Essais & Simulations n°109
Les essais aggravés : où en sommes-nous ?
Les essais aggravés : où en sommes-nous ?
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DOSSIER<br />
Les essais aggravés :<br />
où en sommes-nous ?<br />
Page 46<br />
PRODUITS & TECHNOLOGIES<br />
Les nouveaux outils de<br />
mesure<br />
Page 14<br />
ÉTALONNAGE<br />
Système d’instrumentation<br />
analytique<br />
Page 20<br />
MÉTHODES DE MESURES<br />
Quelles mesures dans<br />
l’analyse industrielle ?<br />
Page 30<br />
N° 109 JANVIER, FEVRIER, MARS 2012 TRIMESTRIEL 20 €
L'industrie française<br />
doit saisir sa chance<br />
Â<br />
gée seulement de quelques dizaines d'années, l'industrie des composites a vu le jour<br />
dans les années 1940. Aujourd'hui, près de 550 000 personnes dans le monde<br />
travaillent dans ce secteur. La nouvelle édition du JEC Composites Show, organisée<br />
par le réseau éponyme en charge de la promotion des matériaux composites dans l'industrie,<br />
est là pour nous le rappeler.<br />
Le magazine <strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> sera bien entendu présent sur ce haut lieu de conférences<br />
techniques et de rencontres entre les grands acteurs d'un marché de niche certes, mais en<br />
pleine expansion ; celui-ci affiche aujourd'hui des chiffres significatifs : une production de<br />
8 millions de tonnes (en volumes) et un chiffre d'affaires de 60 milliards d'euros.<br />
Surtout, les matériaux composites constituent en Europe un vivier d'emplois et de richesses<br />
non négligeable, stimulés en particulier par la croissance de l'aéronautique et du spatial. Une<br />
aubaine pour l'économie française qui a l'occasion de jouer une carte résolument stratégique.<br />
Un savoir-faire que nous envient de nombreux pays, d'autant que des régions phares comme<br />
Midi-Pyrénées et l'Aquitaine y concentrent de solides sous-traitants, laboratoires d'essais et<br />
de simulation, ainsi que des motoristes de renoms.<br />
Mais les composites ne concernent pas seulement l'aérospatial, savoir-faire historique de<br />
l'Europe et de l'Amérique du Nord. Si l'automobile prend de plus en plus conscience des avantages<br />
des composites – et plus particulièrement les thermoplastiques – d'autres pays se sont<br />
à leur tour spécialisés dans des applications comme les procédés d'injection et les « windenergies<br />
» notamment ; c'est le cas de la Chine qui, une nouvelle fois, tire la croissance vers<br />
le haut. Par ailleurs, le Brésil se présente à son tour comme un acteur de premier plan du<br />
fait de la richesse de ses ressources naturelles.<br />
L'émergence du marché des composites et des pays naguère en voie de développement ont<br />
donc changé la donne en redessinant la carte du marché mondial. Reste à l'industrie française<br />
de saisir sa chance en « surfant » sur la vague d'une croissance double qui touche à la<br />
fois l'aéronautique et les composites.<br />
Olivier Guillon<br />
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Actualités<br />
Entreprises & Marché<br />
Contrat : Nouvel accord entre Airbus et MVG.........................4<br />
Recherche : Le Cetim se lance<br />
dans les assemblages mutimatériaux.....................................5<br />
Équipement :<br />
Le CNPP se dote d'un nouveau pôle d'essais.........................6<br />
Découverte : Une expérience du Cern réalise une mesure<br />
spectroscopique de l'antihydrogène........................................7<br />
Laser :<br />
Eurocopter acquiert un outil de métrologie laser...................8<br />
Nomination : Guy Séné prend la tête de la division<br />
mesure électronique d'Agilent .................................................8<br />
Tribune Ansys : L’arbre de l’innovation ne doit pas<br />
cacher la forêt de la compétitivité.........................................10<br />
Produits & Technologies<br />
Mesure : HBM lance des amplificateurs<br />
pour les interventions SAV .....................................................12<br />
Modélisation : Clearpath choisit Maplesoft<br />
pour concevoir ses robots sans pilote ..................................12<br />
Récompenses : Cognitens WLS400A et WLS400M<br />
élus produits de l’année.........................................................14<br />
Solutions : Nouvelle gamme de solutions<br />
de commutateurs Pickering Interfaces.................................14<br />
Innovation : ST produit la première tranche<br />
de silicium testée sans contact ............................................16<br />
Bancs de mesure : Trescal renforce<br />
ses capacités d’étalonnage dans le domaine<br />
des hyperfréquences..............................................................16<br />
Nouvelle gamme d’oscilloscopes portables Tektronix .............16<br />
Optique : Nouveau Swift – Système de mesure<br />
vidéo 2 axes intuitif ................................................................17<br />
Commutateurs : Lancement des nouveaux PSD-30<br />
pour la pression, TSD-30 pour la température ....................17<br />
Événement :<br />
Trophées de l’innovation Industrie Paris 2012 :<br />
19 nominés en avant-première .............................................18<br />
Mesures et méthodes de mesures<br />
Dossier<br />
ESSAIS ET MODÉLISATION<br />
Préface : Les essais aggravés ! ...................................45<br />
Définitions : Les <strong>Essais</strong> aggravés :<br />
Pourquoi, comment ? ...................................................46<br />
Décriptage :<br />
Déverminage des alimentations : étude de cas<br />
évaluant les recommandations IPC 9592A................50<br />
Mise en application : Application industrielle<br />
des essais aggravés dans le domaine médical..........55<br />
<strong>Essais</strong> et modélisation<br />
Événement :<br />
Le JEC Composites ouvre ses portes à Paris .......................33<br />
Interview :<br />
L'automobile fait de plus en plus appel aux composites ....33<br />
Quoi de neuf sur le marché des composites ?.....................35<br />
Solutions Tour d’horizon des technologies d’ingénierie<br />
pour bancs d’essais................................................................36<br />
Éoliennes : Mise en service du banc d’essai « Astraios »<br />
pour les roulements de grande dimension...........................39<br />
La Vie de l’ASTE et du GAMAC :<br />
Compte rendu de la troisième journée thématique<br />
organisée par l’ASTE au CEA-CESTA......................................41<br />
Formations professionnelles 2012 .......................................42<br />
Entretien :<br />
Daniel Goulet, responsable de la stratégie de test<br />
chez Thales .............................................................................43<br />
En pratique : Les solutions en matière d’ingénierie<br />
industrielle au service des bancs d’essais<br />
vibroacoustiques.....................................................................57<br />
Des essais insolites<br />
Un « lance-poulets » contre un pare-brise ............................62<br />
Outils<br />
Agenda.........................................................................63<br />
Répertoire des annonceurs ...................................................64<br />
Étalonnage : Veiller à l'exactitude des résultats<br />
dans un système d'instrumentation analytique ...................20<br />
Avis d’expert :<br />
La corrélation d’images numériques (CIN) :<br />
exemples d’application ..........................................................24<br />
Événement : 25 e édition du salon Analyse Industrielle .............30<br />
ESSAIS & SIMULATIONS est la revue partenaire<br />
exclusive de l’ASTE (Association pour le<br />
développement des sciences et techniques<br />
de l’environnement).<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3
Bureau Veritas Laboratoires<br />
accrédité Nadcap<br />
pour les essais métallurgiques<br />
Bureau Veritas Laboratoires a obtenu l’accré<br />
ditation Nadcap pour le périmètre MTL<br />
(Materials Testing Laboratory).<br />
Cette reconnaissance concerne les analyses<br />
chimiques, la métallographie et les microduretés,<br />
les essais mécaniques et les<br />
duretés. La filiale de Bureau Veritas renforce<br />
ainsi son positionnement sur les marchés<br />
aéronautiques.<br />
Ses laboratoires réalisent en effet des essais,<br />
analyses et expertises sur les matériaux<br />
métalliques, polymères et composites des<br />
fabricants et sous-traitants du secteur.<br />
Par ailleurs, Bureau Veritas Laboratoires<br />
entend développer ses accréditations aéronautiques<br />
pour les matériaux métalliques et<br />
les composites.<br />
Création d'une chaire<br />
sur l’extension du cycle<br />
de vie des matériaux<br />
La Fondation Insa de Lyon a signé une<br />
convention de mécénat avec Areva et Safran<br />
pour la création d’une chaire de recherche<br />
et d’enseignement dédiée à l’étude de l’extension<br />
de la durée de vie des matériaux et<br />
des procédés de fabrication.<br />
Intitulée « Extension de la durée de vie des<br />
matériaux et procédés de fabrication : simulation<br />
numérique pour la prévision des<br />
phénomènes en conditions réelles », cette<br />
chaire vise à étudier l’effet des choix des<br />
procédés de fabrication sur la durée de vie<br />
des pièces mécaniques dès leur phase de<br />
conception ; un enjeu capital pour les industriels<br />
tant du point de vue économique que<br />
de la sécurité des produits finis.<br />
Ouverture prochaine<br />
du Campus Teratec<br />
Situé à proximité du Très grand centre de<br />
calcul (TGCC) du CEA, le Campus Teratec<br />
ouvrira ses portes au printemps 2012 près<br />
d'Évry, dans l'Essonne.<br />
Cette nouvelle infrastructure regroupera les<br />
acteurs clés du calcul à haute performance<br />
et de la simulation.<br />
De grands acteurs industriels et technologiques<br />
(constructeurs, éditeurs, offreurs de<br />
service), une pépinière, un hôtel d’entreprises,<br />
des laboratoires collaboratifs industrie<br />
& recherche, un institut de formation et<br />
des plateformes de services constitueront<br />
une sorte d'écosystème organisé autour de<br />
trois axes : architecture et performance des<br />
systèmes, développement de logiciels et<br />
prestations de services.<br />
DR<br />
Contrat<br />
Nouvel accord<br />
entre Airbus et MVG<br />
Le Français Microwave Vision Group<br />
(MVG) a vendu à Airbus des moyens<br />
de test des radômes (nez de l'avion).<br />
Prévus à l'origine dans le cadre de la<br />
mise au point des prototypes et de<br />
la maintenance de l'avion militaire<br />
A400M, le système est aujourd'hui<br />
utilisé pour le domaine civil pour les<br />
A380 et A350. Il sert tant au moment<br />
des phases de développement que de<br />
qualification des radomes d’avions. le<br />
système permet d'effectuer les très<br />
nombreuses mesures obligatoires<br />
pour avoir les autorisations de vol et<br />
satisfaire la norme RTCA D0213.<br />
Un client tel qu'Airbus ne prend pas<br />
de décisions à la légère. Ce grand<br />
compte a ainsi dû regarder de près les<br />
différentes solutions technologiques<br />
qui lui étaient présentées et qui ambitionnaient<br />
de répondre<br />
à l'appel à projets. Si le<br />
système mis au point<br />
par Microwave Vision a<br />
été choisi, c'est essentiellement<br />
pour trois<br />
raisons.<br />
Tout d'abord, la solution<br />
permet d'effectuer des<br />
mesures de transparen -<br />
ce du radôme pour<br />
différents angles d’incidence<br />
de l’antenne radar<br />
dans une configuration<br />
très proche de celle de<br />
l’avion.<br />
Ensuite, le système re pose<br />
sur une technologie<br />
multicapteurs uni que au<br />
monde qui rend possibles<br />
des prises de me -<br />
sures beaucoup plus<br />
rapides ; concrètement,<br />
ces temps de mesure<br />
sont passés d'une se -<br />
mai ne à deux jours.<br />
Enfin, la société française fournit un<br />
ensemble matériel et logiciel complet.<br />
Celui-ci comprend un système de me -<br />
sure automatisé avec bras mécanisé,<br />
maniable par un seul opérateur, et un<br />
logiciel de calcul puissant qui permet<br />
de sortir des PV de mesures et des<br />
courbes qui répondent à la certification<br />
obligatoire RTCA.<br />
Opérationnel depuis trois ans, le<br />
système est installé à l'Atelier industrie<br />
aéronautique (AIA – filiale de la<br />
DGA) à Cuers-Pierrefeu, dans le Var ●<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4
Recherche<br />
Le Cetim se lance dans<br />
les assemblages mutimatériaux<br />
Le Centre technique des industries<br />
mécaniques (Cetim), a lancé un<br />
programme de recherche à hauteur<br />
de 12M€ sur les assemblages mutimatériaux.<br />
L’Assemblage multi-matériaux représente<br />
l'une des quarante-et-une technologies<br />
prioritaires identifiée à<br />
l'horizon 2015. Elle concerne en particulier<br />
l’association des matériaux<br />
composites et du métal.<br />
Conduit par le Cetim et ses partenaires,<br />
ce programme de recherche<br />
est spécifiquement destiné à faire<br />
émerger des projets innovants notamment<br />
dans les domaines des trans -<br />
ports, des biens d’équipement, de<br />
l’énergie et plus spécifiquement les<br />
éoliennes et de la santé (biomédical).<br />
Ces recherches vont s’axer en priorité<br />
sur les innovations pour l’allègement<br />
des matériaux pour les économies<br />
d’énergie, la performance, le design<br />
et la sécurité.<br />
D’une durée de quatre ans, le projet<br />
dispose d’un budget global de 12M€<br />
dont 10M€ financés par le Cetim et<br />
2M€ de financements public et privés.<br />
Au total, cinq thèses seront lancées<br />
dans ce cadre et plusieurs livrables<br />
sont attendus. Par ailleurs, une plateforme<br />
logicielle sera dédiée au calcul<br />
et à la simulation des assemblages<br />
mécaniques collés. Il s’agit également<br />
de susciter la mise au point de composants<br />
d’assemblage innovants, notamment<br />
par des co-développements avec<br />
les PME avec brevets à la clé.<br />
Enfin, des démonstrateurs devraient<br />
assurer le transfert des concepts<br />
nouveaux auprès des professions et<br />
marchés de la mécanique : conception<br />
et assemblage de pièces multifonctionnelles<br />
multimatériaux pour<br />
l’automobile, assemblages mécaniques<br />
démontables composites et<br />
métalliques pour les biens d’équipement,<br />
assemblage par collage des<br />
instruments chirurgicaux ●<br />
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 5
Sogeclair Aerospace<br />
recrute 400 personnes<br />
La société Sogeclair Aerospace, spécialisée<br />
dans le développement de produits aéronautiques<br />
et spatiaux, lance une campagne<br />
de recrutement et de promotion de l'industrie<br />
aéronautique sans précédent.<br />
Au total, le fournisseur d'ingénierie – référencé<br />
par EADS et Thales – entend recruter<br />
400 personnes à l'échelle européenne afin<br />
de répondre aux besoins des acteurs de<br />
premier plan de l'industrie aérospatiale,<br />
parmi lesquels Airbus, Bombardier, Thales,<br />
Dassault ou encore Premium Aerotec.<br />
Pour ce faire, la société toulousaine organise<br />
plusieurs soirées au niveau national et international<br />
qui ont démarré le 1 er mars et se<br />
dérouleront jusqu'au début mai.<br />
Des postes sont à pourvoir dans toute<br />
l'Europe (Toulouse, Bordeaux, Aix en<br />
Provence, Paris, Saint-Nazaire, Nantes,<br />
Séville, Madrid, Valence, Vittoria, Hambourg,<br />
Munich, Bristol…).<br />
dSPACE récompensé<br />
par les acteurs de l'automobile<br />
Un jury international constitué de sociétés<br />
automobiles (Lotus, Toyota Motorsport,<br />
Ginetta, Cayman Dynamics et Spyker...) a<br />
décerné à la société allemande le prix de<br />
l'« innovation hardware de l'année » pour ses<br />
