La disponibilité de structures légères avec une excellente absorption d'énergie est essentielle pour de nombreuses applications d'ingénierie, de l'emballage aux pare-chocs des voitures, des trains et des structures de bâtiment. La bio-inspiration est un vivier d’idées capable de nous apporter une réponse. Cette thèse propose une manière originale d’intégrer la conception bio-inspirée et la méthode d’imprégnation en buse par le procédé du dépôt de filament fondu pour développer des composites bio-inspirés dotés de structures cellulaires à gradient fonctionnel. Pour les réaliser, la thèse s’appuiera sur deux exemples issus de la nature : 1) les éponges de mer, et 2) la tige d'une plante aquatique. Nous avons choisi de reproduire ces structures en utilisant des composites renforcés de fibres continues de lin, en ciblant des retombées prometteuses dans divers secteurs industriels: aéronautique, éolien, sports… L’état de l’art met en lumière 3 verrous: 1) Identification et maitrise des relations entre les paramètres du procédé d’impression, les propriétés mécaniques et l’impact à basse vitesse, 2) Nécessité d’imprimer le composite en considérant la forme ondulée des interfaces, et 3) Prise en compte de la structure 3D de la cellule (type lattice). Afin de lever ces verrous, la thèse proposera: 1) d’établir la relation entre les paramètres du procédé et leurs effets d’interaction sur les propriétés mécaniques, 2) d’adapter et d’optimiser la trajectoire de tranchage, et 3) de développer l’impression dans la direction Z. Nous explorerons numériquement et expérimentalement ces nouveaux concepts de conception inexplorés afin d’identifier la relation entre la topologie des structures et les propriétés mécaniques pour établir les lois d’échelle et sa contribution à l’amélioration de la résistance à l’impact.
