Sujet de thèse

Industrialisation innovante de la transformation du chêne en produits techniques pour des usages structurels et non structurels dans la construction.

Domaine de recherche

Cette thèse CIFRE est le fruit d'un partenariat entre le Laboratoire des Matériaux et des Procédés de Cluny et le groupe Ducerf, un scieur charolais spécialisé dans le chêne depuis plus de 140 ans.

Le contexte actuel est marqué par la nouvelle règlementation RE2020. Cette norme incite fortement les architectes à se tourner vers les matériaux biosourcés. Par conséquent, la demande en bois de structure explose. Cependant, nos ressources en résineux sont déjà fortement exploitées. La solution réside donc dans l'utilisation pertinente de nos feuillus, et particulièrement celle du chêne. Pourquoi ? Car le chêne représente un quart du volume de bois sur pied en forêt, mais seulement 16 % de la récolte annuelle française. L’enjeu est de donc de taille : utiliser la ressource disponible c’est transformer majoritairement des bois dit de "qualité secondaire", c'est-à-dire des bois souvent plus petits, plus noueux et plus tordues.

Comment transformer alors cette ressource en produits performants ? La fabrication d'une poutre reconstituée en chêne demande une approche spécifique. Contrairement au résineux, nous devons purger les défauts de manière plus intensive. Cela implique de couper l'arbre en éléments beaucoup plus courts — de 2 à 10 fois plus petits que pour des résineux. Le processus consiste ensuite à abouter ces "courçons" pour former des lames, puis coller ces lames entre elles pour obtenir des panneaux, des carrelets, des poutres lamellées collées ou du CLT.
Aujourd'hui, l'industrie de la poutre lamellée collée est dominée par le résineux, grâce à des normes adaptées et des lignes de production standardisées et automatisées. L'objectif de mes travaux est donc de combler ce retard technique et normatif pour le chêne. Il s'agit de valoriser ces produits par une optimisation des procédés d'usinage, un classement mécanique plus fin, et surtout, une compréhension approfondie du comportement mécanique de ces assemblages complexes.

Pour mieux classer ce chêne hétérogène, il est impératif de mieux le caractériser en amont. Nous utilisons pour cela des scanners industriels combinant des capteurs couleur, laser et de densité. Cependant, la clé de la prédiction des performances mécaniques (donc prédiction de la résistance et la rigidité) réside dans la mesure de l'orientation des fibres du bois.
Pour mesurer cette caractéristique critique, nous utilisons la technologie des lasers points. Le principe est physique : en observant comment la lumière du laser se diffuse à la surface du bois, nous pouvons en déduire l'orientation locale de la fibre. Cette information est précieuse, elle nous permet non seulement de prédire les propriétés mécaniques, mais aussi de définir des critères d'usinage précis pour limiter les défauts d’aboutage, tels que l'arrachement de matière ou l'apparition de fissures lors du collage des entures.

Enfin, la dernière partie de ma thèse se concentrera sur la valorisation de la matière au sein même de la poutre reconstituée. L'idée directrice est de comprendre l'influence de la géométrie des petits éléments de bois et, surtout, de leur variabilité mécanique. En maîtrisant ces paramètres, nous pouvons développer des stratégies de placements intelligents : positionner les éléments les plus performants là où les contraintes sont les plus fortes ? Par exemple. L'objectif final, cependant, est d'optimiser l'assemblage pour augmenter les propriétés mécaniques globales de la poutre, tout en utilisant une matière première hétérogène.

Pour conclure, cette thèse envisage une utilisation structurelle plus large du chêne français, en adaptant l'outil industriel et normatif à la réalité de la ressource forestière.

Encadrants de thèse

• Guillaume Pot, directeur
• Joffrey Viguier, encadrant
• Thibault Chastagnier (ext. DUCERF Groupe)

Partenaire

DUCERF Groupe (Les Bois Profilés)

Financement

Privé, CIFRE ; Public Ademe

Période

du 17 mars 2025 au 31 mars 2028

Distinctions

Lauréat du prix Alaban Tixier 2025