produits permettant la simulation précise<br />
des batteries à tension forte des véhicules<br />
électriques.<br />
Cette technologie ouvre la voie à la mobilité<br />
électrique conçue pour l'usage de tous les<br />
jours.<br />
Les produits qui ont été décisifs dans la nomination<br />
de dSPACE sont utilisés par une vingtaine<br />
de constructeurs et équipementiers<br />
automobiles pour développer des véhicules<br />
hybrides et électriques.<br />
Simpoe labellisé par Mov’eo<br />
pour la simulation d’injection<br />
plastique<br />
L'éditeur français spécialisé dans les logiciels<br />
de simulation d’injection plastique, a<br />
reçu la labellisation Entreprise innovante<br />
du pôle (EIP) de la part du pôle de compétitivité<br />
Mov’eo.<br />
L’entreprise est aussi en collaboration avec<br />
plusieurs sociétés partenaires membres de<br />
Mov’eo, porteur d'Expamtion, projet qui vise<br />
à mettre à la disposition des sociétés de<br />
la filière automobile française une plateforme<br />
partagée hautes performances pour<br />
la simulation multi-physiques de sousensembles<br />
complets.<br />
Équipement<br />
Le CNPP se dote<br />
d'un nouveau pôle d'essais<br />
Vingt ans dans le domaine d'expérience dans les matériels électroniques<br />
de sécurité incendie et malveillance, cela suffit à justifier la création d'un<br />
pôle entièrement dédié aux essais. Plus concrètement, ce pôle rassemble<br />
tous les moyens et compétences associées. Il regroupe tous les essais<br />
d’environnement et de compatibilité électromagnétique (CEM) des laboratoires<br />
du CNPP avec un objectif : mieux répondre aux attentes des clients.<br />
Ce pôle d’essais est dédié à la qualification,<br />
à l’évaluation et à la certification de<br />
produits industriels par application des<br />
contraintes d’environnement mécanique,<br />
climatique, corrosif et électromagnétique.<br />
Ce nouvel espace s’étend sur 900 m 2 et<br />
permettra la prise en charge globale d’un<br />
produit (de la qualification à sa certification).<br />
Outre les moyens déjà opérationnels<br />
de longue date (enceintes climatiques, de<br />
corrosion, moyens d’essais IP/IK, pot<br />
vibrant, cages de faraday, moyens d’essai<br />
CEM…), le laboratoire s’est doté d’un pot<br />
vibrant de plus grande capacité permettant<br />
la réalisation d’essais sur des ma -<br />
tériels plus volumineux et plus lourds<br />
(jusqu’à 600 kg).<br />
Une multitude de types<br />
d’essais en environnement<br />
Les essais mécaniques (vibration, choc,<br />
impact…) et climatiques (chaud, froid,<br />
humidité, corrosion…) ont pour but d’évaluer<br />
sa capacité à assurer un fonctionnement<br />
correct dans le temps, même après<br />
avoir subi des contraintes exagérées<br />
durant son utilisation.<br />
Les essais de compatibilité électromagnétique<br />
(CEM) permettent quant à eux<br />
de vérifier l’aptitude d’un équipement à<br />
fonctionner correctement dans un environnement<br />
perturbé de manière électromagnétique.<br />
Ils ont aussi pour but de<br />
vérifier que le niveau de pollution électromagnétique<br />
généré par un équipement<br />
n’atteint pas des valeurs qui pourraient<br />
compromettre le bon fonctionnement des<br />
DR<br />
<strong>Essais</strong> climatiques, mécaniques<br />
et de CEM<br />
autres appareils placés dans son voisinage.<br />
Le CNPP réalisera ainsi des essais dans le<br />
cadre de l’application de la directive<br />
CE/CEM 2004/108/CE, de la directive<br />
produits de la construction CE/DPC<br />
89/106/CEE, de normes militaires (DO<br />
160 – MILSTD), de normes automobiles,<br />
aéronautiques, ou dans le cadre de cahiers<br />
des charges spécifiques.<br />
Par ailleurs, les laboratoires exerceront<br />
des essais dans le cadre de la certification<br />
de produits (marquage CE/DPC, A2P,<br />
NF…), dans les domaines de la sécurité<br />
malveillance ou incendie.<br />
Enfin, ces opérations pourront également<br />
être effectuées dans le cadre de campagnes<br />
de mise au point/pré-qualification/qualification<br />
de produits divers selon<br />
des exigences réglementaires ou normatives<br />
spécifiques ●<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 6
Découverte<br />
Une expérience du Cern<br />
réalise une mesure<br />
spectroscopique de l'antihydrogène<br />
DR<br />
La collaboration Alpha au Cern a franchi<br />
une étape majeure dans la mesure des<br />
propriétés des atomes d'antimatière. La<br />
dernière avancée d’Alpha ouvre la voie à<br />
la possibilité de comparer des atomes de<br />
matière et des atomes d’antimatière, ce<br />
qui pourrait contribuer à démêler l’un des<br />
plus grands mystères de la physique des<br />
particules et, peut-être, nous permettre de<br />
comprendre pourquoi notre Univers de<br />
matière existe. « Nous avons prouvé que<br />
nous pouvons sonder la structure interne<br />
de l’atome d’antihydrogène, a déclaré<br />
Jeffrey Hangst, porte-parole de la collaboration<br />
Alpha. C’est pour nous extrêmement<br />
prometteur. Nous savons désormais<br />
qu’il est possible de concevoir des expériences<br />
permettant de mesurer avec précision<br />
des antiatomes. »<br />
D'importants<br />
développements à venir<br />
La collaboration Alpha a révélé la toute<br />
première mesure du spectre de l'antihydrogène.<br />
Dans le dispositif de l’expérience<br />
Alpha, les atomes d’antihydrogène sont<br />
piégés par des champs magnétiques<br />
complexes qui agissent sur l'orientation<br />
magnétique des atomes d'antihydrogène.<br />
En exposant ces atomes à des micro-ondes<br />
d’une fréquence précise, les scientifiques<br />
modifient l’orientation magnétique des<br />
antiatomes, ce qui a pour effet de libérer<br />
l'antihydrogène du piège.<br />
L’antihydrogène entre alors en contact<br />
avec la matière et s’annihile, laissant des<br />
traces caractéristiques dans les détecteurs<br />
qui entourent le piège. C’est la preuve qu’il<br />
est possible de concevoir des expériences<br />
permettant d’agir sur les propriétés<br />
internes des atomes d’antihydrogène en<br />
les exposant à des micro-ondes. Dans un<br />
futur proche, Alpha entend travailler à<br />
l’amélioration de la précision des mesures<br />
par micro-ondes et entreprendre des<br />
mesures complémentaires du spectre de<br />
l’antihydrogène à l’aide de lasers ●<br />
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 7
Le milliard de chiffre d'affaires<br />
pour National Instruments<br />
La firme texane vient d'annoncer un chiffre<br />
d’affaires de 1,02 milliard de dollars, soit<br />
une augmentation de 17% par rapport à<br />
2011. Un succès qui repose sur la diversité<br />
à la fois des marchés du fabriquant américain<br />
et des gammes de produits.<br />
Si les ventes réalisées en Europe et aux États-<br />
Unis ont connu une croissance similaire en<br />
2011, la France reste avec les États-Unis et<br />
le Japon, un des marchés clé pour une entreprise<br />
qui réalise près de 40% de son chiffre<br />
d’affaires en Amérique, 30% en Asie et 30%<br />
en Europe.<br />
Par ailleurs, National Instruments possède<br />
également une solide structure financière<br />
avec 336 millions de dollars de liquidités, ce<br />
qui lui permet de garder le pouvoir de décision<br />
sur ses investissements dans les<br />
périodes plus critiques.<br />
Creaform fête 10 ans<br />
d’innovation en mesure<br />
optique et ingénierie 3D<br />
L’année 2012 est une année marquante<br />
pour Creaform, société spécialisée dans les<br />
technologies de mesure optique 3D et les<br />
services d’ingénierie 3D, puisque l’entreprise<br />
québécoise célèbre dix ans d’innovation et<br />
de croissance.<br />
En 2002, Creaform était une jeune entreprise<br />
de services de métrologie qui comptait<br />
cinq employés.<br />
Dix ans plus tard, l’entreprise de trois-cents<br />
employés est considérée comme un chef<br />
de file mondial du développement et de la<br />
fabrication de technologies de mesure<br />
optique 3D.<br />
Par ailleurs, l’entreprise affiche un taux de<br />
croissance de 79 % sur la décennie et a<br />
vendu plus de 2 500 systèmes dans le<br />
monde. Enfin, la société a reçu une trentaine<br />
de récompenses.<br />
Capteurs optiques :<br />
Cadden signe un accord<br />
avec Velodyne<br />
La société Cadden, spécialisée dans les<br />
systèmes électroniques pour le positionnement,<br />
l’orientation et la navigation, a annoncé<br />
la signature d’un accord commercial avec<br />
Velodyne, spécialiste américain des capteurs<br />
optiques. La société nantaise devient ainsi<br />
le distributeur exclusif des capteurs optiques<br />
de Velodyne sur le territoire national. Elle<br />
commercialisera en particulier les capteurs<br />
LiDAR HDL-64 et HDL-32E.<br />
Cet accord de distribution conforte la position<br />
de Cadden dans les systèmes intégrés<br />
pour la géolocalisation 3D de précision. Il<br />
offre aussi à la PME française la possibilité<br />
de proposer une palette complète de<br />
capteurs optiques.<br />
DR<br />
Laser<br />
Eurocopter acquiert<br />
un outil de métrologie laser<br />
Eurocopter, le constructeur de la plus<br />
grande flotte d'hélicoptères civils et militaires<br />
au monde, utilise la métrologie laser<br />
la plus avancée qui soit pour son usine de<br />
Donauwörth. Eurocopter à récemment fait<br />
l'acquisition du T3 laser tracker, un appareil<br />
de poursuite laser. Il accompagne<br />
l'équipe d'outillage au cours de leurs<br />
missions à travers toute l'Europe. La métrologie<br />
laser utilisant un appareil de poursuite<br />
laser (aussi appelé laser de poursuite<br />
ou laser tracker) est utilisée depuis longtemps<br />
par Eurocopter, en commençant en<br />
1999 avec le déploiement d’un premier<br />
appareil dans les domaines de l’outillage,<br />
de la production et de la maintenance, principalement<br />
utilisé pour les gabarits, les<br />
outils et les grands équipements de fabrication<br />
de sous-ensembles. Les systèmes<br />
de mesure laser étaient méconnus à<br />
l’époque. Par conséquent, ils n’étaient<br />
initialement employés que dans le secteur<br />
manufacturier. Mais le potentiel de métrologie<br />
laser est rapidement devenu évident.<br />
Eurocopter a acheté un deuxième appareil<br />
seulement deux ans plus tard.<br />
Les appareils ont été de plus en plus mis<br />
à profit dans les activités d’inspection. Une<br />
fois encore, le secteur de l’outillage a été<br />
le point de départ et dispose maintenant<br />
de trois appareils exploitant la technologie<br />
de mesure la plus avancée aujourd’hui.<br />
Ces systèmes facilitent les mesures pour<br />
l’ensemble du groupe, pour de nombreux<br />
pays et hélicoptères, en usage à la fois fixe<br />
et mobile. La transition vers une production<br />
sans gabarit chez Eurocopter a conduit<br />
à une augmentation considérable de la<br />
demande pour des systèmes de mesure<br />
qui pourraient également traiter la mesure<br />
tridimensionnelle. La tendance vers la<br />
construction d’hélicoptères de plus en plus<br />
grands a également entraîné une augmentation<br />
de la taille et du poids des équipements<br />
de fabrication chez Eurocopter, qui<br />
vient s’ajouter à la complexité des activités<br />
de métrologie ●<br />
Nomination<br />
Guy Séné prend la tête<br />
de la division mesure<br />
électronique d'Agilent<br />
Guy Séné vient d'être nom -<br />
mé président de la division<br />
mesure électronique (EMG<br />
– Electronic Measurement<br />
Group) de la société californienne<br />
Agilent Technologies.<br />
Il remplace Ron<br />
Nersesian qui devient vice-président<br />
exécutif et COO de Agilent. Guy Séné occupait<br />
depuis 2009 le poste de vice-président<br />
du département micro-ondes et<br />
communication.<br />
Avant d'être appelé à des responsabilités<br />
au niveau international à Singapour puis<br />
à Santa Rosa, Californie, Guy Séné a<br />
notamment occupé le poste de directeur<br />
commercial de la division Test et Mesure<br />
chez Hewlett-Packard en France (division<br />
devenue Agilent Technologies en novem -<br />
bre 1999). Ces nominations ont été<br />
annoncées en même temps que les résultats<br />
d'une « année fiscale 2011 record »<br />
avec un chiffre d'affaires consolidé de<br />
6,6 milliards de US$ ●<br />
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E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 9
Tribune Ansys<br />
L’arbre de l’innovation ne doit pas<br />
cacher la forêt de la compétitivité<br />
Pour se démarquer dans une conjoncture troublée, les entreprises les plus<br />
prospères intègrent systématiquement la simulation à leurs processus<br />
de conception.<br />
Lorsque le contexte économique se<br />
complique, que l’avenir à court et<br />
moyen termes semble incertain<br />
suite à la crise de l’euro, les coûts<br />
de l’énergie, l’admirable montée<br />
technologique des pays émergents,<br />
la tentation est forte de réduire ses<br />
coûts, de restructurer, d’attendre<br />
que cela passe.<br />
Pourtant, les sociétés qui seront<br />
nos fleurons après la crise sont en<br />
train d’innover, massivement, intelli -<br />
gemment. La poursuite du développement<br />
d’une entreprise peut apparaître comme<br />
une lutte constante pour répondre à deux<br />
injonctions :<br />
• Rester prudent et maîtriser intelligemment<br />
les coûts pour limiter l’effet né -<br />
gatif d’éventuelles complications de la<br />
conjonc ture économique et rester dans<br />
la compétition,<br />
DR<br />
Thierry<br />
Marchal,<br />
Industry<br />
Director,<br />
ANSYS, Inc.<br />
• Continuer à innover pour émerger<br />
de la crise comme un pionner et<br />
préparer l’avenir en se démarquant.<br />
Pour ne pas négliger l’un de ces<br />
enjeux au prix de l’autre, il est donc<br />
nécessaire d’identifier les moyens<br />
de faire d’une pierre deux coups.<br />
Maîtriser les enjeux<br />
industriels pour rester<br />
un leader demain<br />
Dans une situation incertaine, les entreprises<br />
gagnantes sont celles qui parviennent<br />
malgré les aléas à poursuivre leur<br />
cycle d’innovation.<br />
Seules celles-ci seront en mesure de sortir<br />
des produits novateurs capables de saisir<br />
les premiers signes de reprise, leur accordant<br />
plusieurs mois d’avance face aux<br />
À propos de l’auteur<br />
Thierry Marchal travaille chez ANSYS,<br />
spécialiste des technologies et logiciels de<br />
simulation, et y occupe le poste d’Industry<br />
Director. Le portefeuille de technologies de<br />
simulation d’ANSYS repose sur la plateforme<br />
ANSYS Workbench, une seule et<br />
même plate-forme multiphysique qui<br />
permet d’assembler tout le processus de<br />
simulation, en vue d’analyses multiphysiques<br />
réalistes.<br />
entreprises plus frileuses. Mais elles ont<br />
besoin d’imaginer de solutions innovantes<br />
pour asseoir et conforter leur position, en<br />
maîtrisant les problématiques industrielles<br />
les plus critiques, à savoir :<br />
• S’assurer de l’intégrité des produits,<br />
c’est-a-dire leur capacité à satisfaire l’utilisateur<br />
en toute circonstance, une obligation<br />
sine qua non sur les marchés<br />
ultra concurrentiels. Les défauts de fabrication<br />
et de conception, et rappels de<br />
produits grèvent lourdement la profi -<br />
tabilité des entreprises. En cas de<br />
défaillance, l’entreprise perd non seulement<br />
de l’argent, mais cela nuit aussi et<br />
surtout à son image de marque.<br />
• En garantir la sécurité est une préoccupation<br />
de tous les instants, tous secteurs<br />
confondus. Réduire voire éliminer tout<br />
risque de préjudice résultant de l’utilisation,<br />
peut-être inadéquate, de ses<br />
solutions est une priorité dans n’importe<br />
quelle entreprise. Cette sécurité des<br />
