L’impression 4D étend la fabrication additive en intégrant la dimension temporelle, permettant à des structures imprimées de changer de forme sous stimulus grâce à des matériaux intelligents.
Ce travail explore la transition de la matière passive vers la matière intelligente et durable, via le développement de mélanges polymères et biocomposites à mémoire de forme imprimables en 4D.
Des mélanges PLA/PETG ont été développés. Ils présentent des performances mémoire élevées, avec des taux de fixation > 95 % et de récupération jusqu’à 98 %. Plus encore, ces performances sont répétables sur plus de dix cycles.
L’ajout de renforts biosourcés (fibre de lin) améliore significativement les propriétés mécaniques, avec une augmentation du module de Young pouvant atteindre 4GPa pour un taux de fibre de 10 %, tout en conservant une récupération de forme > 90 %. Cependant des tests de vieillissement en eau chaude à 45 °C montrent des pertes mécaniques marquées, liées à la dégradation fibre/matrice. Malgré cela, la mémoire de forme est préservée, avec une fixation > 90 % et une récupération proche de 94 %, démontrant la robustesse fonctionnelle des composites imprimés en 4D en milieu humide.
L’intégration de renforts nanométriques (nanocellulose) permet un renforcement efficace à faible taux (2 %), avec une récupération maximale de 100 %. Ces matériaux ont été appliqués à la fabrication de structures auxétiques imprimées en 4D, présentant un rapport de Poisson négatif et une déformation programmable réversible. Les structures développées combinent géométrie architecturée, mémoire de forme et stabilité fonctionnelle.
Ce travail établit donc un lien quantifié entre formulation, microstructure et comportement intelligent. Il démontre le potentiel de l’impression 4D pour des applications en robotique souple, biomécanique, automotive et structures déployables.
Thèse de doctorat en ingénierie, concentration génie mécanique soutenue le 10 mars 2026.
Membres du jury
Professeur Luc Laperrière, Directeur de recherche
Université du Québec à Trois-Rivières
Professeur Mohamed Habibi, Codirecteur de recherche
Université du Québec à Trois-Rivières
Professeur Éric Loranger, Président du jury
Université du Québec à Trois-Rivières
Professeur Jihed Zghal, Membre externe
Université Paris Nanterre
Professeur Mohammadali Shirinbayan, Membre externe
École nationale supérieure d’Arts et Métiers de Paris
