Marc Bernacki

Directeur de recherche

Centre · CEMEF

Mots-clés

Prix & distinctions

2024 Médaille Albert Portevin 2024, SF2M
2017 Prix TERATEC en calcul HPC obtenu par Transvalor (Etienne Perchat) et le CEMEF pour le logiciel DIGIMU (Trophées de la simulation numérique, catégorie collaboration),
2013 Prix spécial du jury pour le prix scientifique, ESAFORM

Équipe

MSR - Métallurgie, Structure, Rhéologie

Biographie

Marc Bernacki est un chercheur spécialisé dans l’étude des évolutions microstructurales des matériaux métalliques lors de procédés de mise en forme à chaud. Ses travaux se concentrent sur la modélisation physique et numérique des mécanismes tels que la recristallisation dynamique continue (CDRX), la croissance des grains, et les interactions entre précipités et joints de grains. Ses recherches abordent notamment l’influence des paramètres thermomécaniques (température, vitesse de déformation, énergie stockée) sur la microstructure, en s’appuyant sur des approches multi-échelles combinant expérimentations (EBSD, MEB, dilatométrie) et simulations numériques (méthodes level-set, éléments finis). Bernacki a contribué au développement de modèles prédictifs pour des alliages d’aluminium, des superalliages base nickel, et des alliages de zirconium, avec des applications industrielles dans les secteurs aéronautique et nucléaire. Ses travaux récents explorent également l’impact des hétérogénéités microstructurales sur les propriétés mécaniques finales des matériaux.

Enseignements

Sciences et génie des matériaux (SGM) option

Intervenant

La 2e année : découvrir, observer, expérimenter Les deux semaines d'option sont consacrées à un mini-projet par binôme, dans un des deux laboratoires de l'Ecole (Centre des Matériaux à Evry ou Centre de Mise en Forme des Matériaux à Sophia-Antipolis, soit plus de 70 enseignants-chercheurs en appui à l'option). Les sujets tournent autour d'un projet industriel précis. L'accent est mis sur la découverte de phénomènes physiques, chimiques, mécaniques... et sur leur quantification. Un rapport détaillé et une soutenance orale permettent aux élèves, non seulement de se former aux techniques de communication, mais surtout de se former "les uns par les autres". Quelques sujets : expertise de la défaillance d'un frein ferroviaire, expertise de non-conformité de joints métalliques, soudage (essais instrumentés et modélisation numérique), étude des mécanismes de formation d'une mousse pour siège automobile, formation d'aérogels pour super-isolants ou applications biomédicales... La 3e année : comprendre, savoir choisir, optimiser Les deux temps forts de la troisième année sont le mois d'option (dès la rentrée) et le projet personnel qui occupe tout le reste du temps consacré à l'option. Le mois d'option : "Matériaux et ingénieurs" dans un secteur industriel donné. Le mois d'option est consacré à l'ingénierie des matériaux et s'articule autour d'un secteur industriel précis (2004 et 2005 : l'automobile ; 2006 et 2007 : l'aéronautique, 2008 et 2009 : le bâtiment, 2010 et 2011 : l'énergie, 2012 et 2013 : la santé, 2014 et 2015 : le spatial). Les multiples activités permettent une formation active et la constitution d'un groupe homogène, riche des origines et des personnalités diverses des élèves et des enseignants : visites industrielles : élaboration, transformation et utilisation des matériaux dans le domaine choisi ; quelques conférences données par des experts industriels ; mini-projets de "Découverte Industrielle" : 5 jours par groupes de 2 à 4 élèves, sur site industriel, encadrés par des ingénieurs sur place, sur un problème d'ingénierie ; un rapport écrit (note interne à l'entreprise) et une restitution orale permettent aux différents