Un an après son lancement effectif, le projet collaboratif DiOXYGEN franchit une première étape. Porté par l’IRT Saint Exupéry et réunissant plus d’une dizaine de partenaires industriels, institutionnels et académiques, le programme entend bâtir une filière française souveraine autour des composites à matrice céramique oxydes (O-CMC), des matériaux destinés à des secteurs aussi sensibles que l’aéronautique, le spatial, la défense, l’énergie ou le stockage des déchets radioactifs.
Un premier programme dédié à une filière jugée stratégique
DiOXYGEN s’inscrit dans le prolongement du Livre Blanc « Les composites à matrice céramique : un domaine d’excellence en France », publié en mars 2024. Lancé en décembre 2024, le projet constitue, selon ses promoteurs, la première structuration d’un programme complet consacré à cette filière, avec pour ambition de constituer une chaîne d’approvisionnement nationale cohérente et compétitive. C’est aussi la première fois que l’ensemble des acteurs français du domaine, du producteur de fibres aux utilisateurs finaux, se rassemble autour d’un projet commun.
Le programme prolonge six années de travaux menés à l’IRT Saint Exupéry sur les composites oxyde, d’abord avec le soutien de Safran, puis du CEA/DAM et de Pyroméral. « Structurer une filière souveraine et performante est essentiel pour rester compétitifs à l’international », souligne Laurent Ferres, responsable du site de Bordeaux-Talence de l’IRT. La direction du projet est assurée par Céline Apheceixborde.
L’initiative s’articule avec les réflexions du Groupe de Recherches GDR (CMC)². « Je salue la dynamique créée par DiOXYGEN de réunir plusieurs de nos membres. C’est un signal très positif pour la communauté », estime Gérard L. Vignoles, directeur du GDR et du Laboratoire des Composites Thermo Structuraux (LCTS), qui y voit une occasion de renforcer les coopérations entre équipes académiques et acteurs industriels.
Des matériaux taillés pour les conditions extrêmes
Les composites céramiques oxydes associent des fibres à une matrice céramique. Il en résulte une combinaison de propriétés recherchées : légèreté, résistance aux hautes températures, tenue mécanique stable en conditions sévères et durabilité face aux gradients thermiques. Ces caractéristiques en font des candidats privilégiés là où les métaux et les composites organiques atteignent leurs limites, notamment pour la propulsion, la protection thermique ou les systèmes fonctionnant en environnement contraint.
La mobilisation repose sur plusieurs leviers : l’apport de spécifications adaptées à chaque domaine d’application, des expertises techniques complémentaires pour améliorer les procédés de mise en œuvre, des méthodes d’essais harmonisées pour fiabiliser les résultats, et la définition collective de démonstrateurs et de jalons de montée en maturité technologique (TRL).
Les partenaires apportent des contributions complémentaires le long de la chaîne de valeur. L’ONERA co-encadre avec l’IRT une thèse et un post-doctorat, en mettant à disposition son expertise en caractérisation et en modélisation du comportement thermomécanique des matériaux. Safran, qui revendique plus de quarante ans d’expérience dans les composites céramiques, apporte sa maîtrise des procédés, de l’intégration et de la certification ; pour Marc Montaudon, directeur général de Safran Ceramics, les O-CMC jouent « un rôle déterminant pour alléger les pièces chaudes des moteurs » et contribuer à la décarbonation de l’aviation, en particulier sur les tuyères et les éléments d’intégration moteur.
Airbus Helicopters explore de son côté des applications concrètes pour ses aéronefs, en vue de conceptions structurelles offrant des performances thermiques accrues et d’une anticipation des futures normes de certification. La PME Pyromeral Systems, dotée de technologies propriétaires et d’une forte capacité d’intégration, contribue au développement de procédés plus fiables et automatisés. Saint-Gobain Advanced Ceramic Composites, positionné « du filament aux pièces complexes usinées », bénéficie d’un lien direct avec les utilisateurs finaux potentiels.
Du côté de la défense, MBDA voit dans DiOXYGEN un accélérateur de R&T permettant d’évaluer et d’adapter les technologies d’automatisation et d’industrialisation des matériaux oxyde destinés à ses prochaines générations de produits. La Direction générale de l’armement (DGA) y associe un enjeu de souveraineté : « DiOXYGEN répond à un enjeu stratégique de structuration d’une filière nationale », indique Philippe Gomez, chef du département « Matériaux et Technologies Plateformes et Propulsion », rappelant le rôle déterminant des O-CMC dans les futurs moteurs et systèmes de propulsion.
La première phase du projet vise à développer des procédés de fabrication plus fiables et reproductibles. Une ligne d’imprégnation robotisée, installée sur le site de l’IRT à Talence, permet déjà de tester un procédé semi-automatisé inspiré des méthodes utilisées pour les composites organiques et adapté aux céramiques oxydes.
La deuxième étape porte sur la réalisation de démonstrateurs. Ces pièces, attendues d’ici 2027, doivent valider la faisabilité industrielle du matériau, à partir de conceptions définies collectivement tout en préservant la confidentialité de chaque partenaire. Enfin, les matériaux seront soumis à des essais thermiques, mécaniques et combinés, dont les résultats alimenteront des modèles numériques. L’objectif est de pouvoir évaluer les performances sans multiplier les essais physiques coûteux.
Au-delà de l’aéronautique : le stockage des déchets radioactifs
Les avancées du projet ouvrent des perspectives dans des domaines où la tenue à long terme et la résistance aux conditions extrêmes sont essentielles. Le stockage géologique profond des déchets radioactifs en est un exemple, les contraintes rencontrées en milieu souterrain exigeant des matériaux particulièrement robustes.
L’Andra participe ainsi au projet pour évaluer la pertinence des O-CMC comme alternative à l’acier dans le futur centre de stockage Cigéo. « Leurs performances en environnement sévère pourraient répondre à certaines exigences du stockage géologique profond », explique Aurélien Debelle, ingénieur R&D matériaux innovants à l’Andra. L’agence explore plus précisément leur usage pour le chemisage des micro-tunnels de Cigéo destinés aux déchets de haute activité.
À propos de l’IRT Saint Exupéry
L’Institut de Recherche Technologique Saint Exupéry est un accélérateur de recherche technologique et de transfert vers les industries de l’aéronautique et du spatial. Implanté à Toulouse, Bordeaux et Sophia Antipolis, il réunit ingénieurs, chercheurs, experts et doctorants issus des milieux industriels et académiques autour de quatre axes : technologies de fabrication avancées, technologies plus vertes, méthodes et outils pour les systèmes complexes, et technologies intelligentes. L’institut est labellisé par l’État dans le cadre du programme d’investissements d’avenir (France 2030).