produits doit être assurée tout au long<br />
de leur cycle de vie.<br />
• Enfin, s’investir toujours plus dans l’écoconception,<br />
qui revêt une importance et<br />
une opportunité croissante, tant les questions<br />
écologiques et de développement<br />
durable stimulent l’innovation en matière<br />
de processus de développement de<br />
produits comme jamais auparavant.<br />
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 0
Réduire les coûts<br />
de son cycle d’innovation<br />
Il est de notoriété publique que dans la<br />
course au leadership, le moteur des entreprises<br />
reste l’innovation. Provoquer la rupture<br />
face aux solutions existantes et réussir à<br />
développer, avant la concurrence, des<br />
produits robustes, de grande qualité suscitant<br />
une forte demande suppose de réinventer<br />
ses processus de développement de<br />
produits, de manière à réduire les coûts,<br />
accélérer la commercialisation et limiter les<br />
risques financiers (voir graphique page 10).<br />
La conception<br />
traditionnelle n’est plus<br />
envisageable<br />
Il faut rompre avec les modèles traditionnels.<br />
Les producteurs de voitures confron -<br />
tés à la nécessité de concevoir un nouveau<br />
moteur électrique en 10 ans alors que le<br />
moteur à combustion fut peaufiné durant<br />
plus d’un siècle, en font la difficile expérience.<br />
Pour une innovation majeure, l’approche<br />
traditionnelle qui consiste à créer<br />
de nombreux prototypes physiques et à<br />
faire subir de longs cycles de tests à cha -<br />
que étape n’est plus envisageable. Cette<br />
méthode supposait de lourds budgets qui<br />
grignotent les marges, et des cycles de<br />
développement si longs que souvent les<br />
produits arrivent trop tard sur le marché.<br />
Il est essentiel que les entreprises mettent<br />
en œuvre de nouveaux processus leur<br />
garantissant de pouvoir concevoir des<br />
produits innovants de grande qualité, dans<br />
des délais courts et au meilleur coût.<br />
Une étude récente d’Aberdeen Group, intitulée<br />
Cost-Saving Strategies for Engineering:<br />
Using Simulation to Make Better<br />
Decisions (Stratégies de réduction des<br />
coûts de conception : le recours à la simulation<br />
pour prendre de meilleures décisions),<br />
met un coup de projecteur sur les<br />
meilleures pratiques des entreprises<br />
leaders pour réduire les coûts et les délais<br />
sans compromettre la qualité. Ce rapport<br />
révèle que les meilleures entreprises sont<br />
celles qui utilisent systématiquement la<br />
simulation numérique pour concevoir<br />
virtuellement leurs nouveaux produits. Ces<br />
entreprises rebondissent et émergent<br />
mieux et plus rapidement de la crise que<br />
leurs concurrents en adoptant une stratégie<br />
de « réussite au premier coup » via<br />
l’analyse prévisionnelle du comportement<br />
du produit dès les premières étapes du<br />
processus de conception. Elles évaluent<br />
également davantage de variantes pen -<br />
dant la phase de conception et testent<br />
leurs solutions plus systématiquement,<br />
dans un environnement virtuel.<br />
Dans une telle approche, la simulation<br />
numérique :<br />
• Limite les tests de prototypes physiques,<br />
réduit les délais de commercialisation<br />
et les coûts,<br />
• Facilite des améliorations plus fortes<br />
encore et des solutions véritablement<br />
innovantes sans compromettre la robustesse<br />
du produit<br />
Systématiser l’usage<br />
de la simulation numérique<br />
Si beaucoup d’entreprises ont aujourd’hui<br />
recours à la simulation pour leurs pro -<br />
cessus de conception, les « meilleurs<br />
élèves de la classe » utilisent la simulation<br />
numérique systématiquement et standardisent<br />
le concept de développement<br />
produit piloté par la simulation.<br />
Ces entreprises intègrent et déploient la<br />
simulation au cœur de leurs processus et<br />
encouragent les interactions étroites entre<br />
ana lystes, ingénieurs voire dirigeants d’entreprise,<br />
autour d’un produit virtuel, développé<br />
dans un environnement logiciel<br />
intégré et commun.<br />
Pouvoir anticiper précisément le comportement<br />
de nouveaux produits suppose l’analyse<br />
d’interactions physiques com plexes à<br />
laquelle s’ajoutent des études approfondies<br />
d’analyse structurale, de dynamique des<br />
fluides, de modélisation électromagnétique,<br />
etc. Il faut aussi investiguer les interactions<br />
entre les nombreux composants du système<br />
et les échanges entre le produit et son environnement,<br />
via une modélisation géométrique<br />
plus com plète, avec maillage fiable<br />
et calculs hautes performances (HPC ou<br />
high-performance computing).<br />
La prochaine décennie<br />
sera virtuelle<br />
Les avantages potentiels de la simulation<br />
technique ne font plus aucun doute. Les<br />
retardataires se mordront bientôt les doigts<br />
de ne plus pouvoir rester dans la course<br />
à l’innovation. Les leaders de demain développent<br />
aujourd’hui, systématiquement,<br />
des modèles virtuels détaillés, au moyen<br />
d’outils de simulation qui les aident à<br />
réaliser des économies et à concevoir des<br />
innovations majeures et robustes. Cette<br />
approche restera le moteur d’énormes<br />
gains de compétitivité dans les années qui<br />
viennent. Elle permettra à nos ingénieurs<br />
d’être plus efficaces, de produire plus avec<br />
moins afin de contrer la menace que constituent<br />
les économies émergentes pour<br />
notre proéminence technologique ●<br />
Références<br />
Cost-Saving Strategies for Engineering:<br />
Using Simulation to Make Better Decisions;<br />
rapport d’étude d’Aberdeen Group, avril<br />
2010.<br />
The Impact of Strategic Simulation on<br />
Product Profitability; compte-rendu de<br />
recherche d’Aberdeen Group, juin 2010.<br />
ANSYS Advantage • Volume IV, numéro 2,<br />
2010.<br />
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 1
Nouveau capteur de lumière<br />
LineRunner 300<br />
Pepperl+Fuchs a développé un capteur de<br />
lumière laser avec le LineRunner 300<br />
(LR300).<br />
Dans le procédé de lumière laser, un faisceau<br />
est projeté sur un objet puis détecté<br />
par une caméra à un angle spécifique.<br />
Les mesures de hauteur et de largeur sont<br />
déterminées selon le principe de la trian -<br />
gulation. En conséquence, le LR300 est<br />
capable de fonctionner même dans les conditions<br />
de caractéristiques de contraste et de<br />
couleur les plus problématiques et grâce au<br />
contrôle de temps d'exposition sophistiqué<br />
et du fait de sa conception conforme au<br />
norme de sécurité laser de classe 1, il permet<br />
de réduire les frais qui seraient autrement<br />
engagés pas les mesures de sécurité en<br />
milieu de travail pour les lasers de classe de<br />
sécurité supérieure.<br />
Un guide pour sélectionner<br />
les sondes et les accessoires<br />
d’oscilloscope<br />
RS Components (RS) a lancé un nouveau<br />
guide interactif de sélection de sondes en<br />
ligne de la marque Tektronix, fournisseur<br />
d'équipements de tests et mesure, leader<br />
dans son domaine d’activité.<br />
Ce guide de sélection permet à l'utilisateur<br />
de mettre rapidement à niveau ses oscilloscopes,<br />
de choisir parmi plus de 100 sondes<br />
en fonction de la série, du numéro de modèle<br />
ou des standards et applications et, en plus,<br />
d'affiner la recherche selon les exigences de<br />
tests spécifiques.<br />
Les résultats de recherche sur les sondes et<br />
accessoires sont disponibles en ligne à partir<br />
du site : rswww.fr/tektronix<br />
Mesure<br />
HBM lance des amplificateurs<br />
pour les interventions SAV<br />
HBM, spécialiste du test et<br />
de la mesure, a lancé de<br />
nou veaux amplificateurs<br />
espressoDAQ avec USB. Cet<br />
équipement de mesure est<br />
destiné aux applications SAV ;<br />
à ce titre, il doit être facile à<br />
transporter et à installer tout<br />
en fournissant rapidement des<br />
résultats de mesure sur les -<br />
quels on peut compter. Les<br />
nouveaux amplificateurs de<br />
mesure EspressoDAQ de HBM<br />
répondent à ces critères. Alimentés en tension via<br />
le port USB de l’ordinateur portable, ces modules<br />
fonctionnent selon le principe « plug & measure »,<br />
ce qui permet au technicien SAV d’obtenir rapidement<br />
des résultats de mesure exploitables. Les<br />
connecteurs RJ45 réalisables directement sur site<br />
et les divers câbles adaptateurs pour raccorder<br />
les capteurs y contribuent également. Par ailleurs,<br />
DR<br />
les amplificateurs de mesure<br />
prennent en charge la technologie<br />
TEDS (Transducer Electronic<br />
Data Sheet) permettant<br />
aux capteurs correspondants<br />
d'être reconnus et configurés<br />
automatiquement.<br />
Les modules sont livrés avec un<br />
logiciel très simple à utiliser<br />
et spécialement adapté aux<br />
amplificateurs espressoDAQ qui<br />
permet de configurer la mesure,<br />
d’acquérir et de visualiser les<br />
données. Le technicien SAV parvient au résultat<br />
de mesure en quelques étapes seulement. Les<br />
valeurs de mesure de différentes voies peuvent<br />
également être combinées afin d’obtenir des<br />
grandeurs résultantes. Il est en outre possible<br />
d’exporter les données mesurées dans les<br />
formats les plus courants et de créer des rapports<br />
selon une mise en page prédéfinie ●<br />
Modélisation<br />
Clearpath choisit Maplesoft pour<br />
concevoir ses robots sans pilote<br />
Nouvelle gamme Z+ Series<br />
d’alimentations<br />
de TDK-Lambda<br />
TDK-Lambda France, société appartenant au<br />
groupe TDK Corporation, vient de présenter<br />
sa gamme Z+ Series d’alimentations DC<br />
programmables.<br />
Ces alimentations haute densité au format<br />
2U pour utilisation sur table ou montées en<br />
châssis présentent un niveau d’efficacité, de<br />
flexibilité et de fiabilité améliorés.<br />
Celles-ci sont conçues pour répondre aux<br />
exigences d’un grand nombre d’applications<br />
ATE et OEM de type tests et mesures,<br />
vieillissement des semi-conducteurs, test<br />
de com posants, diodes laser, systèmes de<br />
génération de chaleur, amplificateurs RF<br />
et charges inductives.<br />
La modélisation des systèmes représente<br />
un enjeu de taille pour les concepteurs de<br />
véhicules sans pilote. C'est le cas de la<br />
société Clearpath Robotics dont la gamme<br />
de produits va du matériel portatif pour<br />
l'automatisation de la collecte de données<br />
hydrologiques environnementales (Kingfisher)<br />
à un véhicule terrestre sans pilote<br />
robuste et d'utilisation aisée pour le prototypage<br />
rapide (Husky). Ces robots éducatifs<br />
aux véhicules tout-terrain à systèmes<br />
de propulsion sont pourvus de réserves<br />
d’énergie et de différentes configurations<br />
cinématiques ainsi que d’actionneurs à<br />
transmissions de puissance.<br />
Pour mettre au point de telles solutions<br />
technologiques, les ingénieurs ont eu<br />
recours au logiciel de simulation et de<br />
DR<br />
modélisation physique haute performance<br />
de Maplesoft. Cette solution fait appel à<br />
un moteur de calcul capable de manipuler<br />
les mathématiques complexes qu’implique<br />
le développement de modèles d’ingénierie.<br />
MapleSim bénéficie aussi d’un environnement<br />
de simulation et de modélisation<br />
multi-domaine intuitif comportant des<br />
systèmes mécaniques, électriques, thermiques<br />
et de flux de signaux ●<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 2
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Beamex lance une nouvelle<br />
référence dans l'industrie<br />
de la mesure<br />
Le nouveau calibreur et communicateur de<br />
terrain Beamex MC6 constitue une solution<br />
pour les nouvelles exigences du process<br />
industriel. Il est capable de réaliser des<br />
étalonnages en pression, en température et<br />
différents signaux électriques.<br />
Le MC6 contient également un communicateur<br />
de bus de terrain complet pour les<br />
instruments Hart, Foundation Fieldbus et<br />
Profibus PA.<br />
Le MC6 possède un grand écran tactile<br />
couleur de 5,7 pouces avec une interface<br />
utilisateur multilingue. Cet appareil de<br />
mesure est destiné à une utilisation sur le<br />
terrain pour l'industrie pharmaceutique,<br />
l'énergie, les industries pétrolière et gazière,<br />
l’agroalimentaire, la maintenance, ainsi que<br />
la pétrochimie et la chimie.<br />
Un distancemètre<br />
d'une précision de 1mm<br />
Grâce à sa technologie laser, le distancemètre<br />
FLS-C actualise le déplacement d’un<br />
objet en mouvement avec un taux fixe de<br />
200 Hz.<br />
Le FLS-C offre une précision de 1 mm et une<br />
répétabilité type de 0,3 mm. Les mesures<br />
peuvent être réalisées pour des distances<br />
allant jusqu’à 500 m avec des vitesses de<br />
déplacement des cibles allant jusqu’à<br />
10m/s.<br />
Le distancemètre FLS-C est conçu pour des<br />
applications tant dans l’industrie lourde que<br />
pour l’extérieur. Il est équipé d’un robuste<br />
boîtier métallique et bénéficie de la protection<br />
classe IP65. Il peut être utilisé à des<br />
températures ambiantes extrêmes allant<br />
jusqu’à -40°C. Il s'adapte aussi à beaucoup<br />
d’autres applications dans diverses industries<br />
telles que l’automobile, le papier ou le<br />
textile.<br />
Agilent lance un testeur<br />
de radiocommunication<br />
pour la R&D<br />
Agilent Technologies a présenté le testeur<br />
de radiocommunication E5515E 8960 série<br />
10, conçu pour les ingénieurs R&D devant<br />
« stresser » leurs conceptions 2G/3G/3,5G<br />
au taux maximum de données.<br />
Ce testeur est doté de deux liaisons descendantes,<br />
d’un processeur plus puissant et<br />
d'améliorations matérielles importantes. Il<br />
inclut des fonctionnalités avancées telles<br />
que le support DC HSDPA avec un débit de<br />
42 Mb/sec ainsi que les hand-overs étendus<br />
2G/3G et LTE, permettant – ensemble avec<br />
le testeur de communication sans fil pour le<br />
LTE E6621A PXT – de réaliser des tests<br />
2G/3G/3.5G/LTE complets.<br />
Récompenses<br />
Cognitens WLS400A<br />
et WLS400M élus produits<br />
de l’année<br />
Les lecteurs de la revue PTB ont élu le<br />
système de mesure à lumière blanche<br />
Cognitens WLS400A et WLS400M<br />
comme l’un des trois « Produits de<br />
l’année 2011 ». Cette récompense<br />
s’adresse aux nouveautés les plus<br />
porteuses dans le domaine de l’ingénierie<br />
photonique.<br />
Les systèmes de mesure à lumière<br />
blanche Cognitens WLS400M et Cognitens<br />
WLS400A de Hexagon Metrology,<br />
respectivement manuel et automatique,<br />
utilisent la technologie de vision<br />
stéréo pour générer des données 3D.<br />
Les clients ont le choix entre une configuration<br />
portable et un système automatique<br />
pouvant se combiner avec<br />
tous les robots industriels.<br />
Cognitens WLS400M est le seul<br />
scanner à lumière blanche 3D de<br />
haute performance utilisable en mode<br />
portable. Les équipements de Cognitens<br />
intègrent la technologie LED<br />
permettant de mesurer ou de rétroconcevoir<br />
une grande variété de finitions<br />
de surface ●<br />
Solutions<br />
Nouvelle gamme de solutions<br />
de commutateurs<br />
Pickering Interfaces<br />
DR<br />
Pickering Interfaces étend sa gamme de<br />
solutions de commutateurs Hyper Fré -<br />
quence PXI 3U avec l’introduction du<br />
40-784. Le 40-784 supporte un ou deux<br />
commutateurs hyper fréquence dans<br />
seulement 2 slots PXI 3U et est disponible<br />
en deux configurations et trois gammes de<br />
fréquences. Les configurations sont disponibles<br />
en multiplexeurs non terminés SP4T<br />
