Gildas Guillemot

Maitre assistant

Centre · CEMEF

Discipline(s): Mécanique des fluides, Mécanique du solide
Thème(s): Fabrication additive, Superalliage

Mots-clés

Prix & distinctions

2023 CALPHAD best paper award

Équipe

2MS - Métallurgie, Mécanique, Structure et Solidification

Biographie

Gildas Guillemot est un chercheur spécialisé dans la modélisation numérique des procédés de fabrication additive et de solidification des matériaux métalliques. Ses travaux se concentrent sur l’étude des phénomènes multiphysiques intervenant lors des procédés de fusion laser sur lit de poudre (L-PBF), de fabrication additive par fil-laser (WLAM) ou encore de soudage. Son expertise couvre la simulation des transferts thermiques, des écoulements fluides, de la formation des microstructures et des contraintes résiduelles, en intégrant des méthodes numériques avancées telles que les automates cellulaires, les éléments finis adaptatifs ou les approches level-set. Ses recherches visent à mieux comprendre l’influence des paramètres process sur la morphologie des cordons, la texture des grains et les propriétés métallurgiques des alliages, notamment les superalliages base nickel comme l’IN718 ou les aciers inoxydables. Ses contributions incluent également le développement de modèles homogénéisés pour les structures de support, l’analyse des interactions laser-matière à l’échelle mésoscopique, ou encore l’étude des cinétiques de croissance dendritique en solidification rapide.

Publication(s)

