Groupe MS2M > Axe Ingénierie des systèmes et des microsystèmes

Animateur : Marc Budinger
Co-animateur : Nicolas Binaud

Activités de l'axe


Les recherches menées au sein de l’axe de recherche Ingénierie des Systèmes et des Microsystèmes (ISM) visent notamment à développer des méthodes de conception optimale multidisciplinaire, préliminaire ou en phase de projet, en présence ou non d’incertitudes. Des études analysent également le comportement des microsystèmes mécaniques et des micro-écoulements générés en leur sein, qui présentent des spécificités originales liées au confinement poussé. Sont enfin développés des outils d’assistance à la conception pour le dimensionnement des systèmes et actionneurs de haute technologie. 

Mots clés :
Conception multidisciplinaire, microfluidique, microsystèmes mécaniques, systèmes mécaniques, assemblages mécaniques

  • Thématique (ISM-1) Conception optimale multidisciplinaire ou sous incertitudes 
    Mots clés : conception optimale, gestion des incertitudes, robustesse, fiabilité
    Résumé :
  • Les travaux menés s’attachent à développer de nouvelles méthodologies de conception optimale de systèmes ou structures mécaniques. Nous cherchons à traiter en particulier les spécificités des environnements multidisciplinaires et/ou incertains. Les méthodologies développées sont utilisées aussi bien dans d’autres thématiques de l’axe (e.g. ISM-3 Systèmes et actionneurs embarqués en ce qui concerne la conception de l'architecture de transmission de puissance pour applications aéronautiques) qu’en interne à cette thématique. Les domaines applicatifs sont variés et concernent : la gestion des incertitudes en phase de conception préliminaire avion ; la définition de stratégies de maintenance de structures aéronautiques en vue de l'optimisation du compromis coût/performance/sécurité (stratégies de maintenance programmées ou sur la base de l’état de santé (SHM)); le dimensionnement robuste et fiable de systèmes et structures (e.g. systèmes de liaisons par ressorts, structures d’ailes volantes) ; l’optimisation de process en présence ou non d’incertitudes (e.g. en usinage) ; les problèmes inverses mécaniques sous incertitudes (e.g. identification sous incertitudes de propriétés mécaniques, de charges mécaniques).
  • Souvent nos travaux mènent au développement d’outils spécifiques d’aide à la conception. De multiples collaborations sont en cours ou ont été réalisées avec des industriels, se traduisant généralement par la mise en œuvre des outils développés au sein des bureaux d’études concernés.
  • Thématique (ISM-2) Microfluidique et microsystèmes mécaniques
    Mots clés : micro-écoulements, mini et microsystèmes fluidiques, micro-structures élastiques et micro-contacts
    Résumé :
  • Cette thématique s’intéresse au comportement des microsystèmes mécaniques et aux écoulements qui peuvent être générés et contrôlés au sein de ces microsystèmes. 
  • En ce qui concerne les micro-écoulements, les travaux sont relatifs aux micro-écoulements gazeux et aux effets de raréfaction associés, au contrôle actif des écoulements pariétaux au moyen de micro-actionneurs fluidiques et à la microfocalisation de particules par migration latérale. Une attention particulière est portée à la compréhension fine des micro-écoulements gazeux, essentiellement caractérisés par des nombres de Knudsen élevés. Nous étudions plus précisément les écoulements de gaz simples et de mélanges gazeux dans les régimes glissant et de transition, les plus fréquemment rencontrés dans les microsystèmes fluidiques, d’un point de vue analytique, numérique et surtout expérimental, en développant des techniques originales dans ce domaine, telles que la vélocimétrie par marquage moléculaire.
  • Les transferts thermiques et les méthodes de pompage associées au phénomène de transpiration thermique sont également analysés et donnent lieu à la réalisation de microsystèmes originaux. Ces différents travaux font l’objet de collaborations actives et de publications communes avec plusieurs équipes de recherche en Europe. La microfocalisation par migration latérale permet quant à elle d’obtenir, à partir d’une suspension homogène de particules polydispersées, une suspension régulière de particules ordonnées par leur taille sur des lignes de courant bien déterminées. L’analyse du phénomène vise à concevoir des géométries et des conditions opératoires où la sélectivité sera optimale pour des domaines d’application relatifs aux procédés de concentration, détection ou séparation, dans le domaine médical (diagnostic clinique), ou de l’environnement (traitement des eaux) et dans les industries pharmaceutiques et agro-alimentaires. Nous développons également des collaborations avec le domaine médical, en particulier en ce qui concerne les microsystèmes délivrant en continu de très faibles doses de médicament, comme l'insuline.
  • Thématique (ISM-3) Systèmes et actionneurs embarqués
    Mots-clés : systèmes, actionneurs embarqués, assemblages mécaniques
    Résumé :
  • La thématique Systèmes et actionneurs embarqués s’intéresse au développement et à l’évaluation de nouvelles technologies de systèmes de distribution d’énergie dans les aéronefs.
  • Cette thématique porte essentiellement sur le développement dans le cadre d’une approche système de processus d'ingénierie qui s'appuient sur des modèles analytiques ou faiblement numériques, capables d’apporter une assistance précieuse, car interactive, aux activités de conception préliminaire basée sur les modèles.
  • Ces travaux sont appliqués aux actionneurs embarqués, sous les aspects puissance, énergie, fiabilité, comportement dynamique naturel, commande et intégration. Dans ce cadre, nous nous intéressons également au comportement des assemblages mécaniques. Les modèles globaux ou simplifiés que nous développons sont selon les cas validés expérimentalement ou à partir de modèles locaux très élaborés (calculs non-linéaires en 3D, éléments de contact…).
  • La plupart des études sont réalisées sur des problèmes industriels de haute technologie, comme par exemple des actionneurs électromécaniques redondants pour les commandes de vol ou les atterrisseurs.
  • Les recherches portent également sur le développement d’actionneurs aéronautiques « plus électriques » depuis les aspects transmission de puissance mécanique jusqu’aux aspects dosage et distribution de puissance électrique. Pour cela, nous nous intéressons à 3 axes : technologique (mécanique, hydraulique, électrique), méthodologique (optimisation, méta modèles, incertitudes), et modélisation (estimation, simulation, évaluation).


  • Membres de l'axe ISM
    Publications de l'axe ISM



    INSTITUT CLEMENT ADER, 3, rue Caroline Aigle F-31400 Toulouse, France.
    Livraisons : +33 (0)5 61 17 10 07
    Secrétariat ICA: +33 (0)5 61 17 10 85 ou +33 (0)5 61 17 10 82
    Fax : +33 (0)5 61 17 10 80