et SP6T et chaque configuration est disponible<br />
dans les gammes de fréquences<br />
6GHz, 26.5GHz et 40 GHz. Toutes les<br />
versions offrent une excellente performance<br />
en VSWR et perte d’Insertion. Les<br />
configurations 6GHz/26,5Ghz ont un cycle<br />
de vie étendue de 10 millions d’opérations<br />
par position.<br />
L’occupation de 2 slots PXI permet aux<br />
concepteurs de systèmes de test de fournir<br />
des solutions optimales pour résoudre des<br />
problématiques de commutation dense.<br />
Le 40-784 est supporté par n’importe quel<br />
châssis PXI 3U conforme à la norme ainsi<br />
que dans nos châssis modulaire LXI de<br />
Pickering Interfaces requérant un contrôle<br />
basé Ethernet ●<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 4
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les puces ont été entièrement testées sans<br />
utiliser de sondes à contact. Les innovations<br />
réalisées par ST dans les technologies de<br />
test permettent de contrôler des tranches<br />
contenant des puces telles que des circuits<br />
intégrés d’identification par radiofréquences<br />
(RFID) en utilisant des ondes électromagnétiques<br />
comme lien unique avec les<br />
circuits situés sur la tranche. Cette méthode<br />
permet des rendements plus élevés, des<br />
délais de test raccourcis et une baisse<br />
du coût des produits. De plus, les essais<br />
sans contact permettent de tester des<br />
circuits RF dans des conditions proches<br />
de la réalité. La nouvelle technologie<br />
EMWS est l’aboutissement du projet de<br />
R&D UTAMCIC, dirigé par Alberto Pagani,<br />
Giovanni Girlando et Alessandro Finocchiaro<br />
de STMicroelectronics, et le professeur<br />
Giuseppe Palmisano de l’université de<br />
Catane. Ce projet a d'ailleurs reçu un<br />
Bancs de mesure<br />
Trescal renforce ses capacités<br />
d’étalonnage dans le domaine<br />
des hyperfréquences<br />
trophée Sésame 2010 (catégorie Production<br />
& Test) lors du salon Cartes and Identification<br />
en 2010. « Les tests sans contact permettent<br />
d’améliorer la couverture des tests, a<br />
déclaré Alberto Pagani, de Test R&D and<br />
Competitive Intelligence, et l’un des développeurs<br />
de la nouvelle technologie. De plus,<br />
les circuits RF, le protocole anticollision et<br />
l’antenne embarquée étant testés dans les<br />
conditions où ils seront utilisés dans l’application<br />
finale, la qualité et la fiabilité s’en<br />
trouvent considérablement améliorées. » ●<br />
Au cours des 18 derniers mois, Trescal a<br />
investi plus de 1,5 M€ dans plusieurs<br />
bancs de mesures automatisés permettant<br />
d’améliorer ses possibilités jusqu’à<br />
50 ou pour certaines gammes de produits,<br />
67 GHz. Ces investissements intègrent des<br />
équipements de précision et constituent<br />
les quatre systèmes suivants :<br />
- banc Agilent N7800A concernant la vérification<br />
jusqu’à 50GHz d’analyseurs de<br />
spectre et de réseaux, de synthétiseurs<br />
hautes performances,<br />
- analyseur Rohde & Schwarz FSUP50 pour<br />
mesures de bruit de phase,<br />
- baie de mesure Tegam PMX/18/26/50<br />
pour étalonnage de sondes de puissance<br />
jusqu’à 50 GHz,<br />
- ensemble de moyens Anritsu permettant<br />
d’assurer des prestations jusqu’à 67 GHz<br />
dans le cadre de l'agrément ASP (Authorized<br />
Service Provider).<br />
Ces moyens viennent compléter les multiples<br />
bancs disponibles dans ses labora-<br />
toires ; ils sont désormais opérationnels à<br />
Toulouse et Rungis, sites spécialisés dans<br />
ces domaines pour lesquels ils assurent<br />
également des prestations de réparation.<br />
Ils permettent à Trescal d’améliorer la<br />
qualité des mesures en termes d’étendue<br />
et d’incertitudes, de disposer de capacités<br />
d’ajustage par soft équivalentes à celles<br />
des constructeurs, de disposer d’une<br />
meilleure réactivité et de réaliser les gains<br />
de productivité ●<br />
Nouvelle gamme d’oscilloscopes<br />
portables Tektronix<br />
Tektronix a dévoilé la gamme d’oscilloscopes<br />
portables THS3000 pour les utilisateurs<br />
qui ont besoin de déboguer,<br />
d’installer et de réparer des systèmes<br />
électroniques complexes à la fois en laboratoire<br />
et sur le terrain. Avec une bande<br />
passante atteignant 200 MHz et une<br />
fréquence d’échantillonnage jusqu’à 5 G<br />
éch./s, les appareils de la série THS3000<br />
sont des oscilloscopes portables très<br />
performants. Grâce à une longueur<br />
d‘enregistrement de 10 000 points pour<br />
chacune des quatre<br />
voies, l’utilisateur peut<br />
capturer des informations<br />
de signaux détaillées de haute<br />
fréquence d’échantillonnage, afin de voir<br />
clairement les détails des signaux ●<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 6
Optique<br />
Nouveau Swift – Système de<br />
mesure vidéo 2 axes intuitif<br />
Vision Engineering vient de lancer sur le<br />
marché son nouveau système de mesure<br />
conçu pour effectuer des mesures vidéo<br />
deux axes sans effort. La gamme de solutions<br />
de mesure optiques et vidéo de Vision<br />
Engineering s’enrichit donc aujourd’hui du<br />
Swift, un système de mesure vidéo intuitif<br />
et simple d’utilisation.<br />
Conçu pour permettre aux ingénieurs d’obtenir<br />
sans effort les mesures de leurs<br />
pièces grâce à une caméra vidéo haute<br />
résolution, le Swift allie la puissance à un<br />
design compact pour des résultats en x et<br />
y plus précis ; la décision de conformité<br />
devient ainsi instantanée. Équipé en<br />
version standard du logiciel innovant<br />
« touch-to-measure », le Swift bénéficie à<br />
la fois de la précision Vision Engineering<br />
et des fonctions novatrices du logiciel, qui<br />
permet aux utilisateurs de mesurer un<br />
composant en touchant simplement<br />
l’écran aux points de référence, pour une<br />
mesure rapide, précise et sans effort.<br />
Le Swift est évolutif et peut être transformé<br />
après achat en microscope de précision par<br />
l’ajout de la tête de vision brevetée Dyna -<br />
scopeTM. La tête de vision permet aux ingénieurs<br />
d’opérer des mesures optiques et<br />
vidéo en une seule action. Cette fonction<br />
est idéale pour les composants complexes,<br />
où les courbes ou les reliefs faiblement<br />
contrastés rendent habituellement la<br />
mesure difficile. Cet appareil s'adresse<br />
notamment aux directeurs de la qualité ●<br />
Commutateurs<br />
Lancement des nouveaux<br />
PSD-30 pour la pression,<br />
TSD-30 pour la température<br />
Wika vient de compléter sa gamme de<br />
commutateurs électroniques pour les<br />
applications « fluides » des fabricants<br />
de machines.<br />
Le thermostat électronique TSD-30 et le<br />
commutateur de niveau électronique LSD-<br />
30 viennent ainsi renforcer la référence<br />
qu’est le pressostat électronique PSD-30.<br />
Le PSD-30 a fait évoluer le marché des pressostats<br />
électroniques par la lisibilité de son<br />
affichage et par sa grande simplicité d’utilisation.<br />
Les paramètres et valeurs s’affichent<br />
sur un afficheur à LED à 14 segments avec<br />
des caractères de 9 mm de hauteur. Et pour<br />
la simplicité, la définition du clavier à<br />
3 touches et la structure très étudiée du<br />
menu de programmation garantissent une<br />
mise en service facile et intuitive. Le contrôle<br />
des paramètres de l’appareil s’effectue de<br />
façon quasi-instantanée.<br />
DR<br />
Aujourd’hui, Wika lance le TSD-30 pour la<br />
mesure de température et le LSD-30 pour<br />
le niveau. Aux avantages décrits ci-dessus<br />
auxquels répondent les trois instruments<br />
s’ajoutent d’autres atouts : la flexibilité de<br />
montage grâce à la triple rotation du<br />
boîtier, de l’afficheur et de l’écran, ou<br />
encore la robustesse d’une conception<br />
travaillée même pour les conditions d’utilisation<br />
très difficiles ●<br />
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Événement<br />
Trophées de l’innovation<br />
Industrie Paris 2012 :<br />
19 nominés en avant-première<br />
DR<br />
Cette année, et pour la première fois, les innovations enregistrées par les<br />
exposants au Guide de l’Innovation participaient automatiquement – et<br />
gratuitement ! – aux Trophées de l’Innovation. Les trophées seront remis<br />
le mardi 27 mars à cinq exposants sur les lieux de l’événement qui se<br />
tiendra au parc des expositions de Paris Nord-Villepinte.<br />
Les trophées de l’innovation récompenseront<br />
cinq sociétés dans cinq catégories.<br />
Celles-ci sont l’environnement, l’ergonomie,<br />
la productivité, la technologie et la<br />
sécurité. Un « coup de cœur du jury » fera<br />
l’objet d’un trophée supplémentaire et<br />
viendra récompenser un sixième candidat.<br />
Avant de découvrir le mardi 27 mars au<br />
soir (soit à l’issue de la deuxème journée<br />
du salon) les six lauréats, voici les 19 innovations<br />
nominées, par catégorie :<br />
Environnement<br />
● ABC Swisstech Tribofinition – additifs de<br />
tribofinition à faible impact environnemental<br />
La tribofinition (ébavurage-polissage)<br />
génère une importante pollution en DCO,<br />
très difficile à traiter. En développant de<br />
nouveaux ingrédients ainsi qu’une nouvelle<br />
filière de traitement des eaux, ces pollutions<br />
ont été réduites de plus de 80 %.<br />
● Fronius France – système de soudage<br />
par points à bande DeltaSpot<br />
Se déplaçant entre l’électrode et les pièces<br />
à souder, le procédé DeltaSpot permet<br />
d’obtenir un soudage par points en continu<br />
de qualité toujours équivalente.<br />
● Siemens – fonction « Ctrl-Energy »<br />
Disponible sur les commandes numériques<br />
Siemens Sinumerik 840Dsl et 828D, ce<br />
nouvel outil de mesure et de gestion de la<br />
consommation énergétique des différents<br />
composants optimise la machine.<br />
Ergonomie<br />
● Tecnospiro Machine Tool – bras ergonomique<br />
3ARM<br />
Ce bras articulé ergonomique est conçu<br />
pour maintenir en apesanteur les outils ou<br />
charges comme scanners, moteurs,<br />
visseuses ou autres dispositifs afin d’éviter<br />
la fatigue de l’opérateur et les blessures<br />
musculo-squelettiques.<br />
● Trafimet SPA – torche MIG TMax new<br />
Son col de cygne arrondi donne une grande<br />
fluidité du coulissement des fils. Le remplacement<br />
de la gâchette se fait sans ouverture<br />
poignée. La chambre à eau est en<br />
contact direct avec le tube contact, ce qui<br />
garantit un excellent refroidissement du<br />
tube et de la buse. Idéale pour les applications<br />
à haut rendement.<br />
● Elcom – elcom système concept<br />
L’elcom système concept allie postes de<br />
travail, systèmes d’approvisionnement flexibles<br />
et intuitifs, solutions de convo ya ges et<br />
de transferts automatisés. Cette alchimie<br />
élimine les facteurs à risque de TMS et<br />
améliore le bien-être au travail.<br />
Productivité<br />
● Air Liquide Welding France – Digipuls II<br />
Digipuls est une installation à technologie<br />
inverter, multi-procédé, proposant une<br />
solution économique et efficiente pour le<br />
soudage MIG/MAG dans les secteurs<br />
d’activité où la qualité et la polyvalence<br />
sont incontournables.<br />
● Carl Zeiss SAS – kit Vast Performance<br />
La tête de mesure cinquième génération<br />
Vast Performance intègre les fonctions<br />
FlyScan et QuickChange, permettant de<br />
réduire la durée du scanning et le temps<br />
nécessaire à la permutation du stylet.<br />
● Mitutoyo – robot de mesure tridimensionnelle<br />
Mach3A<br />
Le Mach 3A est un robot de mesure tridimensionnelle<br />
destiné à être intégré au<br />
plus près des machines de production. Le<br />
bénéfice principal pour l’utilisateur est<br />
l’intégration de la phase de contrôle directement<br />
aux moyens de production.<br />
● Spring Technologies – solution Sicom<br />
(Scalable and Interoperable Corrective<br />
Maintenance)<br />
Instrumenté, interconnecté et intelligent,<br />
Sicom gère en temps réel et optimise par<br />
anticipation les processus de maintenance<br />
corrective, afin de minimiser le taux de non<br />
disponibilité machine-outil et diminuer le<br />
temps de traitement des interventions.<br />
● Mitis – porte-outil de perçage vibratoire.<br />
Véritable rupture technologique dans<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 8
l’usinage, le perçage vibratoire Mitis permet,<br />
grâce à une fragmentation maîtrisée des<br />
copeaux, de répondre aux challenges<br />
industriels de hausse de productivité, de<br />
maitrise de qualité et de baisse des coûts.<br />
Sécurité<br />
● 3 Nine – Nova, épurateur de brouillard<br />
d’huile<br />
3 Nine apporte une nouvelle dimension au<br />
traitement du brouillard d’huile avec le<br />
lancement de Nova, premier épurateur de<br />
la gamme Green Line.<br />
● Crystal Clear Protection – cagoule WAV<br />
La technologie WAV appliquée à la<br />
cagoule à cristaux liquides CrystalClear<br />
permet d’obtenir une uniformité de teinte,<br />
même dans les angles. Cette technologie<br />
permet de supprimer le phénomène de<br />
«dépendance angulaire» inhérent aux cristaux<br />
liquides.<br />
DR<br />
● Satech Safety Technology - système<br />
Strong +<br />
Ce système permet un montage facile en<br />
toute sécurité. Le clip de fixation est imperdable<br />
(EN953A1; DM 2006/42/CE) et prémonté.<br />
La garde au sol est réglée automatiquement<br />
au moyen d’une butée<br />
intégrée (EN 13857).<br />
Technologie<br />
● Sorelia – collerette sensitive<br />
La collerette sensitive ACF confère au robot<br />
le sens du toucher. Par programmation,<br />
l’effort appliqué par le robot est constant<br />
quelle que soit la forme de la pièce et de<br />
la trajectoire.<br />
● Mahr – Formtester contour et état de<br />
surface<br />
Nouvel appareil de mesure d’écarts de<br />
forme, avec option mesures et analyses<br />
de profil et d’états de surface.<br />
● Komet Group – Microkom Bluflex<br />
Le nouveau système d’alésage de précision,<br />
MicroKom BluFlex permet la mesure<br />
à distance des têtes d’alésage grâce à une<br />
clé électronique et une commande mobile<br />
sans fil Bluetooth.<br />
● SEM-O-JET – tête de perçage<br />
La nouvelle tête de perçage développée<br />
pour Omax permet de percer avec répétabilité<br />
les matériaux stratifiés et les matériaux<br />
composites avant la découpe au jet<br />
d’eau abrasif. Elle évite le paramétrage<br />
fastidieux du perçage pour chaque client.<br />
● Thermi-LyonGroupe - revêtement sous<br />
vide DLC (Diamond Like Carbon)<br />
Appelé aussi carbone amorphe, le DLC est<br />
un revêtement type couche mince, réalisé<br />
par les technologies des dépôts sous vide.<br />
Il est une solution efficace pour les applications<br />
où frottement et usure doivent<br />
être maîtrisés ●<br />
Tomographie à rayons x<br />
CRT Morlaix : les outils de la performance<br />
Numérisation 3D<br />
La numérisation 3D et la tomographie par rayons x<br />
au service de votre R&D :<br />
- Reconception de pièces<br />
- Validation de prototypes, préséries<br />
- Reverse engineering<br />
- Numérisation de pièces physiques pour calculs<br />
par éléments finis<br />
- Recherche de défauts<br />
Nos points forts :<br />
- Réactivité : le CRT répond à vos demandes et les traite dans les meilleures<br />
délais.<br />
- Compétences : le CRT bénéficie des compétences d’ingénieurs<br />
et de techniciens expérimentés.<br />
- Echanges constructifs : le CRT vous accompagne dans l’interprétation<br />
de vos résultats d’expertise.<br />
Photogrammétrie<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 9
Étalonnage<br />
Veiller à l'exactitude des résultats<br />
dans un système d'instrumentation<br />
analytique<br />