groupes de partager savoirs et expériences acquis sur le terrain ; quelques "cours", en fait des séances de préparation des visites et des séances de "debriefing" sous forme de questions-réponses aux enseignants, à propos des conférences et des visites industrielles. Le travail d'option : mettre en pratique méthodes et connaissances pour résoudre un problème industriel. Les travaux d'option, individuels, forment la colonne vertébrale de la troisième année. Définis dès le mois d'octobre, en accord avec les desiderata de chaque élève, ils portent sur un problème industriel bien identifié. D'une durée d'au moins 4 mois (total de 8 mois pour les polytechniciens en "voie spécialisée"), ils se déroulent sur site industriel, avec un double tutorat : les ingénieurs de l'entreprise d'une part et un enseignant-chercheur d'un des deux laboratoires "Matériaux" de l'Ecole d'autre part. L'accent est mis sur la compréhension des phénomènes et sur la résolution du problème pratique posé. Quelques sujets d'option représentatifs traités ces dernières années : choix d'un matériau pour une pièce de Formule 1 automobile (Renault, Viry-Châtillon) modélisation des couches minces déposées sur un verre (Saint-Gobain, Thourotte) sélection et dimensionnement d'une mousse antichoc (SNCF, Le Mans) faisabilité du revêtement de pistons par projection plasma (Toyota, Evry - Belgique - Japon) procédé innovant de coulée continue d'acier (Vallourec, Aulnoye-Aymeries / Brésil) optimisation du procédé d'injection de polymère renforcé de fibres (Bosch, Allemagne) analyse de verres dorés émaillés du Moyen-Age (Laboratoire des Musées de France, Paris) prédiction des propriétés à rupture d'aciers pour gazoducs (ArcelorMittal, Gand, Belgique). critère d'acceptabilité de défauts de forge (PSA, La Garenne-Colombes) défauts de mise en peinture des pièces de carrosserie plastique automobile (Mécaplast, Monaco) soudage de pièces en superalliage pour lanceurs spatiaux (Snecma, Vernon) amélioration du contrôle non destructif d'éléments de centrales électriques (EDF, Saint-Denis) décontamination de bétons utilisés en génie civil pour les centrales nucléaires (Bouygues, St-Quentin / CEA, Marcoule) amélioration de la fabrication de pièces en composite pour aéronautique (Dassault, Argenteuil) choix de matériaux pour sondes endoscopiques avec microcope intégré (Mauna Kea Technologies, Paris) Particularités de l'option : Du concret ! L'option comporte très peu de cours à proprement parler : les savoirs et compétences sont acquis dans les cours proposés à tous les élèves (tronc commun, enseignements spécialisés) et surtout par le partage des expériences vécues par chacun sur le terrain. Il s'agit d'expérimenter par soi-même et en équipe (double tutorat ingénieur industriel + enseignant-chercheur). Pratique intensive du travail en groupe La diversité et le nombre des optionnaires permet à chacun d'apprendre aux autres et par les autres. C'est un entraînement efficace aux méthodes d'auto-formation que pratiquera l'ingénieur pendant toute sa carrière pour rester un acteur majeur dans son domaine de compétences et maîtriser son évolution professionnelle. Pluridisciplinarité Le domaine des matériaux est à l'intersection entre des disciplines telles que la physique, la chimie, la mécanique, les mathématiques appliquées et la modélisation numérique. Les travaux d'option comportent souvent une part expérimentale et une part de modélisation, qui permettent une formation équilibrée à la culture des matériaux. L'option s'intéresse aussi bien aux céramiques, aux "plastiques", aux métaux et alliages... qu'aux objets anciens (archéologie) ou aux innovations les plus récentes (aciers "biologiques", aérogels biosourcés ou non...).

