Donner du sens à la science

Quels seront les prochains défis de la mécanique?

Quels seront les prochains défis de la mécanique?

20.09.2018, par
Robotique, aéronautique, modélisation du corps humain, transition énergétique… autant de secteurs de pointe qui se trouveraient cruellement en panne sans les apports d’une science majeure, mais pas toujours bien identifiée : la mécanique. Gros plan sur cette discipline à l’occasion de la Journée annuelle de l’Association française de mécanique qui s'est tenue le 20 septembre à Paris.

La mécanique est une désignation qui, pour le grand public notamment, prête à beaucoup de confusion en restant attachée à son acceptation « garagiste »… Or la science mécanicienne1, branche de la physique dédiée à l’étude du mouvement, des déformations et des états d’équilibre, couvre un domaine tout autre que celui des clés à molette ! De l’écoulement d’air sur une voiture, avec la mécanique des fluides, à l’étude des déformations, avec la résistance des matériaux, en passant par l’élasticité des organes, avec la biomécanique, le spectre est large.

D’un point de vue économique, le secteur industriel couvert par la discipline est l'un des plus importants en France et en Europe tant par le chiffre d’affaires et les effectifs que par la quantité de brevets et de start-up innovantes. Tout en étant dans la continuité de ses traditions industrielles, la mécanique appartient à un secteur de pointe qui contribue à la modernisation de la France et s’inscrit, par exemple, au cœur de l’Alliance industrie du futur, lieu de réflexion sur les mutations des technologies liées à une numérisation accrue des procédés et à l'évolution inéluctable des métiers qui leur sont associés.

Les exemples en aéronautique sont sans doute les plus évidents pour saisir l’importance de la discipline. Un avion ne volerait pas sans des structures robustes et néanmoins légères, sans des moteurs puissants et fiables, sans des formes de fuselage optimisées, tout cela avec des impératifs de réduction du bruit, de la consommation et des risques (chocs avec des volatiles, givrage) et de la diminution de l’impact sur l’environnement. Ces exigences se traduisent par des compétences mécaniciennes : résistance des matériaux, procédés de mise en forme et assemblage, combustion, mécanique des fluides, aéro-acoustique, énergie, endommagement, etc.

L’exploration spatiale, la robotique ou la biomécanique sont autant de secteurs où la mécanique joue un rôle majeur.
L’exploration spatiale, la robotique ou la biomécanique sont autant de secteurs où la mécanique joue un rôle majeur.

Mais il y a beaucoup d’autres secteurs dans lesquels l’apport de la mécanique est moins connu, alors qu’il est majeur, certes évidemment partagé avec d’autres. Les conférences de cette Journée annuelle de l’Association française de mécanique (AFM)2 font donc la part belle aux nouveaux défis qui s’annoncent dans l’ensemble des domaines. Parmi eux, la robotique, « fille » de la mécanique, de la cybernétique et du traitement de l’information, figure en bonne place. Un point important concernera par exemple le recours au traitement de l'information qui permet aujourd’hui de programmer la machine, non plus seulement au niveau du mouvement attendu, comme c’était le cas en robotique manufacturière, mais au niveau plus symbolique de l’action à réaliser.

Dans le domaine de la santé, face aux détériorations de la posture, aux modifications des propriétés mécaniques des tissus ou aux altérations du contrôle moteur, le concept de prise en charge personnalisée s’impose de plus en plus.
 

Face aux modifications des propriétés mécaniques des tissus ou aux altérations du contrôle moteur, le concept de prise en charge personnalisée s’impose de plus en plus.

En la matière, la modélisation biomécanique personnalisée du corps humain est l’une des pistes pour concevoir des dispositifs médicaux (prothèses, implants osseux, etc.) adaptés à la géométrie propre du patient et aux efforts internes liés à ses activités physiques.

Du côté de l’exploration spatiale, plusieurs missions en cours ou à venir concernent la visite d’astéroïdes, avec retour d’échantillons, et impliquent fortement la science mécanicienne. C’est le cas avec la spectaculaire mission Hera, composante européenne de la mission AIDA en collaboration avec la Nasa, qui consiste à dévier un astéroïde par l’impact d’un projectile artificiel, afin de vérifier notre aptitude à éloigner de la Terre des cailloux de 100 à 200 mètres de diamètre, potentiellement dangereux.

Derrière ce test grandeur nature, une première, il s’agit également de valider les modèles numériques d’impact haute vitesse à l’échelle d’un astéroïde, et ainsi d’être prêt le jour où un risque de collision avec un astéroïde se confirmerait.

Dans le domaine de l’énergie enfin, il va sans dire que les enjeux climatiques mondiaux nécessitent une réduction drastique des émissions de gaz à effet de serre causées par l’activité humaine. La nécessaire transition énergétique impactera à la fois les technologies de production d’énergie, ses modes de consommation pour les différents usages (bâtiment, transports, industrie, agriculture et technologies de l’information et de la communication). Pour cela, l’émergence de technologies de rupture s’impose, par exemple pour la capture, le stockage et le recyclage du CO2, dans lesquelles les sciences mécaniques ont leur rôle à jouer.

Les conférences présentées sont volontairement confiées (majoritairement) à des confrères « non mécaniciens » mais avec lesquels nous travaillons main dans la main, soit avec des laboratoires publics d’universités ou d’écoles et du CNRS, soit avec des organismes (Onera, CEA, Cetim, Cnes, etc.), soit enfin avec des entreprises industrielles ou commerciales de toutes tailles (TGI, PME), notamment celles regroupées au sein de la Fédération des industries mécaniques.

La science mécanicienne (la « mécaniscience »), avec ses prolongements industriels et technologiques, est une science noble, moderne, en renouvellement constant, qui se nourrit de sciences connexes comme l’informatique, les mathématiques appliquées, l’optique et la mécatronique, et en stimule les progrès. La place scientifique et industrielle de la France est très liée au dynamisme de cette communauté qui s'est notamment manifesté lors de cette Journée annuelle de l'AFM. Une journée qui revêt cette année un caractère exceptionnel car il s’agit des 20 ans de l’Association.

Les points de vue, les opinions et les analyses publiés dans cette rubrique n’engagent que leur auteur. Ils ne sauraient constituer une quelconque position du CNRS.
 

Pour en savoir plus, rendez-vous sur le site de l’Association française de mécanique.

 

Notes
  • 1. Il est ici question de mécanique classique uniquement, et non de mécanique relativiste ou quantique.
  • 2. L’AFM regroupe plus de 2 800 adhérents industriels comme académiques de la discipline.

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