Interview d'Arnaud Kneib, professeur en 4e et 5e année à l'IPSA.
Ingénieur, Arnaud Kneib réalise sa carrière chez Eurocopter puis Astrium, entreprises dans lesquelles il accède à des postes de direction de départements techniques. Tôt, il se spécialise sur les matériaux composites, dont la connaissance et l'utilisation sont désormais essentielles dans le domaine aéronautique et spatial. Professeur en écoles d'ingénieurs depuis 1992, il enseigne les matériaux composites aux élèves de 4e et 5e années de l'IPSA. Interview.
Que sont les matériaux composites ?
Tandis qu'un métal est un composé homogène, les composites sont un matériau hétérogène et donc susceptibles d'être optimisés. Ils sont constitués de résine qui donne sa forme à la structure et de fibres de verre, de carbone et d'aramide, qui leur donnent leurs caractéristiques mécaniques. Les principaux avantages des composites sont leur résistance et leur raideur rapportées leur masse, qui les rendent souvent préférables aux métaux.
Les composites sont apparus dans le domaine aéronautique et spatial il y a déjà une bonne quarantaine d'années, mais dans des applications qui n'ont rien à voir avec les volumes d'aujourd'hui. Les hélicoptères ont été très novateurs dans le domaine. Puis les composites se sont étendus progressivement aux avions et au spatial. Aujourd'hui, la moitié de la masse d'un avion ou d'un hélicoptère moderne est du composite. Automobile, nautisme, ferroviaire, équipement sportif, médical, prothèses osseuses, éoliennes... Les composites, massivement présents dans le domaine aéronautique et spatial, ont investi beaucoup d'autres domaines industriels.

Comment enseignez-vous cette technologie ?
Tout ne se réduit pas dans la technique et dans les équations. Certaines choses relèvent de connaissances plus pragmatiques. Je m'efforce toujours de planter d'abord un paysage très concret des techniques et des produits que je traite et je ne passe aux équations de simulation que dans un second temps. Passer du concret vers le théorique permet de savoir toujours de quoi l'on parle. Pour suivre les cours, il faut de bonnes bases en matière de résistance des matériaux - science de base de l'ingénieur. Je rappelle le kit de survie de l'ingénieur mécanicien et j'applique ensuite cela au cas particulier des composites en leur montrant les avantages et les inconvénients.
Lors des cours théoriques, j'essaie toujours de faire participer les élèves à la mise en équation. Cette pédagogie participative permet de stimuler l'esprit des étudiants et de mieux leur faire assimiler les connaissances. Lors des travaux dirigés, je donne des sujets type "bureau d'études" avec de vrais cas de produits dans lesquels il s'agit d'étudier qualitativement la conception d'une pièce avant de passer par les équations. Par exemple : imaginer qualitativement en deux heures la conception optimale pour une pale d'hélicoptère, pour des réflecteurs d'antennes de satellites ou encore pour un tube de télescope.
Comment préparez-vous les étudiants au métier d'ingénieur ?
Les principales qualités d'un ingénieur sont la capacité à élargir un problème, à étayer le plus possible une problématique en tentant d'imaginer toutes les données d'un problème, y compris celles qui ne sont pas fournies, à mettre en œuvre de façon rigoureuse les outils et les méthodes en travaillant en équipe. Il faut aussi connaître les limites de ses connaissances et ne pas avoir peur d'aller vers l'autre pour lui demander, apprendre à s'organiser, à segmenter le travail, à discuter. Un ingénieur a un profil à la fois managérial et technique...
Pour développer ces qualités chez les étudiants, je leur donne en plus des études de cas plus fouillées et complexes dans le cadre des projets de fin d'études (PFE). Je leur ai par exemple demandé d'étudier de manière assez détaillée des structures composites aéronautiques comme des pales d'hélicoptère - un produit mécanique assez extrême. En effet, le niveau de sollicitation mécanique sur une pale - pièce vitale pour l'aéronef - est très important : il y a le chargement statique, mais également le chargement dynamique (les forces répétées dans le temps) avec des phénomènes de fatigue. Une structure de pale fait également l'objet d'études de dynamique des systèmes, d'analyse fréquentielle pointues. Dimensionner une structure commence au calcul de charge en identifiant les efforts qui vont être appliqués à un produit. Il faut faire les choix des meilleurs matériaux pour les différentes pièces de la structure, faire ensuite tous les calculs de dimensionnement qui en découlent. Affronter cette complexité constitue une formation idéale pour le futur ingénieur.
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