Caractérisation ultrasonore de matériaux architecturés bio- inspirés obtenus par fabrication additive - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Caractérisation ultrasonore de matériaux architecturés bio- inspirés obtenus par fabrication additive

Max Gattin
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Quentin Grossman
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Davide Ruffoni
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Résumé

Les tissus biologiques sont intrinsèquement des matériaux hétérogènes possédant une organisation hiérarchique multi-échelle, dont les propriétés mécaniques singulières sont extrêmement difficiles à répliquer. Leurs propriétés uniques à l’échelle du tissu résultent de la combinaison de deux facteurs principaux : (1) la contribution de plusieurs matériaux constitutifs (souple ou rigide) et (2) la présence d’une organisation structurelle (microstructure périodique, gradients fonctionnels de propriétés, etc.). Dans ce contexte, la conception rationnelle d’implants orthopédiques architecturés possédant une signature acoustique liée à leur microstructure, pourrait ouvrir la voie à des méthodes de caractérisation ultrasonore permettant de surveiller leur intégration au milieu biologique environnant. Pour cela, il est à la fois nécessaire de bien connaitre les propriétés acoustiques des milieux constitutifs, ainsi que de modéliser correctement l’effet de la microstructure, en particulier lorsque la longueur caractéristique de celle-ci est comparable à la longueur d’onde. Ce travail vise à explorer une méthode expérimentale de caractérisation d’échantillons architecturés obtenus par fabrication additive multi-matériaux. Dans un premier temps, des échantillons homogènes ont été caractérisés en immersion par ondes de volume au moyen d’un dispositif ultrasonore multiélément dans un régime fréquentiel de l’ordre du mégahertz. Une méthode de minimisation associée à un modèle viscoélastique ont ensuite permis de remonter aux propriétés mécaniques de ces matériaux. Celles-ci ont ensuite été exploitées pour alimenter des simulations numériques par éléments finis dans le but de dimensionner des échantillons architecturés présentant des tailles de cellule élémentaire et des fractions volumiques variables. Enfin, les résultats de la simulation sont comparés aux mesures expérimentales, permettant ainsi de mettre en évidence à la fois l’impact des matériaux constitutifs et l’organisation structurelle du matériau sur la propagation des ondes ultrasonores.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-03848075 , version 1 (10-11-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03848075 , version 1

Citer

Max Gattin, Nicolas Bochud, Giuseppe Rosi, Quentin Grossman, Davide Ruffoni, et al.. Caractérisation ultrasonore de matériaux architecturés bio- inspirés obtenus par fabrication additive. 16ème Congrès Français d'Acoustique, CFA2022, Société Française d'Acoustique; Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique, Apr 2022, Marseille, France. ⟨hal-03848075⟩
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