Dans beaucoup de systèmes d’instrumentation analytique, l’analyseur ne permet pas une mesure absolue. Il<br />
fournit plutôt une réponse relative d’après les paramètres définis durant l’étalonnage, constituant un processus<br />
critique sujet à des erreurs. Pour étalonner un analyseur, un fluide d’étalonnage circule dans l’analyseur et génère<br />
les mesures de concentration des composants. Si ces mesures ne sont pas cohérentes avec les quantités connues<br />
du fluide d’étalonnage, l’analyseur est ajusté en conséquence. Par la suite, lorsque les échantillons de procédé<br />
seront analysés, la précision de lecture de l’analyseur dépendra de la précision du processus d’étalonnage. Aussi<br />
est-il primordial de répondre à un certain nombre de questions : comment des erreurs peuvent-elles être introduites<br />
dans l’étalonnage ? Comment intervient une contamination ? Quand l’étalonnage peut-il ou ne peut-il pas<br />
résoudre un problème de performances de l’analyseur ? Comment les variations de pression atmosphérique ou<br />
de température influencent-elles le travail d’étalonnage ? Quand procéder ou ne pas procéder à l’étalonnage ?<br />
Conception de systèmes<br />
L’un des problèmes les plus courants en matière<br />
d’étalonnage demeure la configuration inappropriée<br />
du système. Dans la plupart des cas,<br />
le fluide d’étalonnage est introduit par erreur<br />
en aval du système de vannes de sélection<br />
d’échantillonnage, sans profiter des avantages<br />
d’une configuration DBB à double arrêt et purge<br />
(figure 1). Il est préférable d’introduire le fluide<br />
d’étalonnage via le système de sélection<br />
d’échantillonnage, comme présenté dans la<br />
figure 2. L’objectif d’un système de sélection<br />
d’échantillonnage est de permettre un remplacement<br />
rapide des lignes d’échantillonnage sans<br />
Figure 1 : Dans cette configuration, le gaz d'étalonnage<br />
est introduit à tort en aval du système de sélection<br />
d'échantillonnage, sans profiter des avantages<br />
d'un assemblage DBB à double arrêt et purge.<br />
Figure 2 : Dans cette configuration, le gaz d'étalonnage<br />
est introduit comme il se doit via le système de sélection<br />
d'échantillonnage, dans lequel un assemblage à double arrêt<br />
et purge prévient les risques de contamination.<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 2 0
Figures 3a et 3b<br />
L'étalonnage peut corriger des inexactitudes mais non des imprécisions. La Figure 3a montre une forte exactitude mais une faible<br />
précision. La Figure 3b montre une forte précision mais une faible exactitude.<br />
risquer une contamination croisée. Dans les<br />
figures 1 et 2, chacune des lignes du système<br />
de sélection d’échantillonnage est équipée de<br />
deux vannes de blocage et d’une vanne de<br />
purge (vers l’évacuation) pour veiller à ce qu’une<br />
seule ligne soit acheminée à la fois vers l’analyseur.<br />
Au cours des années, les systèmes de<br />
sélection d’échantillonnage ont évolué. S’ils utilisaient<br />
auparavant des configurations à double<br />
arrêt et purge avec composants conventionnels,<br />
ils emploient à présent des systèmes modulaires<br />
miniaturisés (Nouvelle initiative d’échantillonnage/capteur,<br />
NeSSI, ANSI/ISA 76.00.02).<br />
Les systèmes les plus efficaces garantissent<br />
des temps de purge rapides, de faibles pressions<br />
d’actionnement, une sécurité renforcée<br />
ainsi que des capacités d’écoulement élevées<br />
et une chute de pression uniforme d’une ligne<br />
à l’autre pour des temps de livraison prévisibles<br />
vers l’analyseur.<br />
Un système de sélection d’échantillonnage offre<br />
la meilleure garantie contre les éventuelles<br />
fuites de fluide d’étalonnage dans une ligne.<br />
Néanmoins, certains techniciens contournent<br />
cet assemblage et introduisent le fluide d’étalonnage<br />
aussi près que possible de l’analyseur<br />
afin d’éviter de gaspiller ce fluide onéreux. Si<br />
une seule vanne à boisseau sphérique est<br />
utilisée (cf. figure 1), toute tentative de préserver<br />
le gaz d’étalonnage peut alors conduire à des<br />
lectures déformées de l’analyseur. Même si<br />
l’analyseur est correctement étalonné, il existera<br />
toujours un risque de fuite d’une faible<br />
quantité de gaz d’étalonnage dans la ligne, suffisante<br />
pour fausser les mesures.<br />
Dans certaines applications, l’U.S. EPA exige<br />
que le fluide d’étalonnage soit introduit de<br />
manière anticipée dans le système d’échantillonnage,<br />
habituellement à proximité de la<br />
sonde. Parmi les raisons invoquées, citons le<br />
fait que le fluide d’étalonnage doit être<br />
soumis aux mêmes variables que la ligne<br />
d’échantillonnage. Cela est tout à fait logique<br />
et une telle configuration assure en outre une<br />
estimation juste du temps nécessaire à un<br />
échantillon pour passer de la sonde à l’analyseur.<br />
Cette durée est souvent sous-estimée<br />
ou reste inconnue.<br />
Toutefois, une quantité relativement élevée de<br />
fluide d’étalonnage est requise si la circulation<br />
doit s’effectuer dans l’intégralité du système<br />
d’échantillonnage. Il n’est ainsi pas étonnant<br />
que bon nombre de sites ne puissent se<br />
permettre de retenir cette option. Un bon<br />
compromis consiste à injecter le fluide d’étalonnage<br />
dans le système de sélection d’échantillonnage<br />
en veillant à dédier une ligne au fluide.<br />
Le fluide a ainsi toutes ses chances d’atteindre<br />
l’analyseur sans être contaminé par les lignes<br />
d’échantillonnage. En outre, lorsqu’il n’est pas<br />
utilisé, deux vannes d’arrêt empêcheront qu’il<br />
ne contamine les lignes d’échantillonnage.<br />
Avec les plateformes modulaires miniaturisées,<br />
la qualité de fluide d’étalonnage requise est<br />
très minime.<br />
Limites<br />
de l’étalonnage<br />
Pour étalonner de manière efficace un analyseur,<br />
l’opérateur, le technicien ou l’ingénieur<br />
doivent comprendre la théorie de l’étalonnage,<br />
ce qu’ils peuvent ou pas corriger. Commençons<br />
par expliquer la différence entre la précision<br />
et l’exactitude. Prenons par exemple la cible<br />
d’un tireur, qui constitue ici une bonne métaphore.<br />
Dans la figure 3, le tireur a effectué une<br />
série de tirs (en rouge) sur la cible. Du fait que<br />
les tirs sont très proches les uns des autres<br />
dans un groupe, nous pouvons dire à juste titre<br />
que le tireur est précis. Néanmoins à plusieurs<br />
reprises, il a atteint la cible en plein cœur. La<br />
précision est assortie de résultats reproductibles.<br />
Cependant, le tireur n’atteint pas le centre<br />
de la cible et il n’est ainsi pas exact. S’il procède<br />
à un ajustement et que tous ses tirs atteignent<br />
le centre de la cible, il sera alors précis et exact.<br />
Les mêmes termes s’appliquent aux analyseurs.<br />
En premier lieu, un analyseur doit être précis.<br />
Il doit générer des résultats reproductibles lorsqu’il<br />
utilise une quantité connue de fluide d’étalonnage.<br />
Si tel n’est pas le cas, l’analyseur<br />
fonctionne mal ou le système ne permet pas de<br />
conserver l’échantillon dans des conditions<br />
constantes. L’étalonnage ne pourra pas corriger<br />
cette imprécision.<br />
Si l’analyseur produit des résultats cohérents mais<br />
que ces résultats ne sont pas identiques à la<br />
composition connue du fluide d’étalonnage, alors<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 2 1
l’analyseur est dit inexact. Cette situation peut et<br />
doit être résolue au moyen d’une procédure d’étalonnage.<br />
Il s’agit de corriger les distorsions.<br />
Même si l’analyseur est jugé précis et exact lorsqu’il<br />
est testé avec les fluides d’étalonnage, il<br />
lui est toujours possible de produire des résultats<br />
manquant d’exactitude au moment de l’analyse<br />
de la ligne d’échantillonnage. Si l’analyseur<br />
est paramétré pour comptabiliser les molécules<br />
rouges et qu’il en rencontre des roses, que faitil<br />
? Pour l’analyseur, les molécules roses et<br />
rouges se ressemblent. Aussi, les comptabiliset-il<br />
comme étant rouges, ce qui a pour effet de<br />
gonfler le compte des rouges. C’est ce que nous<br />
appelons l’interférence positive. Une molécule<br />
qui n’aurait pas dû être comptabilisée l’est car,<br />
pour l’analyseur, elle ressemble à la molécule<br />
qui doit être comptabilisée. Par exemple, dans<br />
un système conçu pour comptabiliser les molécules<br />
de propane, des molécules de propylène<br />
peuvent apparaître. Il est possible que l’analyseur<br />
les comptabilise comme étant du propane<br />
car il n’a pas été configuré pour établir une<br />
distinction entre ces deux molécules.<br />
Les analyseurs ne sont pas parfaits mais ils fonctionnent<br />
tous sur le mode de la sélection, ce qui<br />
signifie qu’ils réagissent aux molécules pour<br />
lesquelles ils ont été configurés et à rien d’autre.<br />
Certains analyseurs sont plus complexes et<br />
programmés pour inhiber chimiquement certains<br />
types d’interférences. Par exemple, un analyseur<br />
de composé organique total (TOC) est conçu pour<br />
mesurer la teneur en carbone des eaux usées et<br />
déterminer si les hydrocarbures ont été évacués<br />
de manière appropriée. Pour effectuer cette<br />
analyse avec exactitude, l’analyseur retire une<br />
source d’interférence positive, par exemple les<br />
carbones inorganiques comme le calcaire,<br />
présents dans l’eau dure. Il me sure ensuite<br />
uniquement les carbones organiques. Sans cette<br />
étape préliminaire, l’analyseur aurait mesuré à<br />
la fois les carbones organiques et les carbones<br />
inorganiques, confondant les hydrocarbures avec<br />
l’eau dure.<br />
Parmi les types d’interférence figure également<br />
l’interférence négative. Une molécule qui devrait<br />
être comptabilisée ne l’est pas car une autre<br />
molécule la masque. Par exemple, dans l’eau<br />
potable fluorée, une électrode est utilisée pour<br />
analyser la quantité de fluorure dans l’eau.<br />
Toutefois, les ions hydrogène que l’on retrouve<br />
dans l’eau potable masquent les fluorures et le<br />
compte obtenu est ainsi faible car erroné. L’analyseur<br />
peut tout à fait lire 1 ppm, ce qui<br />
correspond à un dosage standard, alors qu’en<br />
réalité, l’eau peut en contenir une concentration<br />
de 10 ppm. La solution consiste à retirer la<br />
source de l’interférence. En introduisant une<br />
solution tam pon, les ions hydrogène sont retirés<br />
et l’électrode peut mesurer la quantité de fluorure<br />
avec exactitude.<br />
C’est en comprenant les notions d’interférence<br />
positive et négative, ainsi que celles de précision<br />
et d’exactitude que nous avons pu appréhender<br />
les formidables défis auxquels nous<br />
sommes confron tés en permettant aux analyseurs<br />
de produire les résultats escomptés. Dans<br />
ce domaine, on entend souvent : « L’analyseur<br />
ne fonctionne pas. Il doit être éta lonné. » On<br />
considère souvent que si l’analyseur ne produit<br />
pas le résultat escompté, un étalonnage est<br />
nécessaire. Cependant, comme nous venons<br />
de le voir, l’étalonnage a ses limites. Il ne permet<br />
pas de résoudre tous les problèmes.<br />
Contrôle des variations<br />
atmosphériques dans les<br />
analyseurs de gaz<br />
Les analyseurs de gaz ont pour principale<br />
mission de compter les molécules. Lorsqu’ils<br />
sont étalonnés, une concentration connue de<br />
gaz est introduite et la sortie de l’analyseur est<br />
vérifiée pour s’assurer que le comptage s’effectue<br />
correctement. Cependant, que se passet-il<br />
lorsque la pression atmosphérique varie de<br />
5 à 10% comme cela est le cas sous certains<br />
climats ? Le nombre de molécules dans un<br />
volume donné va varier du fait du changement<br />
de pression atmosphérique et, par conséquent,<br />
le comptage de l’analyseur va faire de même.<br />
Il est communément accepté à tort que la pression<br />
atmosphérique est une constante égale à<br />
14,7 psia (1 bar). Elle dépend néanmoins des<br />
conditions météorologiques et peut varier de<br />
1 psi (0,07 bar) en plus ou en moins. Pour que<br />
le processus d’étalonnage soit efficace, la pression<br />
absolue dans le système d’échantillonnage<br />
doit être constante durant l’étalonnage et l’analyse<br />
des échantillons. La pression absolue peut<br />
être définie comme la pression totale sur un<br />
vide parfait.<br />
Dans un système d’échantillonnage, il s’agirait<br />
de la somme de la pression du système telle<br />
que mesurée par une jauge et de la pression<br />
atmosphérique.<br />
Pour bien comprendre le degré de variation des<br />
mesures occasionné par les modifications de<br />
pression absolue, nous devons partir de la loi<br />
des gaz parfaits :<br />
PV = nRT<br />
où P = pression, psia ; V = volume, m 3 ;<br />
n = nombre de moles (molécules) ;<br />
R = constante universelle des gaz parfaits ; T<br />
= température absolue, °F. La reformulation de<br />
cette équation en :<br />
n = PV/RT<br />
Cela montre que lorsque la température et la<br />
pression varient, le nombre de molécules<br />
présentes dans le volume standard change<br />
également. Les variations de pression ont<br />
davantage d’incidences que les changements<br />
de température.<br />
Une atmosphère est égale à 14,3 psi. Ainsi, une<br />
modification de pression de 1 psi peut faire<br />
varier le nombre de molécules dans l’analyseur<br />
d’environ 7%.<br />
Parallèlement à cela, la température est<br />
mesurée sur une échelle absolue, en n’oubliant<br />
pas que le zéro absolu est égal à -460°F (-<br />
273°C). Ainsi, une variation de température de<br />
1°F (0,5°C) modifie le nombre de molécules<br />
de seulement 0,3% environ.<br />
En résumé, il est probable d’obtenir une variation<br />
relative (en pourcentage) de pression importante.<br />
En revanche, il n’est pas probable<br />
d’obtenir une variation relative (en pourcentage)<br />
élevée de température.<br />
Si la pression est un paramètre à ce point<br />
critique, comment la contrôler ? Certains analyseurs,<br />
tout particulièrement à infrarouge et ultraviolet,<br />
laissent la pression atmosphérique<br />
affecter la lecture, mais procèdent ensuite à<br />
une correction électronique. Toutefois, la plupart<br />
des analyseurs, y compris la quasi-totalité des<br />
chromatographes en phase gazeuse, ne corrigent<br />
pas les variations de pression atmosphérique.<br />
La majorité des systèmes ne corrigent<br />
pas ces variations et la majorité des ingénieurs<br />
ou des opérateurs se contentent de les ignorer.<br />
Certains pensent que les variations atmosphériques<br />
ne sont pas significatives. D’autres<br />
soutiennent que toutes les variations atmosphériques<br />
sont compensées par d’autres variables,<br />
avec ou sans rapport, qui affectent l’analyseur<br />
et que tout se compense. Néanmoins, les variations<br />
atmosphériques peuvent être extrêmement<br />
importantes.<br />
Supposons par exemple qu’au moment où l’analyseur<br />
a été étalonné, la pression atmosphérique<br />
était de X mais que par la suite, lorsque<br />
vous avez introduit le gaz, la pression atmosphérique<br />
était de X + 1 psi (0,07 bar). La différence<br />
entre la valeur mesurée et la valeur attendue<br />
peut alors atteindre 7%.<br />
Compte tenu des réglementations en matière<br />
de respect de l’environnement, la plupart des<br />
analyseurs sont désormais équipés de torchères<br />
d’élimination ou autres circuits de retour.<br />
Étant donné que les variations de pression en<br />
ces points affectent la pression en amont de<br />
l’analyseur, des systèmes d’évents sont utilisés.<br />
Ils sont équipés d’éjecteurs et de régulateurs<br />