2025
Multiphysics simulation and microstructure prediction of coaxial wire-laser additive manufacturing process DOI : 10.1016/j.mtla.2025.102461
2025
Homogenization methods for thermal study of support structure in laser powder bed fusion (L-PBF) – application to process numerical modeling DOI : 10.1108/HFF-09-2024-0683
2024
Mesoscale multilayer multitrack modeling of melt pool physics in laser powder bed fusion of lattice metal features DOI : 10.1016/j.addma.2024.104365
2024
Kinetic effects during the plane-front and dendritic solidification of multicomponent alloys DOI : 10.1016/j.actamat.2023.119473
2024
Part-Scale Thermomechanical and Grain Structure Modeling for Additive Manufacturing: Status and Perspectives DOI : 10.3390/met14101173
2023
Three-dimensional modeling of solidification grain structures generated by laser powder bed fusion DOI : 10.1016/j.mtla.2023.101804
2022
Structure and texture simulations in fusion welding processes – comparison with experimental data DOI : 10.1016/j.mtla.2021.101305
2022
The thermodynamics of non-equilibrium interfaces during phase transformations in concentrated multicomponent alloys DOI : 10.1016/j.actamat.2022.118407
2022
Growth competition between columnar dendritic grains – The role of microstructural length scales DOI : 10.1016/j.actamat.2021.117395
2022
Multiphysics simulation of single pulse laser powder bed fusion: comparison of front capturing and front tracking methods DOI : 10.1108/HFF-04-2021-0282
2022
Thermodynamic coupling in the computation of dendrite growth kinetics for multicomponent alloys DOI : 10.1016/j.calphad.2022.102429
2022
Hybrid Cellular Automaton - Parabolic Thick Needle model for equiaxed dendritic solidification DOI : 10.1016/j.jmst.2022.02.017
2021
Effect of processing parameters during the laser beam melting of Inconel 738: Comparison between simulated and experimental melt pool shape DOI : 10.1016/j.jmatprotec.2020.116897
2021
A Partitioned Solution Algorithm for Concurrent Computation of Stress–Strain and Fluid Flow in Continuous Casting Process DOI : 10.1007/s11663-021-02070-4
2021
A review of microstructural changes occurring during FSW in aluminium alloys and their modelling DOI : 10.1016/j.jmatprotec.2020.116706
2021
Morphological stability of spherical particles - Extension of the Mullins-Sekerka criteria to multi-component alloys under a non-stationary diffusive regime DOI : 10.1016/j.actamat.2020.116539
2020
Three-dimensional cellular automaton modeling of silicon crystallization with grains in twin relationships DOI : 10.1016/j.actamat.2020.03.051
2020
3D cellular automaton modelling of silicon crystallization including grains in twin relationship DOI : 10.1088/1757-899X/861/1/012052
2020
Concurrent and coupled resolution of fluid flow and solid deformation in solidification processes DOI : 10.1088/1757-899X/861/1/012068
2020
Numerical study of the impact of vaporisation on melt pool dynamics in Laser Powder Bed Fusion - Application to IN718 and Ti–6Al–4V DOI : 10.1016/j.addma.2020.101249
2020
Impact of solute flow during directional solidification of a Ni-based alloy: In-situ and real-time X-radiography DOI : 10.1016/j.actamat.2020.04.003
2019
Level-set modelling of Laser Beam Melting process applied onto ceramic materials - Comparison with experimental results DOI : 10.1088/1757-899X/529/1/012002
2019
A partitioned two-step solution algorithm for concurrent fluid flow and stress–strain numerical simulation in solidification processes DOI : 10.1016/j.cma.2019.07.006
2019
Thermo-mechanical simulation of track development in the Laser Beam Melting process - Effect of laser-metal interaction DOI : 10.1088/1757-899X/529/1/012005
2019
A partitioned solution algorithm for fluid flow and stress-strain computations applied to continuous casting DOI : 10.1088/1757-899X/529/1/012082
2019
Finite diffusion microsegregation model applied to multicomponent alloys DOI : 10.1088/1757-899X/529/1/012029
2019
Additive manufacturing of an oxide ceramic by laser beam melting—Comparison between finite element simulation and experimental results DOI : 10.1016/j.jmatprotec.2019.02.004
2018
Modeling of eutectic growth kinetics with thermodynamic couplings DOI : 10.1016/j.actamat.2018.08.056
2018
Growth competition between columnar dendritic grains – Cellular automaton versus phase field modeling DOI : 10.1016/j.actamat.2018.05.032
2018
Numerical modelling of fluid and solid thermomechanics in additive manufacturing by powder-bed fusion: Continuum and level set formulation applied to track- and part-scale simulations DOI : 10.1016/j.crme.2018.08.008
2018
Investigation of the Effect of Residual Stress Gradient on the Wear Behavior of PVD Thin Films DOI : 10.1007/s11665-018-3132-1
2018
Numerical modelling of the impact of energy distribution and Marangoni surface tension on track shape in selective laser melting of ceramic material DOI : 10.1016/j.addma.2018.03.003
2018
Macroscopic thermal finite element modeling of additive metal manufacturing by selective laser melting process DOI : 10.1016/j.cma.2017.12.003
2017
Three-dimensional finite element thermomechanical modeling of additive manufacturing by selective laser melting for ceramic materials DOI : 10.1016/j.addma.2017.02.005
2017
An analytical model with interaction between species for growth and dissolution of precipitates DOI : 10.1016/j.actamat.2017.04.035
2017
Columnar and Equiaxed Solidification of Al-7 wt.% Si Alloys in Reduced Gravity in the Framework of the CETSOL Project DOI : 10.1007/s11837-017-2397-4
2017
Erratum: Corrigendum to “Analytical model for equiaxed globular solidification in multicomponent alloys” (Acta Materialia (2015) 97 (419–434)(S1359645415002724)(10.1016/j.actamat.2015.04.030)) DOI : 10.1016/j.actamat.2016.10.017
2016
Three-dimensional cellular automaton-finite element modeling of solidification grain structures for arc-welding processes DOI : 10.1016/j.actamat.2016.05.011
2016
Finite element modeling of deposition of ceramic material during SLM additive manufacturing DOI : 10.1051/matecconf/20168008001
2016
Microstructure modeling
2015
Analytical model for equiaxed globular solidification in multicomponent alloys DOI : 10.1016/j.actamat.2015.04.030
2015
Influence of process-induced microstructure on hardness of two Al-Si alloys DOI : 10.1016/j.msea.2015.08.051
2014
Vickers microhardness of oxidized and nonoxidized porous silicon DOI : 10.1109/NAWDMPV.2014.6997620
2014
A level set approach for the simulation of the multipass hybrid laser/GMA welding process DOI : 10.1016/j.commatsci.2014.04.036
2014
3D coupled cellular automaton (CA)-FINITE ELEment (FE) modeling for solidification grain structures in gas tungsten arc welding (GTAW) DOI : 10.2355/isijinternational.54.401
2014
3D parameter to quantify the anisotropy measurement of periodic structures on rough surfaces DOI : 10.1002/sca.21108
2013
Relevance of Wavelet Shape Selection in a complex signal DOI : 10.1016/j.ymssp.2013.07.001
2013
A coupled Cellular Automaton - Finite Element approach for the modelling of grain structure development in TIG welding; [Développement d'une approche couplée Automates Cellulaires - Eléments Finis pour la modélisation du développement des structures de grains en soudage TIG] DOI : 10.1051/matecconf/20130702002
2013
Direct modeling of structures and segregations up to industrial casting scales DOI : 10.1007/s11837-013-0679-z
2013
A level-set approach for the modelling of hybrid arc/laser welding process application for high thickness steel sheets joining; [Modélisation du procédé de soudage hybride Arc / Laser par une approche level set application aux toles d'aciers de fortes épaisseurs] DOI : 10.1051/matecconf/20130702003
2012
A comparison of models for predicting the true hardness of thin films DOI : 10.1016/j.tsf.2012.10.017
2012
Estimation of the constitutive law by dual small punch test and instrumented indentation DOI : 10.4028/www.scientific.net/SSP.188.193
2011
How to characterize the regularity of surface topographies? DOI : 10.1088/1742-6596/311/1/012012
2011
A generic statistical methodology to predict the maximum pit depth of a localized corrosion process DOI : 10.1016/j.corsci.2011.03.026
2011
Wavelet theory and belt finishing process, influence of wavelet shape on the surface roughness parameter values DOI : 10.1088/1742-6596/311/1/012013
2011
Characterization of innovative steels by dual mechanical tests; [Caractérisation des aciers innovants par essais mécaniques croisés] DOI : 10.1051/mattech/2011034
2011
Characterization of the mechanical properties by nanoindentation of a treatment of diffusion and a coating for the improvement wear resistance of low carbon steels; [Caractérisation des propriétés mécaniques par nanoindentation d'un traitement de diffusion et d'un revêtement pour l'amélioration de la résistance à l'usure des aciers à bas carbone] DOI : 10.1051/meca/2011132
2010
Correlation between thermal properties and aluminum fractions in CrAlN layers deposited by PVD technique DOI : 10.1016/j.vacuum.2010.01.011
2010
On the detection of corrosion pit interactions using two-dimensional spectral analysis DOI : 10.1016/j.corsci.2009.09.011
2010
Elaboration, characterization of CrN- based coatings DOI : 10.1063/1.3552365
2010
A cellular automaton / finite element model for predicting grain texture development in galvanized coatings DOI : 10.1063/1.3552535
2010
Comments on the paper "Modification of composite hardness models to incorporate indentation size effects in thin films", D. Beegan, S. Chowdhury and M.T. Laugier, Thin Solid Films 516 (2008), 3813-3817 DOI : 10.1016/j.tsf.2009.07.178
2009
A multilayer model for describing hardness variations of aged porous silicon low-dielectric-constant thin films DOI : 10.1016/j.tsf.2009.07.040
2009
Feature of solid-liquid metals reaction revealed by conversion electron Mössbauer spectrometry DOI : 10.1007/s10751-009-9918-7
2007
Interaction between single grain solidification and macrosegregation: Application of a cellular automaton-Finite element model DOI : 10.1016/j.jcrysgro.2006.12.076
2006
Modeling of macrosegregation and solidification grain structures with a coupled cellular automaton - Finite element model DOI : 10.2355/isijinternational.46.880
2006
Columnar-to-Equiaxed Transition in SOLidification Processing (CETSOL): A project of the European Space Agency (ESA) - Microgravity Applications Promotion (MAP) programme DOI : 10.4028/0-87849-991-1.393
2006
Interactions between columnar solidification and segregation: A comparison of the predictions of a cafe model with in-situ observations
2004
A new cellular automaton - Finite element coupling scheme for alloy solidification DOI : 10.1088/0965-0393/12/3/013
2004
Modeling of macrosegregation and solidification grain structures with a coupled cellular automaton - Finite element model
2003
Boundary layer correlation for dendrite tip growth with fluid flow DOI : 10.1016/S0921-5093(02)00261-7
1999
Three-dimensional diamond growth film simulations: Correlations between nucleation and surface parameters DOI : 10.1016/s0925-9635(98)00302-1