Direction(s) de thèse(s)

2026 Prise en compte de propriétés hétérogènes et prédiction de caractéristiques hétérogènes au sein du formalisme champ-complet intégré à DIGIMU GAGGIOLI Matteo
2025 Développement d'un nouveau modèle de structure de grains multiphasés et application à la fabrication additive d'alliage à haute entropie MERA RINCON Jhon Alexander
2025 Modélisation en champ complet de la transformation de phase solide-solide dans les alliages titane LIU Bowen
2025 Modélisation Multi-échelle dans les alliages de titane PEREZ HURTADO David
2025 Modélisation en champ moyen des évolutions de la microstructure ROJAS LONDOÑO Natalia
2025 Analyse des évolutions microstructurales lors de la déformation à chaud des superalliages γ/γ’ en condition subsolvus : recristallisation statique, dynamique et interaction avec les précipités γ’ MARSALET Clément
2025 Compréhension et prédiction de l’évolution de la microstructure de l’A286 au cours de sa mise en forme pour application sur pièces forgées aéronautiques ROBERT Emile
2025 Modélisation par éléments finis à l’échelle mésoscopique d'alliages issus de la métallurgie des poudres par compression isostatique à chaud TAINTURIER Antoine
2024 Génération de microstructures pilotée par l'IA à partir de données limitées LABADY Sterley
2024 Mécanismes et cinétique de croissance de grains dans un superalliage base nickel élaboré par métallurgie des poudres pour disques de turbines de nouvelle génération STRADY Corentin
2024 Modélisation multi-échelle de la restructuration du combustible UO2 pour des réacteurs nucléaires calogènes de petite puissance (SMR) fonctionnant à basse température DJONOVIC Aleksandar
2023 Impact du laminage circulaire sur la microstructure des disques de turbines de nouvelle génération HUYGHE Théo
2023 modélisation de la recristallisation dynamique continue (CDRX) ABARAY Lahcen
2023 IA et jumeau numérique en métallurgie - Modélisation de suivi de réseaux de joints de grains en évolution TEP Pungponhavoan
2023 Intelligence Artificielle et jumeaux numériques en métallurgie - Modélisation de suivi frontal des réseaux d'interface en évolution. YOUNES Eliane
2023 Modélisation Haute-Fidélité par Level-Set Éléments-Finis de l'Évolution des Microstructures Polycristallines LI Tianchi
2023 Evolution de la microstructure au cours du forgeage de l'alliage VDM® 780 : modélisation de champ moyen de la recristallisation subsolvus et effet de la composition chimique sur la cinétique. PASCUAL GOCE Fernando
2022 Evolutions métallurgiques des alliages Zr-Nb lors des procédés de déformation à chaud : compréhension des mécanismes et simulations. HAHN Pauline
2022 Évolution de la microstructure au cours du forgeage de l'alliage VDM® 780 : modélisation du champ moyen de la recristallisation subsolvus et effet de la composition chimique sur la cinétique LASNE Caitline
2022 Evolution de microstructures d’alliages de titane biphasés après déformation à chaud BLOSSE Antoine
2021 Contrôle de l'homogénéité de taille de grain dans le superalliage base Fe286 DA FONSECA ALVARENGA Artur
2021 Formation des macles dans les microstructures desuperalliages base nickel : mécanismes et simulationnumérique KAVEGE Roméo
2021 Croissance de grains hétérogène dans le superalliage base fer A-286 POTENCIANO CARPINTERO Antonio
2021 HPC et jumeaux numériques pour la métallurgie- Modélisation 3D de l'évolution de réseaux d'interfaces DELPLACE Elie
2021 Évolution de la microstructure du superalliage à base nickel γ-γ' René 65 au cours de sa mise en forme pour la fabrication de disques de turbine ORLACCHIO Federico
2021 simulation de propagation d’ondes ultrasonores dans les matériaux polycristallins TALATIZI ADRIEN
2020 Développement d'un cadre numérique en champ complet basé sur l'approche level-set pour simuler la transformation de phase diffusive à l'état solide dans les matériaux métalliques polycristallins CHANDRAPPA Nitish
2020 Extension d'un modèle de recristallisation dynamique discontinue à champ-moyen vers les hautes vitesses de déformation sur un acier 316L. ROTH Marion
2020 Caractérisation et simulation de la croissance de grains en 3D d’un superalliage base nickel polycristallin JAIME Franco
2019 Caractérisation et modélisation de la recristallisation du zircaloy-4 lors de la mise en forme à chaud GRAND Victor
2018 Recristallisation des alliages 6016 au cours et après le laminage à chaud OUHIBA Saoussen
2018 Génération et homogénéisation de Volumes Elémentaires Représentatifs (VERs) pour composites à renforts discontinus : vers une meilleure compréhension des mécanismes locaux de déformation et d’endommagement NAIT ABDELAZIZ Yacine
2018 Croissance des grains sous l'influence du phénomène d'ancrage de Smith-Zener avec évolution des particules de seconde phase : approche multi-échelle et application aux superalliages à base de nickel ALVARADO VARGAS Karen
2018 Vers une description précise de la mobilité et de l'énergie du joint de grain pour leur implémentation dans un modèle d'éléments finis des mécanismes de recristallisation et croissance de grains MURGAS PORTILLA Brayan David
2017 Simulation par éléments finis, à l’échelle de la microstructure, du soudage diffusion homogène: franchissement de l’interface par les joints de grains VEDIE Luc
2017 Prévision de la taille de grains limite obtenue après croissance de grains en présence d'une distribution complexe de précipités gamma prime dans un superalliage base nickel. QUERE Romane
2017 Nouvelle approche pour la modélisation 3D à l’échelle polycristalline des grains et phases lors des transformations à l’état solide PHAM Chau Thuy
2017 Avancées concernant la modélisation efficace de problèmes massivement multi-domaines avec applications aux évolutions de microstructures FLOREZ Sebastian
2017 Réduction de Modèle appliquée aux écoulements interfaciaux TEYOU TCHUIENKAM Patrick Lionnel
2017 Modélisation à champ complet de recristallisation dynamique discontinue dans un contexte CPFEM RUIZ SARRAZOLA David
2016 Vers la modélisation et simulation en champ complet des macles thermiques par la méthode Level Set Eléments Finis - applications au superalliages base nickel. FAUSTY Julien
2015 Influence de la mise en forme sur les cinétiques de précipitation durcissante dans les superalliages base nickel Inconel® 625 et AD730™ SERET Anthony
2015 Modélisation 3D en champ complet et champ moyen de la recristallisation dynamique et post-dynamique – Application à l’acier 304L MAIRE Ludovic
2015 Etude numérique des micromécanismes de l'endommagement ductile dans des microstructures hétérogènes TREJO NAVAS Victor