conçus pour contrôler ces variations.<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 2 2
Malheureusement, de tels systèmes utilisent<br />
des régulateurs qui ont pour référence l’atmosphère.<br />
En conséquence, ces sys tèmes<br />
contrôlent les variations de pression au niveau<br />
de l’évent mais ne contrôlent pas les variations<br />
de pression atmosphérique qui sont parfois de<br />
loin les plus importantes.<br />
Pour qu’un tel système puisse contrôler à la fois<br />
les variations de pression atmosphérique et de<br />
pression de l’évent, un régulateur de pression<br />
absolue est nécessaire. À la différence d’un<br />
régulateur normal, un régulateur de pression<br />
absolue ne com pare pas la pression interne à<br />
la pression externe du système, cette dernière<br />
connais sant des variations selon les conditions<br />
climatiques. Il établit plutôt une comparaison<br />
entre la pression au sein du système et une<br />
pression de tarage constante qui ne varie pas<br />
(ou qui ne varie que très peu). Souvent, cette<br />
pression de tarage est égale à 0 psia (0 bar.a).<br />
Validation ou étalonnage :<br />
que choisir ?<br />
La meilleure méthode d’étalonnage est celle qui<br />
consiste à utiliser un système automatisé de validation<br />
régulière avec contrôle statistique des<br />
procédés. La validation consiste à vérifier l’analyseur<br />
à intervalles réguliers pour déterminer<br />
s’il se situe dans le cœur même de la cible ou en<br />
dehors de celle-ci. Dans le cadre d’une validation,<br />
une lecture est faite, puis enregistrée. Ce<br />
procédé est identique à celui d’étalonnage, à ceci<br />
près qu’aucune correction n’est effectuée.<br />
Un système automatisé effectue un con trôle de<br />
validation à intervalles réguliers, habituellement<br />
une fois par jour, puis analyse les résultats en<br />
vue de détecter un éventuel problème qui nécessiterait<br />
un ajustement ou un nouvel étalonnage.<br />
Le système accepte les aléas inévitables mais<br />
s’il observe une tendance constante, une<br />
tendance pour laquelle aucune correction n’est<br />
automatiquement apportée, alors il informe<br />
l’opérateur que quelque chose ne va pas.<br />
Une personne peut valider un système manuellement<br />
à intervalles réguliers, tout comme un<br />
système automatisé le ferait. Cependant, le plus<br />
souvent, cette personne procédera à un ajustement<br />
de l’analyseur, même si le décalage n’est<br />
que de 1%. Cela conduit à une succession<br />
d’ajustements occasionnels et mineurs qui introduisent<br />
une variation supplémentaire et rendent<br />
difficile l’analyse des tendances pour déterminer<br />
si le système se situe véritablement dans la<br />
cible recherchée. Mieux vaut laisser un système<br />
automatisé effectuer des contrôles jusqu’à ce<br />
qu’une analyse statistique des résultats attire<br />
l’attention sur une anomalie.<br />
Quelques leçons à tirer<br />
L’étalonnage est important dans les systèmes<br />
analytiques, il est même une exigence absolue.<br />
Une attention particulière doit néanmoins être<br />
portée à sa réalisation. L’opérateur, le technicien<br />
ou l’ingénieur doit comprendre quel est le meilleur<br />
moyen d’introduire le gaz d’étalonnage dans le<br />
système (c’est-à-dire par l’intermédiaire d’une<br />
configuration DBB afin de minimiser le risque de<br />
contamination croisée des lignes) et comment<br />
contrôler les variations atmosphériques dans les<br />
analyseurs de gaz (c’est-à-dire au moyen d’un<br />
régulateur de pression abso lue). De plus, le technicien<br />
ou l’opérateur doit comprendre les limites<br />
de l’étalonnage (les problèmes qu’il peut et ceux<br />
qu’il ne peut pas résoudre), ainsi que la fréquence<br />
des ajustements nécessaires (des ajustements<br />
trop fréquents de l’analyseur, d’après des données<br />
incomplètes, générent des erreurs). Si l’analyseur<br />
est régulièrement validé par un système automatisé<br />
et est correctement étalonné à chaque<br />
fois qu’une analyse statistique le justifie, alors<br />
l’étalonnage prendra tout son sens et rendra d’immenses<br />
services puisqu’il permettra des mesures<br />
exactes ●<br />
Doug Nordstrom et Tony Waters<br />
Swagelok Company<br />
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Avis d’expert<br />
La corrélation d’images numériques<br />
(CIN) : exemples d’application<br />
Les cas présentés ici qui font suite à la description de la méthode dans<br />
notre précédent numéro. Ils donnent une idée précise de l’intérêt de cette<br />
méthode pour l’analyse du comportement d’un matériau dans différentes<br />
conditions de sollicitations d’éprouvettes à diverses échelles d’analyse<br />
des phénomènes.<br />
1. Introduction<br />
La Corrélation d’Image Numériques (CIN)<br />
est une technique de mesure de champs<br />
cinématiques polyvalente et généralement<br />
simple à mettre en œuvre. En mécanique<br />
des solides, elle s’impose ainsi de plus en<br />
plus comme une contrepartie des mé thodes<br />
de simulation. Les principes de la CIN et les<br />
deux principales approches utilisées ont été<br />
rappelés dans une pre mière partie. Il est<br />
proposé différentes applications permettant<br />
de rendre compte du potentiel de la<br />
technique, et en parti culier de l’approche<br />
globale, dans diverses situations. Dans le<br />
paragraphe suivant, le traitement d’un essai<br />
mené sur une éprouvette fissurée en<br />
recourant à diffé rentes bases cinéma tiques<br />
bidi men sio nelles est détaillé.<br />
Enfin, quelques extensions à des cas de<br />
mesures de déplacements tridimensionnels<br />
en surface et en volume sont décrites.<br />
Figure 1 : a-Image de référence. b-Image avec une fissure ouverte. c-Géométrie CCT.<br />
-a-<br />
Figure 2 : Champs de déplacement en pixels (1 pixel = 2.08 µm) dans la direction<br />
verticale : a-interpolation Q4 avec des éléments de 32 pixels, b-interpolation Q4<br />
enrichie avec détection de la surface fissurée.<br />
-b-<br />
Abstract<br />
Digital Image Correlation is becoming a<br />
widespread tool in mechanical engineering<br />
laboratories. A first part dealt with<br />
the general principles. In this part, several<br />
practical case studies are proposed.<br />
2. Étude de cas :<br />
analyse d’une éprouvette<br />
fissurée<br />
Les différentes procédures globales<br />
introduites précédemment sont illustrées<br />
sur un exemple 2D d’une éprouvette CCT<br />
(figure 1a) soumise à de la traction cyclée<br />
avec un rapport de charge . Le matériau<br />
étudié est un acier XC48. Dans l’analyse qui<br />
suit, seul le niveau maximum d’effort est<br />
considéré après avoir appliqué 300 kcycles<br />
de telle manière que la taille de fissure 2a<br />
soit de 14.5 mm. Les images ont été prises<br />
à l’aide d’un microscope longue distance et<br />
une caméra CCD donnant une taille physique<br />
de pixel de µm. A ce grandissement la<br />
surface brute est observée et aucune<br />
préparation n’a été realisée (figure 1b,c).<br />
De par la présence de la fissure, les<br />
déplacements sont discontinus et ne sont<br />
pas bien captés avec une cinématique<br />
continue (par exemple CIN-Q4).<br />
L’introduction d’un enrichissement dis -<br />
continu le long d’une ligne droite permet<br />
d’obtenir une meilleure description. Cepen -<br />
dant, la figure 3 montre que la fissure n’est<br />
pas droite. On peut ainsi ajuster la géométrie<br />
de la fissure en se servant des résidus de<br />
corrélation. Les déplacements dans la<br />
direction verticale sont donnés pour une<br />
CIN-Q4 avec des éléments de 32 pixels. On<br />
remarque que la discontinuité touche toute<br />
la largeur des éléments traversés par la<br />
discontinuité. A contrario, l’enrichissement<br />
permet une meilleure description du champ<br />
de déplacement, notamment le long de la<br />
surface de discontinuité (figure 2).<br />
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La figure 3 montre les résidus de corré -<br />
lation avec les deux méthodes utilisées.<br />
La première carte correspond à une<br />
discrétisation Q4 continue. On observe une<br />
large zone où l’erreur est importante, due<br />
à l’erreur de description cinématique. Dans<br />
le second cas, l’erreur se réduit essen -<br />
tiellement à la surface fissurée elle-même.<br />
Dans le premier cas, le résidu moyen est<br />
de 932 niveaux de gris, alors qu’il diminue<br />
pour atteindre 911 niveaux de gris dans<br />
le second cas. On notera que les niveaux<br />
de résidu ont été limités à 5000 afin de<br />
rendre la figure plus lisible. La dynamique<br />
des images analysées est de 65536<br />
niveaux de gris. Ceci montre que les calculs<br />
de corrélation se sont bien déroulés pour<br />
les deux bases cinématiques choisies.<br />
A partir de ces résultats, on peut identifier<br />
les facteurs d’intensité des contraintes<br />
(FICs). Plusieurs approches sont possibles.<br />
La première consiste à post-traiter les<br />
champs de déplacements mesurés en<br />
utilisant des solutions analytiques.<br />
Cette technique a aussi été utilisée pour<br />
contrôler un essai, non pas en déformation<br />
moyenne comme illustré ci-dessus, mais<br />
en histoire de facteur d’intensité des<br />
contraintes. La seconde consiste à utiliser,<br />
à l’instar des calculs par éléments finis,<br />
les intégrales d’interaction. Enfin, une<br />
dernière consiste à exhiber l’extracteur<br />
optimal au sens de sa moindre sensibilité<br />
aux incertitudes de mesures. Dans le cas<br />
particulier analysé ici, des valeurs de FIC<br />
en mode I égale à 20.7 MPa √m et<br />
-a- -b- -c- -d-<br />
Figure 5 : Champs de déplacement tridimensionnel (a -u x, b -u y, et c -u z)<br />
mesurés par corrélation d’images de topographie (les échelles sont en nanomètres).<br />
d-Résidu de corrélation.<br />
déplacement montrés en figure 5, la taille<br />
physique du pixel est de 0.4 nm, et celle des<br />
images de 200 nm. La forme des résidus de<br />
corrélation (figure 5d) permet d’avoir une<br />
bonne confiance dans les résultats montrés.<br />
De cette analyse, il sort directement la valeur<br />
du FIC en mode I qui est de l’ordre de 0.4<br />
MPa √m, en très bon accord avec la valeur<br />
imposée (et estimé à l’échelle centimétrique)<br />
au cours de l’essai.<br />
3.2. Mesures en volume<br />
L’extension à des images volumiques,<br />
obtenues par exemple par tomographie<br />
des rayons X, par microscopie confocale<br />
ou par résonance magnétique nucléaire<br />
est possible en utilisant les mêmes<br />
formalismes que ceux présentés dans la<br />
première partie.<br />
Figure 6 : Analyse d’un essai de compression sur os spongieux bovin.<br />
a-Evolutions des déformations principales moyennes en fonction de la position<br />
verticale du volume d’analyse dans l’échantillon.<br />
b-Coupes sagitales de la microstructure et du champ de déformation longitudinale.<br />
encore plus délicat à utiliser, non seu -<br />
lement en tant que moyen imageur, mais<br />
également en tant que moyen de mesure.<br />
Parmi les applications utilisant la corré -<br />
lation d’images, la plupart utilisent des<br />
films de silicium polycristallin.<br />
Le cas étudié consiste à imager une petite<br />
partie de la surface d’une éprouvette dite<br />
DCDC (Double Cleavage Drilled Compres -<br />
sion) en silice. L’expérience est conduite<br />
en atmosphère à température et hygro -<br />
métrie contrôlées dans laquelle on observe<br />
de la fissuration sous-critique. L’image de<br />
phase ne fournit que l’information sur le<br />
lieu de la fissure. Dans la suite, seul un<br />
couple d’images de topographie est<br />
analysé. Celles-ci sont très bruitées et<br />
nécessitent l’utilisation d’une version<br />
intégrée de la corrélation d’images. Elle<br />
devra être adaptée au fait que la<br />
conservation des niveaux de gris (ici la<br />
topographie !) ne sera plus satisfaite. En<br />
effet, elle est généralisée comme suit<br />
où u ~ p désigne le déplacement dans le<br />
plan, et u ~ z la composante hors plan. Ces<br />
deux quantités ne dépendent que des<br />
coordonnées dans le plan x. Dans le cas<br />
présent, l’image de référence contient déjà<br />
une fissure. On accède ainsi à une varia -<br />
tion de déplacement ( ~ u) prenant en compte<br />
la fermeture de la fissure à la position<br />
initiale et une ouverture de la fissure à la<br />
position finale. La fonctionnelle à minimiser<br />
s’écrit alors<br />
Dans le cas présent, on considère 6 mou -<br />
vements de corps rigide (3 translations et<br />
3 rotations), deux champs plans (solution<br />
de Westergaard) et un champ de dépla -<br />
cement hors plan (beaucoup moins<br />
classique). Si l’on suppose que le facteur<br />
d’intensité des contraintes évolue peu<br />
durant l’essai, il ne reste que 8 inconnues<br />
(degrés de liberté généralisés). Afin de<br />
corriger les artefacts liés à l’utilisation d’un<br />
AFM, il a été nécessaire de rajouter<br />
3 degrés de liberté correspondant à un<br />
champ de déformation plane uniforme. Le<br />
champ de déplacement hors plan u z s’écrit<br />
où les paramètres α 0,1,2 sont déterminés<br />
comme minimisant les résidus de corré -<br />
lation sur la série d’images analysées. On<br />
notera que la forme de u z ainsi mesurée<br />
est en très bon accord avec des simu lations<br />
par éléments finis. Pour les champs de<br />
3.2.1 Approches locales<br />
Les premières applications de la corré lation<br />
volumique (CVN) sont apparues dans le<br />
domaine de la biomécanique.<br />
Les applications en mécanique des (géo)ma -<br />
tériaux ont ensuite suivi. De manière géné -<br />
rale, les mêmes algorithmes que ceux<br />
utilisés pour des images bidimensionnelles<br />
ont été utilisés. On peut néanmoins noter<br />
que le fait que les images de tomographie<br />
soient obtenues par reconstruction induit<br />
un certain nombre d’artefacts qui peuvent<br />
être pénalisants en termes de performance.<br />
3.2.2 Approches globales<br />
Lorsque qu’on utilise une discrétisation à<br />
base d’éléments cubiques à 8 nœuds et<br />
une interpolation trilinéaire on parle de<br />
CIV-C8, de CIV-XC8 lorsque cette dernière<br />
est à nouveau enrichie au sens des<br />
éléments finis étendus, et de CIV-T4<br />
lorsque des éléments tétraédriques sont<br />
considérés. Seules les versions CIV-C8 et<br />
CIV-T4 sont utilisées ici.<br />
Analyse d’un essai de compression sur<br />
de l’os spongieux. Un essai de compres -<br />
sion in situ sur une éprouvette d’os<br />
spongieux bovin a été imagé (figure 6)<br />
par résonance magnétique nucléaire à<br />
l’échel le microscopique, ou µIRM. La taille<br />
physique du voxel est de 78 µm. Les<br />
champs volumiques de déplacement ont<br />
ainsi pu être mesurés. A partir de cette<br />
information, la déformation moyenne a été<br />
évaluée pour un cube de taille 96 3 voxels.<br />
Celui-ci est déplacé (virtuellement) le long<br />
de l’axe de sollicitation et les déformations<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 2 6
principales moyennes sont mesurées pour<br />
différentes positions.<br />
La figure 6 montre l’évolution de ces trois<br />
grandeurs en fonction de la position<br />
considérée. On observe une forte dépen -<br />
dance à cette dernière suggérant que<br />
l’essai n’est pas homogène. Dans ce cas<br />
particulier, un dépouillement à l’aide de<br />
ces quantités ne permet pas d’évaluer de<br />
manière fiable les propriétés élastiques<br />
du matériau testé. Ceci est confirmé par<br />
la carte de défor mation correspondant à<br />
une coupe sagitale.<br />
Analyse d’un essai de compression sur<br />
laine de roche. Un essai de compression<br />
in situ sur une éprouvette de laine minérale<br />
a été imagé avec un tomographe de<br />
laboratoire. La taille physique du voxel est<br />