Enseignements

Matériaux pour l'ingénieur

Chargé d'enseignement

L'activité en présentiel (27 heures) est structurée en séances plénières en amphi (12 heures), en séances en petites classes (PC) (12 heures) à effectif plus réduit, en restitution des TP devant un jury (30 minutes). Elle inclut également l'examen écrit (2h30). Le travail personnel des élèves (18heures) comprend (en plus de l'activité démontage/remontage de moteur mentionnée plus haut) : Un QCM d’auto-évaluation (30 min) sur les pré-requis. Cette auto-évaluation est réalisée en amont du premier cours pour cerner les points forts et faibles des élèves et mettre ensuite l’accent sur certains aspects pendant les enseignements en face-à-face pédagogique. Un devoir sur les diagrammes de phases (2 heures) Un devoir sur le vieillissement des matériaux (2 heures) Des travaux pratiques au CMAT (6 heures) : 13 TP sont réalisés par groupes de 4 à 5 élèves, avec encadrement d'ingénieurs et techniciens du Centre, mais aussi de doctorants, les sujets de TP étant pour la plupart connexes aux sujets de thèse en cours. Restitution orale de 20 min par TP en fin de journée dans deux sessions en parallèle. Les élèves réalisent donc un des TP et participent/assistent à la moitié des restitutions en fin de journée. Deux journées similaires sont organisées, de façon à accueillir l'ensemble de la promotion. Révision de l’examen final (5 heures)

