Les contraintes environnementales, la hausse des coûts des matières premières et la nécessité de réduire l’empreinte carbone incitent à concevoir des matériaux plus poreux, alliant légèreté et tenue mécanique. Ces matériaux répondent aux besoins de secteurs stratégiques tels que l’aéronautique, le spatial, les transports, l’énergie et les instruments de physique de haute performance.

Les métamatériaux mécaniques, constitués de structures en microtreillis obtenues par impression 3D, offrent un potentiel unique pour relever ces défis. En modulant la topologie de leurs réseaux internes, il devient possible d’atteindre des rapports rigidité/densité supérieurs à ceux des matériaux conventionnels et d’adapter leur architecture pour viser des propriétés mécaniques ou fonctionnelles spécifiques.

Cette thèse s’inscrit dans cette dynamique d’innovation. Elle vise à développer des métamatériaux métalliques ultralégers dont l’architecture est optimisée pour maximiser les performances mécaniques tout en conservant une isotropie assurant un comportement prévisible grâce aux outils classiques d’ingénierie, notamment le calcul par éléments finis, la simulation numérique et les approches multiéchelles. L’approche s’appuie sur une expertise reconnue au sein du CEA, en particulier à l’IRAMIS et à l’IRFU/DIS, dans la conception de métastructures aléatoires isotropes et leur mise en forme par fabrication additive métallique.

En combinant mécanique numérique, conception avancée, fabrication additive multiprocédés et caractérisations in situ, cette thèse vise à repousser les limites actuelles de la conception et de la fabrication de structures métalliques complexes.