de 14 µm. Les champs volumiques de<br />
déplacement ont ainsi pu être mesurés pour<br />
quatre niveaux de déplacement différents.<br />
A partir de cette information, les gradients<br />
de transformation moyens par élément F<br />
ont été évalués. La figure 7a montre<br />
l’évolution de la composante 1–F zz en<br />
fonction du niveau de gris moyen. On<br />
observe une forte corrélation entre les deux<br />
Figure 7 : Analyse d’un essai de compression sur laine de roche. a-Moyenne de<br />
l’opposé des déformations longitudinales moyennes en fonction du niveau de gris pour<br />
les quatre niveaux considérés. b,c-Coupes sagitales du champ de déformation<br />
longitudinale pour les deux niveaux extrêmes.<br />
grandeurs quel que soit le niveau considéré.<br />
Ceci est confirmé par le fait que les champs<br />
de déformation présentent la même<br />
hétérogénéité tout au long de l’essai. La<br />
figure 7b,c montre une coupe sagitale du<br />
champ de déformation ε e zz=F zz –1 pour les<br />
deux niveaux extrêmes de déformation.<br />
Analyse d’un essai de traction sur<br />
matériau énergétique. Un essai de trac -<br />
tion in situ sur une éprouvette en matériau<br />
énergétique (figure 12a) a été imagé au<br />
synchrotron de l’ESRF (Grenoble). La taille<br />
physique du voxel est de µm. Les champs<br />
volumiques de déplacement ont ainsi pu<br />
être mesurés pour quatre niveaux d’effort<br />
différents. A partir de cette information, les<br />
déformations principales moyennes ont été<br />
évaluées sur tout l’échantillon. La figure 8b<br />
montre l’évolution de ces trois grandeurs<br />
en fonction de l’effort appliqué. Jusqu’au<br />
pic, on observe une déformation volumique<br />
quasi nulle, suggérant que le comportement<br />
macroscopique est essentiellement dicté<br />
par la matrice polymère et non les grains.<br />
Une dilatance est observée en post-pic.<br />
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Analyse d’une fissure de fatigue. Une<br />
éprouvette en fonte à graphite sphéroïdal<br />
(section mm×1.6 mm) a été prélevée<br />
par électroérosion dans une éprouvette<br />
plus grande (section × mm) préfissurée<br />
en fatigue à rapport de charge R= , et à<br />
K max constant de manière à limiter la taille<br />
de la zone plastique au voisinage de la<br />
pointe de fissure. Les essais dans un<br />
tomographe de laboratoire ont permis de<br />
suivre l’ouverture progressive de fissures<br />
sous un chargement monotone croissant.<br />
L’utilisation d’une mini-machine de traction<br />
a permis de réaliser le chargement in situ<br />
et d’acquérir des images 3D de la zone<br />
fissurée avec une taille de voxel de 3.5 µm.<br />
La figure 9 montre les champs de dépla -<br />
cement dans la direction de traction<br />
obtenus par corrélation volumique et par<br />
la simulation numérique effectuée avec le<br />
premier champ utilisé comme condition<br />
aux limites. On montre également les iso-<br />
0 des fonctions de niveaux obtenues à<br />
partir des résidus de corrélation. Enfin, on<br />
donne l’évolution des facteurs d’intensité<br />
des contraintes pour les trois modes le<br />
long du front de la fissure. On observe un<br />
excellent accord entre la mesure et la<br />
simulation numérique non seulement sur<br />
le mode I mais également pour les deux<br />
autres modes.<br />
Figure 8 : Analyse d’un essai de traction sur matériau énergétique. a-Maillage,<br />
microstructure et champ de déplacement longitudinal (en voxels) pour le premier<br />
effort appliqué. b-Evolutions des déformations principales et volumiques moyennes en<br />
fonction de l’effort appliqué.<br />
Figure 9 : Analyse d’un essai de fatigue in situ dans un tomographe de laboratoire.<br />
a-Champ de déplacement vertical (exprimé en µm) obtenu par corrélation de<br />
tomographies aux rayons X. b-Géométrie de fissure extraite des résidus de corrélation.<br />
c-Champ de déplacement vertical (exprimé en µm) obtenu par simulation numérique<br />
à partir des conditions aux limites issues de la corrélation volumique. d-Comparaison<br />
des évolutions le long du front de la fissure des facteurs d’intensité des contraintes<br />
obtenus à partir des champs de déplacement mesurés et calculés.<br />
4. Conclusions<br />
et perspectives<br />
Les exemples proposés montrent que la<br />
corrélation d’images numérique est une<br />
technique qui permet dès aujourd’hui d’accéder<br />
à des champs de déplacement à de<br />
nombreuses échelles (du nano au macro),<br />
en surface et même à cœur. La polyvalence<br />
de la technique vient de sa capacité<br />
à traiter des données issues d’un grand<br />
nombre de techniques d’imagerie. Les<br />
approches globales, récemment introduites,<br />
permettent en outre de tirer partie<br />
d’un éventuel a priori sur la régularité des<br />
champs mécaniques recherchés. On peut<br />
ainsi mesurer un champ de déplacement<br />
mécaniquement admissible (e.g., solution<br />
d’un problème d’élasticité particularisé<br />
ici à la mesure de facteurs d’intensité<br />
des contraintes).<br />
La mesure de champs cinématique n’est<br />
par ailleurs pas nécessairement la seule<br />
faite lors d’un essai mécanique. Les déformations<br />
de films minces peuvent également<br />
être mesurées par diffraction des<br />
rayons X lors d’essais in situ. Elles sont en<br />
train d’être couplées à des mesures cinématiques<br />
par corrélation d’images. La<br />
thermographie infrarouge (Gaussorgues,<br />
1981) est un complément très intéressant,<br />
notamment pour permettre une analyse<br />
énergétique complète de l’essai (Grédiac et<br />
Hild, 2011). On peut également utiliser des<br />
informations microstructurales de surface<br />
obtenues par EBSD et la coupler à des<br />
mesures cinématiques. La tomographie en<br />
contraste de diffraction en cours de développement<br />
permet une visualisation en<br />
volume de microstructures. Ceci est un<br />
complément très intéressant par rapport aux<br />
mesures cinématiques volumiques. On<br />
notera également que la variété des mécanismes<br />
de dégradation dans les matériaux<br />
composites nécessite souvent une combinaison<br />
de techniques pour bien les caractériser.<br />
De manière générale, la multiplication<br />
des informations extraites d’un essai doit<br />
permettre de mieux le comprendre, de mieux<br />
l’analyser et l’exploiter.<br />
Toutefois, la mesure de champs n’est<br />
généralement pas une fin en soi. Elle<br />
correspond à la première étape d’un<br />
processus d’identification voire de validation.<br />
Différentes approches sont actuellement<br />
développées, notamment dans le<br />
cadre du GDR CNRS « Mesures de champs<br />
et identification ». Le développement de ces<br />
nouvelles techniques ne vient pas simplement<br />
améliorer la productivité ou l’efficacité<br />
du mécanicien devant sa machine<br />
d’essai. Il remet en cause la conception<br />
même des essais. En effet, l’homogénéité<br />
de l’essai ou sa simplicité n’est plus un<br />
impératif. En conséquence des essais hétérogènes<br />
peuvent être imaginés, non pour<br />
le plaisir d’une complication additionnelle,<br />
mais par souci d’efficacité, de manière à<br />
pouvoir appréhender sur un seul essai le<br />
plus d’informations utiles sur le comportement<br />
du milieu. Ceci n’est pas une simple<br />
vue de l’esprit car une sollicitation hétérogène<br />
donne beaucoup plus d’information,<br />
et permet une formulation du problème<br />
d’identification des paramètres constitutifs<br />
mieux conditionnée. Cela est à même de<br />
bouleverser complètement la stratégie de<br />
conception des essais mécaniques.<br />
L’intégration de techniques d’analyse inverse<br />
ou de recalage par modélisation numérique<br />
venant directement interagir avec les mesures<br />
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 2 8
de champ vient compléter ce dispositif en<br />
permettant des aller et retours fructueux<br />
entre expérience et calcul, pourquoi pas, dans<br />
un futur proche, en temps réel. On peut alors<br />
rêver de la machine d’essai intelligente qui<br />
Remerciements<br />
Certains résultats présentés ont été<br />
obtenus dans le cadre du projet PROPA-<br />
VANFIS « Méthodes avancées pour l’étude<br />
expérimentale et numérique de propagations<br />
de fissures sous charge complexe »<br />
soutenu par la fondation CETIM et le CNRS,<br />
et du projet RUPXCUBE (ANR-09-BLAN-<br />
0009-01) financé par l’Agence Nationale<br />
de la Recherche. Les images AFM ont été<br />
obtenues par M. Ciccotti (PPMD-ESPCI).<br />
Les tomographies correspondant à la<br />
figure 6 ont été obtenues par A. Benoit, S.<br />
Guérard (LBM-ENSAM ParisTech), B. Gillet<br />
(IR4M-U. Paris Sud), G. Guillot (U2R2M- U.<br />
Paris Sud) ; celles de la figure 7 par J.<br />
Adrien et E. Maire (MATEIS-INSA Lyon) ;<br />
celles de la figure 8 par E. Maire (MATEIS-<br />
INSA Lyon) et W. Ludwig (MATEIS-INSA<br />
Lyon et ESRF) ; celles de la figure 9 par<br />
N. Limodin et J.-Y. Buffière (MATEIS-INSA<br />
Lyon). Que toutes ces personnes soient<br />
chaleureusement remerciées.<br />
vienne appliquer la sollicitation utile pour<br />
acquérir l’information manquante dans le<br />
processus d’identification des propriétés<br />
recherchées ●<br />
Jean-Noël Périé*, Gilles Besnard**,<br />
François Hild**, Hugo Leclerc**,<br />
Julien Réthoré*** et Stéphane Roux**<br />
*Institut Clément Ader, Toulouse<br />
**LMT-Cachan, Cachan<br />
***LaMCoS, Villeurbanne<br />
Références<br />
Résumé<br />
La Corrélation d’Images Numériques<br />
devient un outil commun dans les laboratoires<br />
de mécanique des solides. Une<br />
première partie a été consacrée aux<br />
principes généraux. Dans cette seconde<br />
partie, plusieurs études de cas pratiques<br />
seront décrites.<br />
Y. Berthaud et al., edts., Photomécanique 1995, (GAMAC, 1995).<br />
G. Gaussorgues, La thermographie infrarouge, (Techniques et documentation, Paris<br />
(France), 1981).<br />
M. Grédiac et F. Hild, edts., Mesures de champs et identification en mécanique des solides,<br />
Traité MIM - Mécanique et Ingénierie des Matériau,(Hermès-Lavoisier, Paris (France), 2011).<br />
A. Lagarde, edt., Advanced Optical Methods and Applications in Solid Mechanics, (Kluwer,<br />
Dordrecht (Pays Bas), 2000), 82.<br />
P. K. Rastogi, edt., Photomechanics, (Springer, Berlin (Germany), 2000), 77.<br />
GDR CNRS 2519 - Mesures de Champs et Identification en Mécanique des Solides<br />
(http://www.ifma.fr/lami/gdr2519/).<br />
M. A. Sutton et al., Image correlation for shape, motion and deformation measurements,<br />
Springer, 2009.<br />
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Événement<br />
25 e édition du salon<br />
Analyse Industrielle<br />
La 25 e édition du salon « Analyse Industrielle » – désormais organisée par<br />
le BIRP, Groupe Solutions – se déroulera les 3, 4 et 5 avril 2012, à Paris<br />
Porte de Versailles. Comme chaque année, ce rendez-vous regroupera<br />
les spécialistes de la mesure à l’émission, de la règlementation, de la détection,<br />
du contrôle de process, des risques industriels, de l’instrumentation<br />
et de la micro-analyse. Voici les détails du salon ainsi que quelques exemples<br />
de solutions.<br />
« Cette nouvelle édition ne dérogera pas<br />
à la règle ; elle y rassemblera bien tous les<br />
acteurs et les outils de l’analyse industrielle,<br />
confirme Francis Mantes. Les solutions<br />
présentées concerneront entre<br />
autres le contrôle industriel dans tous les<br />
domaines de l’industrie et de l’énergie que<br />
ce soit dans le secteur du gaz, du pétrôle<br />
ou de l’eau ».<br />
Le nouveau patron du salon ajoute que<br />
le nombre de visiteurs devrait être confor -<br />
me aux éditions précédentes avec environ<br />
3 000 personnes attendues ; aussi, entre<br />
quarante et cinquante exposants devraient<br />
prendre place sur les stands du Pavillon 5<br />
de la Porte de Versailles.<br />
Un point sur le marché<br />
et les évolutions<br />
technologiques<br />
Côté exposition, les visiteurs pourront y<br />
découvrir les solutions en matériels,<br />
systèmes et services leur permettant d’optimiser<br />
les différents processus composant<br />
la chaîne de production industrielle<br />
de leur entreprise, de prévenir et de<br />
maîtriser les risques.<br />
Parallèlement à l’exposition, se tiendront<br />
d’une part des conférences applicatives ;<br />
celles-ci rassembleront les industriels et<br />
les fabricants de matériels, les fournisseurs<br />
de services, les intégrateurs ainsi<br />
que les utilisateurs.<br />
Elles feront l’objet d’un point sur les évolutions<br />
technologiques à travers des témoignages<br />
et des expériences d’entreprises.<br />
D’autre part, des ateliers seront organisés<br />
afin de mettre en valeur les dernières<br />
nouveautés présentées par les exposants.<br />
Quelques nouveautés en<br />
matière d’analyse industrielle<br />
Teeo « manage » la question<br />
énergétique<br />
La société réunionnaise Teeo a mis au<br />
point une solution permettant la gestion<br />
des flux énergétiques. Objectif de ce<br />
système informatique du management<br />
énergétique (Sime) : obtenir une réduction<br />
de la facture énergétique. Fruit d’une<br />
réflexion menée depuis 2007, avant l’intégration<br />
de la solution au sein d’un site<br />
pilote puis sa validation suivie de la création<br />
d’un logiciel, ce système permet en<br />
un coup d’œil de lire les résultats qui<br />
permettront de cibler les gaspillages énergétiques.<br />
L’idée est née dans le cadre du<br />
projet d’autonomie énergétique GERRI<br />
2030. C’est alors – et après trois années<br />
de recherche – qu’a été créée la société<br />
Teeo. Concrètement, les équipes de Teeo<br />
viennent installer des capteurs dans les<br />
zones à vérifier au sein de l’entreprise ou<br />
du site industriel (par exemple sur les<br />
compteurs EDF) pour mesurer la consommation<br />
énergétique. Les données sont<br />
ensuite collectées dans la box Teeo pour<br />
enfin être interprétées par le portail du<br />
même nom. Le décideur ou le responsable<br />
énergie n’aura plus qu’à mettre au point<br />
des actions énergétiques, puis à vérifier<br />
l’efficacités de ces dernières.<br />
Un flux d’air appelé<br />
« Coanda »<br />
L’Ambioclean exploite la dynamique des<br />
processus générateurs de chaleur, c’està-dire<br />
la tendance spontanée des particules<br />
à monter avec la chaleur générée<br />
par les processus industriels.<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 0
L’effet « Coanda » est un principe aéraulique<br />
propre au soufflage de l’air près d’une<br />
paroi horizontale. La vitesse de l’air émise<br />
par un orifice de soufflage crée une accélération<br />
et un « plaquage » du flux d’air.<br />
Une recirculation homogène et permanente<br />
de l’air permet alors une purification<br />
optimum au passage répété du<br />
purificateur d’air ambiant mis au point par<br />
Delta Neu.<br />
L’air pollué rentre ainsi de manière naturelle<br />
par la partie inférieure du purificateur<br />
de forme cubique et placé en partie haute<br />
dans l’atelier. Il est ensuite renvoyé purifié<br />
par les quatre côtés du purificateur, dans<br />
les quatre directions de l’espace de travail.<br />
Chaque appareil crée son propre flux d’air<br />
ce qui minimise les problèmes de dimensionnement<br />
et de positionnement. Il<br />
permet également de limiter la ventilation<br />
générale et donc de réaliser des économies<br />
d’énergie.<br />
Un nouveau capteur<br />
haute sensibilité pour<br />
la détection infrarouge<br />
Le Japonais Hamamatsu Photonics a développé<br />
une toute nouvelle série de détecteurs<br />
thermopiles infrarouges, pour<br />
