En interaction directe avec l'utilisateur, les matériaux (et à fortiori leur procédés de mise en œuvre) occupent une place centrale dans l'appréciation d'un objet. Ils sont en effet porteurs de souvenirs, de messages, de symboles. Notre recherche positionne les matériaux et les procédés de mise en œuvre au cœur du projet. Nous proposons ainsi d'aller au-delà des problématiques techniques, économiques, écologiques, esthétiques ou sémantiques auxquelles ils répondent en exploitant leur potentiel inspirationnel. Notre recherche s'inscrit au sein de l'activité de création et pour cause, le cadre opérationnel de notre thèse est une maison de création traditionnelle et artisanale dans le domaine du luxe. Le marketing montre l'importance de la prise en compte de l'identité de marque dans tout nouvel effort de création. S'appuyant sur ce constat, la problématique de notre recherche est la suivante : Comment favoriser la création de nouveaux objets par les matériaux et les procédés au sein d'une entreprise traditionnelle à forte identité ? Pour y répondre, nous proposons des concevoir un outil qui facilite la génération d'idées pour des créateurs. Le principe de cet outil est basé sur la capitalisation d'informations propres à l'entreprise ainsi que sur la sélection d'informations nouvelles et pertinentes en termes de matériaux et de procédés. Dérivé du concept de matériauthèque, largement populaire auprès des designers et des créateurs, l'outil que nous avons modélisé facilite le mécanisme de rapprochement entre des informations nouvelles pré-sélectionnées et des informations propres à l'entreprise. D'un point de vue scientifique, l'enjeu de cette recherche est alors de proposer un outil inspirationnel orienté matériaux et procédés qui s'adresse à un public de designers et de créateurs. Pour l'entreprise, cet outil d'aide à la génération d'idées nouvelles offre des clés pour s'affirmer face à la concurrence, pour trouver de nouveaux marchés, pour renouveler son expertise afin de se projeter dans l'avenir.

Ces travaux de thèse ont pour objectif de contribuer au développement de procédés innovants pour les assemblages contenant des métaux durs. Le procédé d’expansion à froid, dont l’efficacité a été prouvée à de nombreuses reprises sur les alliages d’aluminium et dont les qualités sont nombreuses, a attiré notre attention. L’objectif de la thèse est d’apporter des éléments de réponse quant à l’intérêt de l’utilisation du procédé d’expansion au sein des métaux durs, mesuré notamment par son impact sur la performance en fatigue. Plus généralement, il s’agit de comprendre son fonctionnement et son mode d’action au sein de ces alliages à hautes performances. Dans les travaux réalisés, les challenges scientifiques et techniques s’articulent autour de plusieurs thématiques d’étude. Des essais expérimentaux ont été effectués en vue de prouver la faisabilité du procédé mais aussi de mesurer de son impact sur la tenue fatigue d’alésages en alliages de titane (Ti-6Al-4V), en acier inoxydables à durcissement structural (15-5PH) mais aussi en superalliages à base Nickel (Inconel 718). L’efficacité du procédé a été prouvée et les gains apportés par la technologie sont importants. D’un autre côté, la problématique de la détermination des champs résiduels en bord de trou reste un réel défi pour la communauté intéressée par l’expansion à froid. La considération cette fois-ci des métaux durs apporte un degré supplémentaire de nouveauté et d’inconnu. La méthodologie générale employée réside dans la considération d’études numériques et expérimentales afin d’étudier la réponse des métaux durs à l’expansion à froid. Des modèles éléments finis axisymétriques ont été développés en vue de simuler le procédé complet d’expansion à froid réalisée au sein d’alésages et d’empilages de divers métaux durs. Les résultats numériques fournis ont été mis en parallèle avec ceux issus de mesures expérimentales, telles que la méthode du trou incrémental. Le but étant ainsi d’obtenir les cartographies les plus fiables possibles des contraintes résiduelles triaxiales générées en bord de trou mais aussi de rechercher de stratégies d’optimisations du procédé / This thesis aims to contribute to the development of innovative processes for mechanical components made of hard metals (Titanium, steels and superalloys). In the aeronautical field, the design of ever more efficient and reliable structures remains a technical challenge. In mechanical assemblies, hole edges are the seats of high stress concentrations and are a major risk site for crack initiation. To fight against this damage, manufacturing technologies such as cold expansion are widespread for aluminium applications but not for hard metal. The objective of this study is to provide answers concerning the impact of the cold expansion on the fatigue performance of holes and understand the mechanisms of the process in these high performance alloys. In the present work, the methodology proposed is to carry out both experimental and numerical studies of the response of hard alloy holes subjected to cold expansion. An extensive experimental campaign has been set up. It includes several materials (Ti-6Al-4V αβ and β annealed, 15-5PH & Inconel 718) and aims to test many parameters. The process has proved very effective on the fatigue performance in these high performance alloys. On the other hand, the main technical and scientific challenge lies in determining the stress fields generated within the material after cold expansion, especially in hard metals, the behaviour of which can be diverse and complex. The numerical modelling strategy chosen has led to the development of polyvalent axisymmetric models that are dedicated to simulation of the split sleeve process. Experimental and numerical results were compared using various methodologies, such as the incremental hole drilling technique. Measurements have validated the finite element simulations, with the purpose of mapping the residual fields in the expanded metallic section and the proposal of optimisation techniques.