Métamatériaux Absorbants RF à Gradient de réflectivité par méthode additive 3D – 3D-MAGIC

Les équipements antennaires du futur devront répondre à des spécifications en bande passante et discrétion électromagnétique bien plus drastiques qu’actuellement. Ces évolutions sont nécessaires pour améliorer leurs performances générales et ainsi rester compétitifs. Ces nouveaux besoins impliquent une évolution des constituants des antennes et en particulier des matériaux absorbants. Ceux-ci trouvent en effet leur place dans les systèmes antennaires pour différentes raisons : le découplage entre éléments, la réduction des rayonnements latéraux et arrière, et surtout, l’adaptation antenne/structure qui conduit à la réduction des lobes secondaires et à la réduction de la signature électromagnétique. Le besoin est donc de disposer d’absorbants très large bande présentant des gradients de réflectivité afin de garantir cette adaptation.
A l’heure actuelle, les adaptations antenne/structure sont réalisées par des assemblages d’absorbants, commerciaux ou prototypes de propriétés électromagnétiques différentes. Cette méthodologie souffre de plusieurs inconvénients : choix d’absorbants commerciaux restreint, contraintes de contrôle d’exportation, peu de combinaisons possibles réduisant la qualité du gradient et de la bande d’absorption et enfin mise en œuvre manuelle et complexe.
Afin de répondre à cette problématique, le projet 3D-MAGIC est dédié à l’étude et à la mise au point de nouveaux métamatériaux compatibles avec les fonctionnements requis en très large bande et capables d’afficher la progressivité nécessaire aux besoins de discrétion électromagnétique. Notre stratégie d’étude repose donc sur une démarche novatrice basée sur le principe de "Material by Design" dans laquelle nous combinerons structuration de matériaux et approche multi-matériaux. Cette approche nécessite de disposer de matériaux "élémentaires" compatibles et combinables suivant un même procédé de mise en œuvre, typiquement la métallurgie des poudres (MP) et dans un second temps, la fabrication additive telle que la FDM (Fused Deposition Modeling ou dépôt de fil fondu) pour réaliser les designs définis par simulation électromagnétique.
Le projet 3D-MAGIC repose sur deux composantes majeures qui sont, d’une part, l’étude et le développement de matériaux et, d’autre part, l’exploitation des concepts de structuration grâce à la simulation électromagnétique des propriétés résultantes. Ainsi le projet 3D-MAGIC se décline en cinq objectifs majeurs : (1) la définition de concepts d’absorbants structurés très large bande à gradient de réflectivité, (2) la simulation électromagnétique de ces absorbants, (3) la synthèse et la caractérisation de matériaux composites absorbants "élémentaires" par MP, (4) la mise en œuvre de ces matériaux par FDM pour la réalisation et la caractérisation de véhicules de test et (5) la rétrosimulation et l’établissement de règles de design pour la conception d’absorbants.
Ce projet s’inscrit dans une démarche de montée en maturité technologique (TRL) sur les plans de l’approche "Material by Design", de la structuration des absorbants, de la simulation électromagnétique de ces mêmes absorbants, de la synthèse et de la caractérisation des matériaux composites "élémentaires" et du procédé de fabrication additive multimatériaux. Le niveau de TRL visé en fin d’étude est de 3.
Le consortium regroupe des compétences complémentaires : il est constitué de l’Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), de la plateforme technologique en matériaux avancés d'Aquitaine (CANOE) et du centre de recherche du Groupe THALES, THALES Research and Technology (TRT). Le consortium s’appuiera également sur les compétences développées dans le cadre de la thèse CIFRE-Défense avec l'IEMN de Lille, pour laquelle TRT co-encadre le doctorant.