Helena Van Swygenhoven, chercheuse au PSI, est lauréate d’un prestigieux subside européen (ERC Grant)

Les métaux sont utilisés depuis des millénaires, et, aujourd’hui encore, ils sont partie intégrante de notre quotidien, sous forme de pièces de machines et de voitures. Pourtant, au niveau de la transformation des matériaux métalliques, de nombreuses questions importantes pour la production industrielle restent sans réponse. Par exemple en ce qui concerne les mécanismes de déformation, qui sont essentiels lorsqu’il s’agit de fabriquer sous presse des pièces de voiture en tôle. Le nouveau projet MULTIAX du groupe de travail emmené par Helena Van Swygenhoven entend se consacrer à ces questions : comment un métal se comporte-t-il quand la direction de traction est tout à coup modifiée ? Et pourquoi ? Ces situations surviennent en effet fréquemment dans la production de composants métalliques. * Etudier sur différentes échelles le métal soumis à des charges*

Pour mener ce projet, Helena Van Swygenhoven a reçu une bourse ERC (ERC Grant) du Conseil européen de la recherche (ERC) : un subside scientifique prestigieux, doté de 2,5 millions d’euros, qui soutient des projets exceptionnels. L’objectif de MULTIAX est d’étudier le comportement du métal lorsque ce dernier est étiré dans différentes directions, et que les tracés le long lesquels la traction agit est Particularité du projet : le comportement devrait être étudié sur trois échelles de grandeur – de la plus petite (examen de la structure atomique) à la plus grande (examen des pièces métalliques entières). « Se faire une idée complète de ce qui se passe au cœur du matériau métallique, n’est possible que si l’on étudie séparément les processus, sur différentes échelles », souligne Helena Van Swygenhoven. L’un des grands défis sera de développer un appareil minuscule, permettant de soumettre de manière ciblée de petits échantillons à une charge correspondante, afin de pouvoir analyser les processus sur la plus petite échelle. »

Observer en direct les changements au cœur du matériau

Dans le cadre de l’expérience, il est prévu de soumettre les matériaux à des charges ciblées, tout en les étudiant simultanément in situ, par recours aux neutrons de la source de neutrons SINQ ou à la lumière synchroton de la Source de Lumière Suisse SLS. En d’autres termes, cela permet d’observer pour ainsi dire « en direct » les modifications des structures internes. Grâce à ces informations, les chercheurs pourront ensuite optimiser des programmes informatiques, à l’aide desquels il est possible de prédire le comportement de nouveaux matériaux métalliques.

Double bénéfice

Le groupe de travail de Helena Van Swygenhoven a déjà plusieurs années d’expérience dans le domaine de la recherche sur les matériaux, notamment dans celui de l’analyse in situ de matériaux métalliques, mais aussi dans la combinaison de résultats issus d’expérimentations et de simulations informatiques. Le subside ERC devrait permettre d’employer sept personnes : deux chercheurs expérimentés comme postdoctorants, quatre doctorants et un technicien. Deux chercheurs se consacreront aux simulations informatiques, les autres mettront sur pied et conduiront les expériences. Au final, le bénéfice du projet devrait être double : d’un côté, il fournira des indications sur les processus qui se jouent au cœur des métaux ; de l’autre, il mettra à disposition de chercheurs, venus d’autres instituts scientifiques et de l’industrie, des appareils d’expérimentation novateurs pour grands instruments de recherche.

Professeure, malgré un congé maternité

Helena Van Swygenhoven est née en Belgique. Elle a fait ses études de physique à Bruxelles, à la Vrije Universiteit Brussel (VUB), et a obtenu sa thèse de doctorat dans le domaine de la recherche sur les matériaux. Elle est arrivée en Suisse en 1989, où elle a d’abord interrompu son activité de chercheuse pour s’occuper de ses deux enfants. Un subside Marie Heim-Vögtlin du Fonds national suisse lui a permis, en 1991, de renouer avec la science. Aujourd’hui, Helena Van Swygenhoven dirige le groupe de recherche Sciences des matériaux et simulation à l’Institut Paul Scherrer, et est professeure à l’EPF Lausanne (EPFL), où elle dirige le nouveau laboratoire Neutrons et rayons X en mécanique des matériaux.

Text : Paul Piwnicki

À propos du PSI

L’Institut Paul Scherrer développe, construit et exploite de grandes installations de recherche complexes et les met à disposition de la communauté nationale et internationale. Les principales recherches de l’Institut sont centrées dans le domaine matière et matériaux, energie et environnement, santé. Avec 1500 collaborateurs et un budget annuel d’environ 300 millions CHF, le PSI est le plus grand centre de recherche de Suisse.