La science des matériaux

Si pendant très longtemps, l’homme s’est contenté d’une exploitation directe et simple des matériaux mis à disposition par la nature, les progrès scientifiques et technologiques ont considérablement modifié son approche.

Que ce soit pour le sport, la médecine, l’industrie automobile, les vêtements ou encore les composants électroniques, les matériaux jouent aujourd’hui un rôle prépondérant. L’ère des matériaux « sur mesure » développés pour une application spécifique est arrivée. Il y a fort à parier que le futur verra la prolifération des matériaux dits « intelligents », à savoir capables de modifier leurs propriétés en fonction de leurs conditions d’utilisation.

L’étude des matériaux est très variée puisqu’elle porte sur des domaines aussi divers que les polymères, les céramiques, les métaux et alliages, les matériaux optiques et électroniques, les composites ou les matériaux du vivant. Pour chacun d’entre eux, il s’agit d’appréhender les structures de la matière à l’échelle microscopique, voire atomique afin de comprendre ses propriétés macroscopiques. L’ingénieur peut ensuite façonner la matière pour lui conférer des propriétés spécifiques : faire varier la composition des alliages, faire des inclusions, imposer un traitement thermique pour obtenir une cristallisation particulière, etc. La compréhension de la relation entre la micro-structure et les performances des matériaux requiert l’utilisation de techniques d’observation de pointe comme la microscopie électronique ou les mesures spectroscopiques.

Ces informations sont souvent complétées par la modélisation, un procédé devenu fondamental dans l’approche moderne de la science des matériaux.

En tant qu’ingénieur-e en matériaux, vous êtes à la fois spécialiste et généraliste : votre démarche se situe à la frontière entre de nombreuses disciplines ; vous recourez aux connaissances scientifiques de base (chimie, physique, mathématiques), et collaborez constamment avec les ingénieurs habitués à concevoir des applications ou des procédés de fabrication (mécanique, microtechnique, génie civil, etc.).

Aujourd’hui, vous ne pouvez pas vous contenter de développer un matériau performant, mais êtes aussi responsable de trouver les moyens de production techniquement et économiquement viables qui puissent garantir à votre invention l’accès au marché industriel. Pour lui assurer une acceptation à long terme, vous devez aussi mener une réflexion sur le cycle de vie de votre produit, intégrant aussi bien les contraintes écologiques liées à sa fabrication que les possibilités de revalorisation après usage.

Présentation du programme

Outre l’objectif de vous donner des bases solides en mathématiques, physique et chimie, le programme aborde les différentes classes de matériaux – métaux, céramiques, polymères et composites – ainsi que les méthodes d’analyse et de caractérisation.

On y traite la structure et les propriétés des matériaux, les principes sous-jacents de leurs différentes transformations et les technologies de mise en oeuvre. En dernière année, vous réaliserez un projet de recherche dans un laboratoire de votre choix.

Plan d’études

Bachelor (180 crédits ECTS)

Perspectives Master

Vous allez approfondir votre compréhension de la structure des matériaux, de l’échelle macroscopique à l’échelle atomique, afin d’exploiter leurs propriétés, maîtriser les processus de fabrication et créer de nouveaux produits. Vous aurez le choix entre plusieurs orientations :

• transformation des matériaux et procédés de production,
• matériaux structurels pour les transports, l’énergie et les infrastructures,
• matériaux pour la microélectronique et microtechnique,
• matériaux pour les applications biotechnologiques et médicales,
• recherche-développement sur les matériaux.

Un stage professionnel en entreprise et plusieurs projets (dont le projet de master de 30 crédits) dans des laboratoires de votre choix complètent la formation.


D’autres programmes s’ouvrent aussi à vous après la réussite du Bachelor, notamment certains masters interdisciplinaires. Consultez le site Études Master à l’EPFL pour plus d’informations à ce sujet.

Veuillez noter que les informations concernant la structure des programmes ainsi que le détail des plans d’étude sont susceptibles d’être ajustés.

Perspectives professionnelles

Une fois le programme bachelor puis un programme master accomplis, vous êtes prêt à entrer dans le monde professionnel. Dans l’industrie, les perspectives sont variées : vous pourrez exercer votre métier dans des domaines tels que les industries métallurgiques, céramiques ou polymères, l’horlogerie, l’industrie du bâtiment, l’industrie agroalimentaire ou encore celle du packaging, des transports et de l’énergie.

D’autres secteurs en développement, comme ceux du biomédical, des matériaux composites, des micro et nano-technologies, des télécommunications, de l’aéronautique et de l’aérospatial, ainsi que du sport de haut niveau recherchent les compétences des ingénieur-es en matériaux.

Vous pourrez exercer des fonctions diverses: en recherche et développement, vous cherchez à optimiser le choix de matériau pour une application donnée ou à développer de nouveaux procédés d’élaboration. Vous combinez l’expérimentation et la modélisation numérique pour faire le lien entre procédés (cycles de production, température, etc.) et caractéristiques du produit final (microstructures, propriétés mécaniques, etc.). Dans les unités de production, vous assurez la mise en oeuvre de ces procédés et la qualité du produit. Toujours plus d’ingénieurs sont en outre impliqués dans l’analyse
du cycle de vie des matériaux.

