conception d’un convertisseur QAB AC/DC reconfigurable monophasé – triphasé pour des applications de chargeur embarqués dans une voiture électrique, implémentant des fonctionnalités V2G
🔍 Thématique 4 – Le véhicule du futur
👤 Doctorant : Daniel Chavez Orihuela
👨🏫 Direction de thèse : Marc Cousineau (LAPLACE/SEMA), Damian Sal y Rosas (LAAS)
🎓 Ecole doctorale : GEETS – Génie Electrique, Electronique, Télécommunications et Santé
💵 Financements : Défi Clé MIDOC & LAPLACE (Toulouse INP)
🗓️ Période : Janvier 2025 – Décembre 2027
La thèse
Cette thèse porte sur la conception d’un convertisseur AC/DC multiniveaux reconfigurable (monophasé et triphasé) utilisant des MOSFETs en nitrure de gallium (GaN) pour un chargeur embarqué dans les voitures électriques. Elle intègre des fonctionnalités « Vehicle-to-Grid » (V2G) tout en réduisant l’impact environnemental. La thèse répond aux défis posés par les chargeurs réversibles, notamment la limitation de densité de puissance et la durabilité des condensateurs électrolytiques.
La recherche de Daniel se concentre sur une structure AC-DC à étage unique, avec une puissance nominale de 6,6 kW en monophasé et 11 kW en triphasé, sans condensateurs électrolytiques. Les travaux incluront la conception de transformateurs adaptés, l’implémentation de fonctionnalités V2G, et le développement de stratégies de contrôle en temps réel. L’objectif final est de proposer une solution éco-conçue et performante pour améliorer la connectivité et l’efficacité énergétique des véhicules électriques.
Portrait de Daniel
Daniel est originaire du Pérou. Diplômé en ingénierie électronique de l’Université Nationale d’Ingénierie (UNI), il est récemment titulaire d’une maîtrise en ingénierie mécatronique de la Pontificia Universidad Católica del Perú.
Passionné par l’innovation technologique, il se spécialise dans la conception et l’optimisation de convertisseurs électroniques pour les micro réseaux et la mobilité électrique. Il a participé à divers projets de recherche et conférences internationales, avec des publications reconnues en électronique de puissance.
Stage – TRESSORT : Développement de ressorts mécaniques en treillis
🔍 Thématique 4 – Le véhicule du futur
👤 Stagiaire : Devendra Babu Kummara Yaleti
👨🏫 Chercheurs associés : Eduard Marenic (ICA), Manuel Paredes (ICA)
🏢 Entreprise impliquée : CGR Blagnac
🗓️ Période : Avril 2025 – Octobre 2025
CGR Blagnac est une entreprise spécialisée dans le développement et l’évaluation de solutions mécaniques pour les systèmes de mobilité, impliquée dans des travaux de conception, de prototypage et de tests de composants innovants.
Contexte / Missions
Ce stage a exploré la conception des ressorts mécaniques en treillis pour améliorer la durabilité et l’efficacité énergétique des systèmes de mobilité, en optimisant leur légèreté et leur capacité à absorber les chocs dans les applications de suspension et autres composants de véhicules intelligents et durables.
En utilisant la fabrication additive, le projet consistait à développer des ressorts 3D plus performants que les modèles classiques, tant en résistance qu’en légèreté.
Devendra Babu a participé à des tests, à la préparation d’échantillons et à la modélisation numérique, en partenariat avec CGR Blagnac, pour évaluer l’efficacité des ressorts dans des conditions réelles.
Portrait de Devendra Babu
Devendra Babu termine actuellement son stage de fin d’études à l’ICA, ISAE-SUPAERO. Son parcours académique et de recherche est axé sur les technologies aérospatiales de pointe, notamment les structures composites, la fabrication additive et la modélisation de procédés venir.
