Postdoc - Fonctionnalisation plastronique et métallisation de composites et thermoplastiques à très hautes performances imprimés en 3D

Ampère (UMR 5005) est un laboratoire de recherche pluridisciplinaire sous la tutelle du CNRS, de l’ECL, de l’INSA et de l’UCBL avec un effectif d’environ 160 collaborateurs. Le stage aura lieu au sein de la Plateforme Plastronique d’AMPERE à l’INSA de Lyon.

Contexte

Le postdoctorant rejoindra une équipe interdisciplinaire dédiée au développement d’un procédé innovant de production en petites séries de dispositifs plastroniques 3D. Ces dispositifs, élaborés sur des substrats thermoplastiques et composites à très haute performance, visent à répondre aux exigences critiques des secteurs de pointe (aéronautique, défense, médical, etc.).

Pour y parvenir, l’équipe mobilise des méthodes d’impression 3D de pointe ainsi que des techniques avancées de fonctionnalisation de surface (métallisation electroless, plasma, etc.). Ces approches permettent une production flexible et économique, sans recourir à des outillages coûteux.

La plastronique 3D offre en effet la possibilité d’intégrer directement des circuits électroniques (pistes conductrices et composants) sur des pièces plastiques en trois dimensions. Cette technologie garantit une intégration fonctionnelle optimale et une liberté de conception inédite, dépassant les limites des procédés traditionnels.

Travail à effectuer

Le postdoctorant contribuera au développement des protocoles d’impression 3D (sur imprimantes industrielles), de post-traitements (chimiques, thermiques, mécaniques, plasmas) et de métallisation (electroless, électrodéposition) des substrats.

Les matériaux étudiés incluent des thermoplastiques à haute performance (Polyétherimide – PEI, Polyéthercétonecétone – PEKK, Polyétheréthercétone – PEEK) ainsi que des composites renforcés par fibres longues.

L’objectif est de mettre au point un procédé innovant combinant métallisation chimique (electroless) et électrodéposition, permettant le dépôt de couches conductrices épaisses sur des surfaces 3D.

En s’appuyant sur les dernières avancées de l’impression 3D, le projet vise à conférer aux dispositifs plastroniques une robustesse mécanique optimale, une résistance accrue aux hautes températures et une excellente tenue chimique. Sur le plan électrique, il s’agira d’atteindre des performances comparables, voire supérieures, à celles des circuits imprimés 2D conventionnels.

Le postdoctorant bénéficiera d’un accès complet à la plateforme plastronique d’AMPERE à l'INSA Lyon, équipée pour la fabrication (imprimantes 3D, tribofinition, plasma, métallisation electroless et électrodéposition, etc.) et la caractérisation (MEB, microscope numérique 3D, FTIR, fluorescence X, titration automatique, mouillage, conductivité, adhérence, etc.) des dispositifs. Il bénéficiera aussi d'un accès à la plateforme polymères du laboratoire IMP, notamment aux moyens de la Plateforme Plasturgie d'Oyonnax.

• Docteur en chimie ou science des matériaux, avec un parcours universitaire excellent.
• Capacité à travailler en équipe interdisciplinaire et qualités d’expérimentateur indispensables.
• Formation en plastronique assurée en interne. Aucune expertise en électronique requise, hormis les bases de l’électricité.
• Expérience appréciée en métallisation electroless et/ou impression 3D.
• Maîtrise parfaite du français et de l’anglais, à l’écrit comme à l’oral

En collaboration avec les autres chercheurs, le postdoctorant devra, sur une période de deux ans :

• Maîtriser l’impression 3D de thermoplastiques et composites à haute performance, en relevant les défis liés à la mise en œuvre de ces matériaux (état de surface, porosité, contrôle des températures d’impression, degré de cristallinité, etc.).
• Améliorer l’état de surface des substrats imprimés grâce à divers post-traitements (chimiques, thermiques, mécaniques, etc.).
• Optimiser les protocoles de métallisation (electroless et électrodéposition) pour garantir conductivité électrique, adhésion et épaisseur des dépôts.
• Développer des procédés de métallisation écoresponsables, sans chrome hexavalent ni produits cancérigènes.
• Élaborer des protocoles de finition (dépôts métalliques ou organiques) pour faciliter le brasage des composants électroniques et assurer la protection des circuits.
• Participer au développement de différents démonstrateurs plastroniques.