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Projet de recherche pour doctorat

Le contrôle des propriétés des matériaux pour l’impression 3D / Control of materials properties for 3D printing

Programme d'études visé
Doctorat, M.Sc.A. et M.Ing

Description
L'impression 3D fait référence à un ensemble de procédés et de technologies de fabrication additive numérique où les matériaux sont déposés couche par couche. Le ciment et le béton sont des matériaux de choix pour l’impression 3D, grâce au procédé d’extrusion. La recherche est nécessaire pour comprendre comment contrôler la rhéologie et la prise du ciment en fonction des procédés d’extrusion. Les objectifs de ce projet de recherche sont les suivants:

1) Formuler le béton pour l’impression 3D par la mesure

a) des paramètres rhéologiques des pâtes cimentaires avec adjuvants et ajouts cimentaires
b) De l’hydratation par calorimétrie
c) De l’adsorption des polymères au ciment
d) De la résistance à la compression à l’état durci
e) De microstructure.

2) Modéliser
a) La rhéologie
b) Les mécanismes de floculation et d’hydratation
c) Les procédés de construction en vue de la programmation de l’impression 3D.

3) Construire des éléments de construction en béton (mur, dalle et/ou colonne) avec un procédé d’impression 3D. L’originalité du projet est l’utilisation innovante du béton pour l’impression 3D basée sur une étude de la rhéologie, de la calorimétrie et de l’adsorption des polymères, afin de construire des matériaux cimentaires à haute valeur ajoutée, tout en tenant compte de l’empreinte environnementale. Le doctorat à l’ÉTS comporte un processus d’évaluation en 4 sessions à partir de la première année, pendant que l’étudiant peut commencer ses recherches. Les étudiants sont encouragés à rendre une thèse par article, doit deux doivent être acceptés et un soumis au moment de la soutenance.

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3D printing refers to the processes and technology from digital additive manufacturing, where materials are added layer by layer. Cement and concrete are widely used in construction and can be extruded. The first mixes will be done with cement and concrete, while other mixes can be experimented in later stages. Research is needed to understand how to control rheology according and setting according to the extrusion process.

The objectives of this PhD research are: 

1) To formulate cementitious materials for 3D printing by measuring cement hydration by calorimetry, polymer adsorption on cement, early aged strength and final strength and microstructure;
2) To model rheology, flocculation and hydration mechanisms and construction process to program 3D printing;
3) Build elements with a 3D printing process. The originality of the project is to use concrete for 3D printing based on a study of rheology, calorimetry, polymer adsorption in order to build high value added construction materials, while also considering the environmental footprint.

The PhD program at ÉTS has a fixed first year examination in 4 terms, while the student can still start his research. The students are very encouraged to write a thesis by articles, which means 2 accepted paper by the defence date and one submitted paper.

Financement
Pour le doctorat seulement : Bourse du professeur (19 000$ la première année, selon la performance)

Candidat recherché
- Motivation personnelle et autonomie
- Habiletés expérimentales et au laboratoire
- Habiletés à la modéllisation
- Capacité à écrire des articles scientifiques
- Intérêt à faire des vidéos pour supporter l’enseignement

- Self-motivated and autonomous
- Experimental and laboratory skills
- Modelling skills
- Ability to write scientific journal articles
- Willingness to work in a French-speaking university
- Interest to make to videos to support teaching

Responsable à contacter
Claudiane Ouellet-Plamondon, ing., M. Sc., Ph.D. | Professeure Département de génie de la construction École de technologie supérieure | 1100, rue Notre-Dame Ouest | Montréal (Qc) Canada | H3C 1K3 Claudiane.Ouellet-Plamondon@etsmtl.ca