Il est passionné par la conception et les matériaux innovants qui contribuent à la création de systèmes aérospatiaux durables et performants. Grâce à ce stage et à son implication au sein de la Fédération, il souhaite élargir sa compréhension de la recherche collaborative en mobilité et contribuer aux projets en cours.
Stage – DESECORA : Définition d’un serrage connecté en réalité augmentée
🔍 Thématique 4 – Le véhicule du futur
👤 Stagiaire : Thomas Lange
👨🏫 Chercheur associé : Patrick Gilles (ICA) en collaboration avec l’EFTS et l’IRIT
🗓️ Période : Février 2025 – Juillet 2025
Contexte / Missions
Ce stage a consisté à développer une méthode de serrage connecté pour assurer la sécurité des assemblages vissés dans les transports, en intégrant des technologies de réalité augmentée.
L’exploration de l’interopérabilité entre une clé dynamométrique connectée, un PC d’acquisition et un système de supervision en réalité augmentée a permis d’étudier des pistes pour guider les opérateurs et prévenir les erreurs de serrage.
Thomas a travaillé à la géolocalisation précise de l’embout de la clé pour garantir que chaque consigne s’applique à la bonne vis dans un environnement dense en fixations. Le développement d’un démonstrateur est également prévu pour présenter cette technologie aux industriels.
Utilisation d’une clé de serrage connecté, vue à travers l’assistant du casque de Réalité Augmentée (RA)
Plan de travail et clé connecté utilisés
avec l’assistant du casque de RA
Portrait de Thomas
Thomas est étudiant en Master 2 Audiovisuel, Médias Interactifs Numériques, Jeux (AMINJ) à l’université INU Champollion d’Albi.
Thomas fait ce stage afin de faire évoluer ses compétences dans l’utilisation de la réalité augmenté, surtout dans le but de résoudre des problèmes réels avec un programme informatique.
Ajouté à cela, il est intéressé par le fait de découvrir l’environnement de travail en laboratoire de recherche et surtout de se concentrer sur la conception et le développement de solutions à certains problèmes concrets.
Stage – COFAPLA : Conception Optimale et FAbrication de structures légères et recyclables pour des véhicules durables par PLAcement de fibres textiles
🔍 Thématique 4 – Le véhicule du futur
👤 Stagiaire : Amina Chaibeddera
👨🏫 Chercheur associé : Pablo Navarro (ICA)
🏢 Entreprise impliquée : Nobrak
🗓️ Période : Avril 2024 – Aout 2024
Nobrak est une PME spécialisée dans la fabrication de pièces composites avancées, basée à Toulouse. Elle développe la technologie HV-TFP, dédiée à la production de préformes textiles optimisées pour des composants structurels légers et recyclables destinés aux véhicules.
Contexte / Missions
Ce stage a permis de développer une méthodologie de conception optimale pour des pièces composites spécifiques destinées aux véhicules, en se concentrant sur des structures plus légères et recyclables.
Le but a été de réduire le poids des véhicules et améliorer leur impact environnemental sur l’ensemble de leur cycle de vie, notamment par le fait de remplacer les pièces existantes en aluminium par des versions en composite. Il portait sur l’utilisation de la technologie HV-TFP (High Volume-Tailored Fiber Placement) de la société Nobrak, qui permet de fabriquer des préformes textiles optimisées pour les pièces composites.
Amina a travaillé sur l’amélioration et l’optimisation de composants structuraux, tels que les triangles de suspension avant et le bras oscillant d’un système d’amortissement.
avant optimisation topologique
après optimisation topologique
Portrait d’Amina
Etudiante en Master 2 Recherche et Développement en Mécanique des Matériaux à l’Université de Lille, ce stage lui a permis de mettre en pratique ses connaissances théoriques et de développer des compétences techniques avancées.
Ce qu’elle a particulièrement apprécié dans ce domaine : le potentiel « innovation ». Cette expérience lui a permis d’approfondir sa maîtrise des outils numériques tout en renforçant son attrait pour la recherche appliquée et l’ingénierie des matériaux.