Après le master, il est aussi possible d’effectuer un doctorat, à l’EPFL ou dans une autre institution. Ce titre en poche, qui constitue une véritable formation complémentaire à la recherche, vous pourrez travailler dans les instituts publics ou privés, dans l’enseignement (universités, écoles supérieures, etc.) ou alors rejoindre le monde industriel.


Alumni – que deviennent-ils?

Olivier Thomann

La production d’électricité renouvelable solaire ou éolienne est de plus en plus importante. Mais cette production fluctue avec la météo et les saisons, il faut donc pouvoir stocker l’excès de production électrique pour l’utiliser aux moments de plus forte demande.

Olivier Thomann, Bachelor et Master en science et génie des matériaux (2009)

En tant que chercheur, mon travail consiste à développer des électrolyseurs à très haut rendement (>80%) pour convertir cette électricité en hydrogène, hydrogène qui peut être utilisé dans les moments de besoin.

Depuis la fin de mes études, je travaille en Finlande. Je voulais passer du temps dans les pays nordiques, alors j’ai cherché un poste dans la recherche là-bas et j’en ai trouvé un! L’EPFL a été une excellente carte de visite pour ce job, car dans mon groupe de recherche actuel, elle a une très bonne renommée.

Mais après le gymnase, choisir mes études n’a pas été si facile! D’un côté, j’avais toujours été intéressé par les sciences et j’ai pensé que si je n’en faisais pas pendant mes études, je n’aurais pas d’autre occasion. D’un autre côté, de nombreuses autres matières m’intéressaient. Et je n’étais pas particulièrement brillant en maths au gymnase…

J’ai choisi les matériaux car j’étais intéressé par les débouchés variés, comme par exemple le médical, les matériaux structuraux ou encore des techniques de synthèse très avancées. J’avais aussi entendu que la section offrait de bonnes possibilités de voyager, ce qui s’est révélé être vrai. Et c’est une petite section, avec une dimension humaine et d’excellents profs. J’ai énormément travaillé les deux premières années, surtout pour la physique et les maths. J’ai passé ma troisième en échange à Bombay, ce qui était évidemment très différent et très enrichissant. Lors du Master, les cours sont très intéressants et permettent de nous ouvrir l’esprit, et ce, souvent en petit comité.

<p »>Le domaine de l’énergie est très dynamique et offre beaucoup d’enjeux (pollution, changement climatique, épuisement des ressources, économie) et je le trouve très stimulant. Mes projets sont très appliqués: les résultats doivent avoir un intérêt commercial à relativement court-terme (5-10 ans). Je suis donc très loin de la recherche fondamentale.


Edwina Klay

Après mon Master, j'ai fait une thèse dans le domaine des métaux précieux. Je ne me sentais pas encore prête à partir dans le monde du travail, et je me suis renseignée pour faire un deuxième master, en technologie et entrepreneuriat.

Edwina Klay, Bachelor et Master en génie des matériaux (2006), thèse en matériaux (2010)

Je ne voulais pas forcément me lancer dans une thèse, mais un sujet en partenariat avec l’industrie m’a été proposé. J’ai trouvé que c’était un bon compromis et j’ai signé. Faire une thèse m’a donné l’occasion de maîtriser un sujet, et je pense que ça restera ma seule occasion. Dans le monde du travail, on ne fait que survoler les sujets, tout va très vite: avant même qu’un produit soit sur le marché, on réfléchit déjà au suivant. C’est une période dont je garde donc un très bon souvenir, pendant laquelle j’ai pu profiter encore un peu de ma vie estudiantine, malgré les horaires parfois difficiles.

Une fois mon doctorat terminé, j’ai trouvé après quelques mois une place dans l’industrie horlogère, dans le laboratoire de métallurgie, pile mon profil. C’était en période de crise et il n’y avait pas beaucoup d’offres, seule l’industrie horlogère embauchait. Mais j’étais prête à bouger, j’ai postulé en suisse-allemande et j’ai trouvé un job. Nous sommes beaucoup d’ingénieurs en matériaux à travailler dans ce milieu, par exemple pour faire du développement de matériaux.

Après 2 ans à travailler comme collaboratrice, je suis aujourd’hui responsable du laboratoire de métallurgie. Nous nous occupons des homologations et du support à la production. Cela consiste à faire des expertises lors de problèmes rencontrés en production. Notamment lorsque les pièces cassent lors du montage de mouvements: le problème vient-il du matériau? Du traitement thermique auquel il a été soumis? Ou d’une erreur de paramétrage au montage? Il faut ensuite proposer une solution. Je suis aussi en charge du développement du laboratoire, de la mise en place de méthodes de travail pour assurer la qualité des produits au sein de l’entreprise. Je participe également au développement d’alliages, ce qui me permet de rester en contact avec la recherche.

Dans les branches de l’EPFL, je m’étais renseignée pour la chimie, la microtechnique et les matériaux. Ce qui m’a attirée dans les matériaux, c’est la pluridisciplinarité du domaine et le fait que ce soit des petites classes (en comparaison avec les autres sections). Je n’ai jamais regretté mon choix!

Contact

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