L’axe Solides Divisés Procédés et Produits (SD2P) mène des travaux de recherche expérimentaux et théoriques pour générer des connaissances sur les propriétés des solides divisés et les opérations unitaires qui les mettent en œuvre (écoulement, transport, mélange, broyage, enrobage, mise en forme par granulation, compression, mécano-chimie…). La diversité des poudres et la complexité de ces opérations unitaires est un défi pour la conception de procédés durables de fabrication de produits à propriétés d’usage optimisées. 

Objectifs de recherche

L’objectif est de proposer des approches combinant des études expérimentales et des modélisations numériques multi-physiques et multi-échelles pour prédire les propriétés fonctionnelles des produits en fonction des propriétés des poudres et des paramètres des procédés. Ces approches couvrent à la fois :

• la caractérisation des propriétés des poudres (propriétés physico-chimiques de surface, propriétés mécaniques et thermiques) ;
• la caractérisation des relations « propriétés des poudres – paramètres procédés – propriétés des produits » ;
• la modélisation numérique des procédés (par éléments finis (FEM), éléments discrets (DEM) ou chaînes de Markov) pour enrichir les connaissances sur les relations entre les propriétés des poudres, des paramètres des procédés et des propriétés d’usage du produit.  
   
  L’enjeu est de : 
• développer à la fois des moyens et des méthodes de mesures optimisées (capteurs avec ou sans contact, expérimentation numérique) pour identifier les comportements locaux ;
• modéliser les procédés en développant des méthodes numériques couplées (DEM-FEM, DEM-CFD, DEM-chaînes de Markov).

   

Verrous scientifiques

Plusieurs verrous scientifiques sont donc à lever :

• Comment identifier et caractériser les propriétés physiques aux différentes échelles ? Quels sont leurs impacts sur les propriétés des produits mis en forme ? Ces questions concernent plusieurs procédés étudiés comme la mécano-chimie (couplage chimie-mécanique), l’enrobage à sec ou les procédés de mise en forme (compactage). Les propriétés concernées peuvent être l’état de surface et la qualité de recouvrement ou le dosage de principes actifs ou de cristaux dans les formulations.
• Comment identifier et caractériser l’homogénéité des produits et les paramètres influents du procédé ? Cette question est centrale, notamment dans les problèmes de l’écoulement, dans la vidange de silos, du mélange continu, de la granulation humide ou sèche (compactage à rouleaux) et de la compression.
• Comment coupler les modèles numériques pour enrichir l’information à l’échelle locale dans les procédés étudiés ? Cette question, commune à plusieurs procédés, demande des compétences interdisciplinaires qui parfois, nécessitent des collaborations extérieures. 

Équipe de collaborateurs 

H. BERTHIAUX, R. CALVET, A. CHAMAYOU, A. DE RYCK, L. GALET, C. GATUMEL, O. LECOQ, S. DE PAIVA LACERDA, A. MICHRAFY, B. PAREDES-GOYES, D. OULAHNA