Impression 3D métallique

Responsable

Le programme d’enseignement est le suivant, sur les journées de cours : Introduction générale aux procédés additifs, Présentation des phénomènes intervenants dans les procédés LBM et ColdSpray. Thermodynamique, transformation de phase en solidification rapide, évolution microstructurale associée. Evolution mécanique et propriétés des pièces réalisées par procédés additifs, traitement final, limitation des défauts. Technique d’élaboration en LBM et ColdSpray, étapes de construction, Présentation des méthodologies de caractérisation expérimentale liées aux procédés additifs et à l’étude des défauts, mesure des contraintes résiduelles par DRX. Modélisation numérique des procédés additifs, objectifs du développement des outils de simulation, phénomènes physiques suivis, échelles de résolution, prédiction des propriétés finales. Présentation (ingénieur R&D en industrie) sur l'utilisation des procédés de fabrication additive en contexte industriel, les objectifs poursuivis et les résultats attendus. En complément de ces enseignements, un temps de projet sera également inscrit dans le cours, réalisé sur une durée de 6 h, au Centre des Matériaux (CMAT, Evry) nécessitant le déplacement des étudiants sur deux journées complètes dans ce laboratoire. Durant ces deux journées, les étudiants suivront, sur la première matinée, la séance d’enseignement sur les techniques d’élaboration et de caractérisation associées aux procédés additifs (séance V – 3 h matinée journée '1'). Le temps de formation suivant (3 h après-midi journée '1' + 3 h matinée journée '2') correspondra au temps de réalisation des projets encadrés. Un temps de travail autonome (3 h après-midi journée '2') pourra être réalisé au CMAT, pour permettre le dépouillement et l’analyse des résultats produits, en préparation à la séance d’évaluation. Les choix de projets seront réalisés, au plus tard, durant la première séance d’enseignement.

Direction(s) de thèse(s)

2025 Maîtrise de la fabrication de pièces monocristallines par procédé LPBF : modélisation de la croissance microstructurale par couplage automate cellulaire-éléments finis sur des volumes millimétriques GAMBLIN Axel
2025 Etude des transformations de phase à l'état solide rapides en combinant des expériences de chauffage par impulsion contrôlée et une modèlisation Calphad hors-équilibre de l'interface – RAPID-SOLID ADHAMI Mahmoud
2024 Thermochimie des poudres de couverture pour la coulée en lingot BELAICHA Noura
2023 Analyse des compétitions de croissance des microstructures produites au cours de la solidification des alliages métalliques HAMMOUD Racha
2023 Modélisation des procédés de fabrication additive - Application aux alliages magnétiques à faibles pertes réalisés par feuilletage 3D FERRANDEZ Robin
2023 Modélisation numérique de la précipitation et optimisation du traitement thermique "in-situ" du procédé de fusion laser sur lit de poudre pour applications aéronautiques DUCOTTET Sylvain
2022 Procédé de fabrication additive laser-fil(WLAM) : simulation numérique multiphysique du transfert de chaleur, de l'écoulement des fluides et de la formation des microstructures. Application au superalliage IN718. KONG Zichen
2021 Modélisation multi-échelle de la solidification rapide et de la fissuration à chaud en fusion laser sur lit de poudre (L-PBF) de superalliages base nickel MARTIN Paul
2019 Modélisation des microstructures générées en fabrication additive par procédé LPBF d'un alliage base nickel CAMUS Théophile
2018 Modélisation de la structure de grain et de la fissuration à chaud dans les procédés de soudage à l'arc XUE Chengdan
2018 Modélisation multi-échelles du procédé de fabrication additive par arc-fil WAAM : du cycle CMT aux pièces de grandes dimensions. RAVIX Lucas
2017 Modélisation multi-physique de la macroségrégation et de la formation des freckles lors de la solidification d’aubes de turbine monocristallines. MAGUIN Vincent
2017 Simulation numérique multiphysique du procédé de fusion laser de lit de poudre - Application aux alliages métalliques d'intérêt aéronautique QUEVA Alexis
2016 Modélisation 3D de structures de grains par une approche automate cellulaire. Application à la compétition de croissance dendritique et à la cristallisation du silicium polycristallin PINEAU Adrian
2016 Simulation numérique des interactions mécaniques entre phase liquide et phase solide dans les procédés de solidification ZHANG Shaojie
2016 Modélisation numérique multi-échelle des structures desolidification, de la macroségrégation et de la TransitionColonnaire-Equiaxe ETTROUDI Hanadi
2015 Modélisation multi-échelle parallélisée pour la prédiction de structures de grains dendritiques couplant les éléments finis, un automate cellulaire et un réseau de paraboles FLEURISSON Romain