Thèse Développement d'Un Assistant de Serrage Utilisant la Réalité Mixte H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse École doctorale : MEGEP - Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés Laboratoire de recherche : ICA - Institut Clément Ader Direction de la thèse : Patrick GILLES ORCID 0009000792503965 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59 Les assemblages boulonnés sont largement utilisés dans les différents modes de transport, où ils doivent assurer des transferts de charges conséquents. Ils garantissent un serrage mécanique efficace de composants technologiques avec des liaisons structurelles démontables. Pour être performante, la liaison assurée par le dispositif vis-écrou doit être réalisée selon un protocole de serrage spécifique. L'utilisation d'outils connectés sur les lignes d'assemblage permet de sécuriser l'installation des liaisons [1]. Par la suite, il est nécessaire de fiabiliser l'efficacité de la liaison précontrainte tout au long de la durée de vie du mécanisme. Dans ce contexte, des assistants utilisant la Réalité Mixte (RM) et la Réalité Virtuelle (RV) peuvent guider les opérateurs lors du montage ou de la maintenance de mécanismes comprenant des liaisons boulonnées. Ils sont également plébiscités pour la formation des apprenants en s'appuyant sur des méthodes pédagogiques innovantes. Plusieurs preuves de concept ont démontré un intérêt pédagogique ainsi que la faisabilité d'un déploiement industriel [2-4]. Des défis scientifiques ont été identifiés, concernant le développement de scénarios, le déploiement de séquences d'instructions, l'analyse des informations en temps réel acquises durant le serrage et en service (data données) ainsi que la définition de solutions exploitant la réalité mixte [5-6].
Dans le cadre de cette thèse, deux volets complémentaires seront abordés : (i) la digitalisation du procédé de serrage et d'assemblage pour apporter des changements durables et structurants au sein de l'industrie aéronautique et (ii) le développement d'une plateforme digitale visant à améliorer la formation et l'expérience d'apprentissage autour des assemblages boulonnés. Ces deux volets seront basés sur l'utilisation de technologies immersives associé à des outils connectés.
L'ensemble des travaux proposés s'inscrit dans un contexte de sécurité passive et active, reposant sur la transmission et l'analyse, en temps réel, d'un flux d'informations destiné à maximiser la sureté, tant à l'installation qu'en service. Des outils basés sur de l'Intelligence Artificielle (IA) et de l'assimilation de données pourront être développés dans l'objectif de promouvoir le Smart Tightening à une échelle industrielle. Ils s'intègreront dans une démarche de digitalisation des lignes d'assemblage.
Les assistants utilisant la Réalité Mixte (RM) et la Réalité Virtuelle (RV) peuvent guider les opérateurs lors du montage ou de la maintenance de mécanismes comprenant des liaisons boulonnées. Ils sont également plébiscités pour la formation des apprenants en s'appuyant sur des méthodes pédagogiques innovantes. Plusieurs preuves de concept ont démontré un intérêt pédagogique ainsi que la faisabilité d'un déploiement industriel [2-4]. Des défis scientifiques ont été identifiés, concernant le développement de scénarios, le déploiement de séquences d'instructions, l'analyse des informations en temps réel acquises durant le serrage et en service (data données) ainsi que la définition de solutions exploitant la réalité mixte [5-6].
Dans le cadre de cette thèse, deux volets complémentaires seront abordés : (i) la digitalisation du procédé de serrage et d'assemblage pour apporter des changements durables et structurants au sein de l'industrie aéronautique et (ii) le développement d'une plateforme digitale visant à améliorer la formation et l'expérience d'apprentissage autour des assemblages boulonnés. Ces deux volets seront basés sur l'utilisation de technologies immersives associé à des outils connectés. 1. Le développement d'une méthode robuste de serrage connecté pour les assemblages vissés : Basé sur les données de serrage apportées par les outils connectés et exploitées par des outils numériques d'analyse s'appuyant sur de l'IA, le Smart Tightening vise à prendre son essor dans l'industrie du futur. Il accompagnera le besoin de compétitivité et de sécurisation des procédés.
2. L'assistance à l'opérateur pour fiabiliser et optimiser le serrage dans un environnement comprenant plusieurs fixations rapprochées : Associant réalité mixte et géolocalisation de la vis à serrer, l'assistant de serrage doit également offrir des avancés dans l'ergonomie des postes d'assemblages. Le volet réalité mixte et virtuelle s'attachera à définir les différentes technologies applicables pour assister un opérateur dans le but premier de fiabiliser le serrage et ensuite de simplifier l'opération de serrage en elle-même. Des développements informatiques spécifique sous UNITY ou UNREAL seront nécessaires pour créer un assistant de serrage à la fois fiable et à la fois ergonomique. En complément, le volet dynamique de transmission et géolocalisation devra définir des critères de performance lors de l'opération du serrage afin de guider judicieusement l'opérateur.

3. La formation des opérateurs et des formateurs à l'utilisation d'assistants RM-RV pour les opérations industrielles d'assemblage : Cette formation devra considérer l'aspect utilisateur et l'aspect formateur et comportera donc une scénarisation de l'opération de serrage et une scénarisation de leur formation. Les mécanismes particuliers qui apparaissent lors de la mise en place de liaisons boulonnées, notamment l'influence de l'ordre de serrage sur la qualité du serrage obtenu seront abordés. Ces notions sont essentielles à la formation aux métiers de l'industrie mécanique mais également des opérateurs.

Profil recherché :
Master 2 ou diplôme d'ingénieur en Informatique/Multimédia ou Génie Mécanique. Étudiant(e) actuellement en 5e année ou jeune diplômé(e). Compétences scientifiques dans les domaines de l'informatique interactive et/ou de la mécanique du solide (simulation numérique et de la caractérisation mécanique), du développement expérimental.

Compétences attendues :
- Maîtrise en langage de programmation (exemple : Python, Unity, C++, etc.)
- Connaissances en outils multimédia (exemple : Photoshop, Illustrator, Blender, etc.)
- Des connaissances en comportement de structures mécaniques et en logiciels mécaniques seraient un plus (exemple : Résistance Des Matériaux, logiciels Eléments Finis, CAO 3D, etc.).