répondre à la demande de capteurs à<br />
faible coût et à haut rapport signal/bruit<br />
pour des applications d’analyse de gaz.<br />
Présentant une haute sensibilité, les<br />
capteurs thermopiles sont constitués d’un<br />
certain nombre de thermocouples (jonction<br />
entre deux métaux différents) qui<br />
produisent une tension liée à un gradient<br />
de température à travers la jonction. La<br />
sortie est proportionnelle au rayonnement<br />
incident (pas besoin d’une modulation<br />
externe). Ce détecteur affiche une faible<br />
impédance par rapport à un capteur pyroéléctrique.<br />
Cela permet ainsi d’y associer<br />
un circuit simplifié qui sera moins affecté<br />
par les rayonnements et bruits électriques<br />
parasites. Cette technologie s’adresse<br />
alors à un large éventail d’applications<br />
d’analyse de gaz, ainsi que dans le cadre<br />
de contrôle de process et applications de<br />
sécurité.<br />
Une nouvelle gamme de<br />
sonde O2 en phase gazeuse<br />
pour mesurer l’oxygène<br />
Le lancement de la gamme de sonde O2<br />
en phase gazeuse de Mettler Toledo fixe<br />
une nouvelle référence pour la mesure de<br />
l’oxygène dans les applications<br />
difficiles telles que le<br />
balayage à l’azote, l’inertage et<br />
le contrôle des gaz résiduels.<br />
En s’appuyant sur les sondes<br />
ampérométriques, Ingold vient<br />
de développer une nouvelle<br />
gamme de sondes InPro6000<br />
G spécifiquement destinée à<br />
la mesure de l’oxygène en<br />
phase gazeuse.<br />
Comparés aux systèmes de<br />
mesure classiques comme<br />
les analyseurs parama -<br />
gnétiques ou au dioxyde<br />
de zirconium, les systèmes<br />
ampérométriques ne re quiè -<br />
rent aucun échantillonnage<br />
ni conditionnement de gaz<br />
dans de nombreuses applications.<br />
Par conséquent, la mise<br />
en route se révèle être<br />
plus simple ; ce qui di -<br />
minue de ce fait les coûts d’investissement<br />
à commencer par les coûts d’installation.<br />
De plus, l’effort de maintenance et le<br />
risque de défaillance d’un composant sont<br />
réduits de manière drastique. Ces bénéfices<br />
combinés aux avantages de la<br />
mesure en ligne, comme un contrôle plus<br />
rapide de l’oxygène, font de ces systèmes<br />
ampérométriques de véritables outils de<br />
résolution de problème.<br />
Grâce à la technologie ISM (Intelligent Sens<br />
Monitoring), qui s’avère être une caractéristique<br />
avantageuse dans les systèmes<br />
d’analyse conçus par le fabricant américain,<br />
ce système atteint un nouveau niveau<br />
de fiabilité et de stabilité des systèmes de<br />
mesure.<br />
Les diagnostics avancés surveillent en<br />
permanence le stress de la sonde et calculent<br />
en temps réel jusqu’à la prochaine<br />
maintenance.<br />
Les temps d’arrêt imprévus du procédé<br />
peuvent ainsi être évités. La maintenance<br />
simple et rapide a pour résultat une disponibilité<br />
du système de mesure proche de<br />
100%.<br />
L’intégration du système dans le système<br />
de contrôle peut être facilement réalisée<br />
par une communication analogique ou digitale.<br />
Enfin, la conception modulaire du<br />
système permet une adaptation individuelle<br />
aux besoins des clients.<br />
Optimiser le poste<br />
de travail en surveillant<br />
la présence de gaz<br />
La nouvelle solution Dräger Pac 3500 est<br />
destinée à la surveillance individuelle au<br />
poste de travail du monoxyde de carbone<br />
(CO), de l’hydrogène sulfuré (H2S) ou de<br />
l’oxygène (O2). Avec son poids réduit et<br />
ses dimensions plus compactes, le<br />
nouveau Pac 3500 améliore le confort<br />
d’utilisation. La pince crocodile rotative<br />
permet de l’attacher ou de le fixer en toute<br />
sécurité aux vêtements ou à la ceinture.<br />
Le boîtier de l’appareil comporte une enveloppe<br />
de caoutchouc intégrée qui résiste<br />
aux chocs et aux produits chimiques. L’appareil<br />
est conforme aux exigences IP<br />
66/67. Il convient donc particulièrement<br />
aux conditions de travail difficiles. L’affichage<br />
digital est plutôt bien visible ce qui<br />
permet une lecture en continue de la<br />
concentration de gaz en présence ainsi<br />
que de l’unité de mesure. L’afficheur<br />
numérique dispose d’un rétroéclairage afin<br />
d’améliorer la lisibilité en cas d’obscurité.<br />
Par ailleurs, l’accent a été mis sur la sécurité.<br />
Le Dräger Pac 3500 est ainsi équipé<br />
d’un capteur moderne Dräger de type XXS.<br />
Celui-ci a été positionné avec précision de<br />
manière à permettre au gaz de pénétrer à<br />
la fois par le haut et par l’avant de l’appareil.<br />
Même au cas où l’une des entrées<br />
serait obturée, la mesure restera possible.<br />
Les tests fonctionnels recommandés, qui<br />
doivent être réalisés régulièrement avec<br />
une certaine concentration de gaz, permettent<br />
de s’assurer que l’appareil fonctionne<br />
toujours parfaitement. Si l’utilisateur active<br />
le mode test au gaz, le Dräger Pac 3500<br />
le préviendra dès qu’un test au gaz ou un<br />
calibrage est requis. Avec la station test<br />
au gaz (Bump test) Dräger, ces tests<br />
peuvent être réalisés en quelques<br />
secondes seulement ●<br />
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Événement<br />
Le JEC Composites<br />
ouvre ses portes à Paris<br />
Le salon, en bref...<br />
Durée : 3 jours – Du 27 au 29 mars 2012<br />
Lieu : Paris Porte de Versailles<br />
Infos : www.jeccomposites.com<br />
Le grand salon européen de la filière des matériaux composites se déroulera à la Porte de Versailles du 27 au<br />
29 mars prochains. Outre le salon, qui rassemblera l’ensemble des acteurs européens de la filière composite,<br />
de la matière première aux pièces finies, en passant par les éditeurs de logiciels de conception et les fabricants<br />
de machines de production, le JEC Composites Show Paris présentera douze conférences et forums. En voici le<br />
programme détaillé concernant le carbone, matériau clé dans le développement des applications composites.<br />
Conférences stratégiques autour du carbone (les conférences et<br />
les tables rondes se dérouleront en anglais) :<br />
CARBON<br />
- Advances in the production of Carbon Fiber Reinforced Plastic<br />
(CFRP)<br />
- Applications of CFRP: Repairing and recycling processes<br />
- Case study : Use of carbon for mass transportation and wind<br />
energy<br />
Tuesday March 27 – 10:30/l:00pm<br />
Construction & Building forum<br />
The adoption of composite technology: Stretch the imagination<br />
to construct a reality<br />
(Chairman : Dr. Ashish P. Diwanji - Owens Corning)<br />
Marine forum<br />
Increasing performances & requirements of composite structure<br />
& materials<br />
(Chairman : Pr. Pascal Casari - University of Nantes)<br />
Tuesday March 27 – 2:30pm/5:00pm<br />
Composites design forum<br />
Innovations to increase toughness and reliability of composites<br />
(Chairman : James R. Hecht - Magias, LLC)<br />
Automotive forum<br />
Composite materials: The solution for a large scale production<br />
(Chairman : Gérard Liraut - Renault)<br />
Wednesday March 28 – 10:30/l:00pm<br />
Carbon forum<br />
Technological developments in the production and application<br />
of CFRP<br />
(Chairman : Tom James - Formax Ltd.)<br />
Non destructive testing conference<br />
New imaging and monitoring techniques for quality assessment<br />
of composites<br />
(Chairman : Henri Walaszek - Cetim)<br />
Wednesday March 28 – 2:30pm/5:00pm<br />
Railway forum<br />
A new trend with composites: Weight reduction & fire protection<br />
efficiency<br />
(Chairman : Richard Horn - Advanced Composites Group)<br />
Fiber reinforced plastics forum<br />
Multifunctionality of FRP<br />
(Chairman : Prof. Dr.-Ing. Ulf Breuer - Institut für Verbundwerkstoffe<br />
GmbH).<br />
Interview<br />
L'automobile fait de plus en plus<br />
appel aux composites<br />
En amont du salon JEC Composites qui se tiendra en mars prochain à Paris,<br />
le spécialiste des solutions de prototypage virtuel pour les industries manufacturières<br />
vient de lancer sur le marché deux nouvelles solutions pour<br />
simuler la fabrication de pièces composites (voir encadré). L'occasion de<br />
faire un point sur ce marché avec Pierre Marquette, expert ESI dans ce<br />
domaine, et tout particulièrement dans l'automobile, un secteur à part<br />
entière dans la manière d'aborder la simulation des matériaux composites.<br />
<strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> : Quelle place<br />
occupent les matériaux composites<br />
dans l'industrie automobile ?<br />
Pierre Marquette : Entre l'automobile et<br />
le plastique, c'est une longue histoire. Les<br />
fibres de petite taille y étaient déjà très<br />
présentes, à l'exemple du premier modèle<br />
du Renault Espace sortie en 1984, qu'il<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 3
s'agisse de panneaux extérieurs, des parechocs<br />
ou des cadres de radiateurs. Ces<br />
fibres étaient courtes (5 ou 6 mm.) ou<br />
longues (40 à 50 mm.) ; mais depuis sont<br />
apparues les fibres continues, utilisées dans<br />
les véhicules très haut de gamme tels que<br />
l'Aston Martin DBS ou des modèles de niche<br />
comme pour la McLaren-Mercedes SLR. De<br />
même, ces fibres continues sont utilisées<br />
pour des pièces très techniques comme des<br />
chassis de voitures de course.<br />
Quelles contraintes rencontrent les<br />
industriels quant à l'utilisation de ces<br />
matériaux ?<br />
Ce que l'on peut dire, c'est qu'aujourd'hui<br />
les constructeurs sont prêts à utiliser les<br />
composites à plus grande échelle, pour<br />
des volumes de moyenne quantité, soit<br />
800 à 1 000 pièces par jour. Pour cela, ils<br />
ont besoin de procédés de fabrication<br />
parfaitement bien réglés ; c'est à cela que<br />
la simulation va servir. Il convient également<br />
de préciser que le premier frein au<br />
développement de ces matériaux réside<br />
dans la nécessité de changer les habitudes<br />
de conception. Les industriels ont conçu<br />
ces cent dernières années des véhicules<br />
construits à l’aide de métaux (acier, aluminium)<br />
et l’utilisation des matériaux composites<br />
nécessite un changement radical de<br />
méthodologies. Au-delà de cette contrainte<br />
technologique existe, bien entendu, une<br />
contrainte d'ordre économique, même si<br />
depuis plusieurs années, le coût des fibres<br />
de carbone et de verre a diminué. Investir<br />
dans la fabrication à partir de tels matériaux<br />
demeure important.<br />
Par ailleurs, il reste beaucoup de travail à<br />
faire pour réduire le temps de procédé<br />
malgré des efforts en termes de durée des<br />
opérations effectuées à partir de résine<br />
thermoplastique où le temps de cristallisation<br />
est désormais plus court. Enfin, les<br />
principales contraintes du composite résident<br />
dans la prédiction du comportement<br />
des matériaux lors des opérations de simulation<br />
; celle-ci doit être la plus fine et la<br />
plus exacte possible. Ainsi, dans le cadre<br />
de projets collaboratifs de R&D, nous<br />
travaillons sur de nouveaux développements<br />
portant notamment sur l'amélioration<br />
des critères de rupture ; c'est-à-dire<br />
à quel moment une pièce composite va se<br />
détruire lorsqu’elle est soumise à une sollicitation.<br />
Les applications concernent par<br />
exemple les longerons, pièce chargée d'absorber<br />
les chocs en cas de crash.<br />
DR<br />
Vers quel avenir se tournent les<br />
matériaux composites ?<br />
L’aéronautique a une grande expérience<br />
de ces matériaux, ce qui n'est pas le cas<br />
de l'automobile. Le problème, c'est que les<br />
industriels de l’automobile ne peuvent pas<br />
se contenter de débaucher des ingénieurs<br />
chez Airbus et Boeing. Ainsi l'automobile<br />
présente encore quelques difficultés dans<br />
la mesure où ces expériences ne peuvent<br />
pas être directement transposées à ce<br />
secteur du fait de ses grandes différences<br />
avec l'aéronautique : les volumes et les<br />
cadences de production sont bien plus<br />
élevés et les contraintes liées au recyclage<br />
des matériaux sont plus fortes. De ce fait,<br />
les constructeurs recourent aux résines<br />
thermoplastiques. Or l'industrie a moins<br />
d'expérience dans ce domaine. Comme on<br />
connait moins ces résines, les solutions de<br />
modélisation doivent s'adapter. L'objectif<br />
de nos travaux consiste à obtenir un niveau<br />
élevé de prédiction des performances<br />
thermoplastiques et équivalent à celle<br />
exercée sur les thermodurcissables.<br />
Par ailleurs, les constructeurs automobiles<br />
vont de plus en plus utiliser ces matériaux<br />
composites dans les véhicules électriques<br />
et hybrides. Mais ces voitures aux énergies<br />
alternatives vont présenter de nouvelles<br />
problématiques ; désormais, il est possible<br />
de repenser totalement l’architecture d’un<br />
véhicule au moment de sa conception. Par<br />
ailleurs, si on s’affranchit de l’espace occupé<br />
par un ensemble moteur thermique + boîte<br />
de vitesse classique à l’avant du véhicule,<br />
on peut complètement repenser les formes<br />
et les usages d’une partie du véhicule. C’est<br />
une question d’architecture. Les moteurs<br />
électrique peuvent etre localisés dans les<br />
roues – comme les solutions Michelin existantes<br />
– et les batteries pourraient etre<br />
fixées sous les sièges et/ou dans ce qui<br />
constituait le tunnel de transmission – à<br />
l'image de la solution conçue pour la<br />
Chevrolet Volt ●<br />
Propos recueillis par Olivier Guillon<br />
ESI lance deux nouvelles solutions<br />
de simulation des pièces composites<br />
PAM-Form<br />
Développée grâce à de nombreux partenariats industriels dans les secteurs automobile, aérospatial<br />
et défense, PAM-Form est une solution de fabrication virtuelle pour les procédés de formage<br />
non-métalliques. Celle-ci fournit une prédiction réaliste des procédés de formage et préformage<br />
des composites stratifiés, ce qui permet aux ingénieurs de sélectionner les matériaux<br />
les plus adéquats, les modèles d’outillage les plus appropriés et les paramètres les plus précis.<br />
PAM-Form permet aux ingénieurs de prédire les défauts de fabrication – dont les plissements,<br />
les zones de brillance excessive, pontage ou manque d’uniformité du flux de résine à<br />
travers l’épaisseur – et de les corriger en modifiant les paramètres ou l’outillage. PAM- Form<br />
peut être utilisé pour de nombreux procédés de fabrication des matériaux composites : emboutissage,<br />
formage sous vessie, drapage manuel ou encore formage sur coussin élastomère.<br />
PAM-RTM<br />
PAM-RTM est un outil qui permet de simuler des procédés d’infusion ou d’injection de résine<br />
pour la fabrication des composites, avec ou sans inserts. Il fournit des prédictions pour la fabrication<br />
de pièces composites particulièrement épaisses, complexes, ou de grandes dimensions<br />
comme celles utilisées dans les industries éolienne, aéronautique ou automobile. Le système<br />
simule de nombreux procédés de fabrication utilisant le moulage liquide de composites : moulage<br />
par transfert de résine (RTM), moulage par transfert de résine sous vide (VARTM), moulage<br />
par infusion sous vide (VARI), moulage par transfert de résine par compression éventuellement<br />
articulée (CRTM et A-CRTM). Nouveauté dans la version 2012 : un solveur plus puissant<br />
peut désormais gérer l’analyse thermique du préchauffage, le remplissage non-isotherme, et<br />
la cuisson de manière encore plus précise. De plus, grâce à la collaboration d'ESI avec l’université<br />
de Nottingham au Royaume-Uni, une base de données des perméabilités (relative à un<br />
grand nombre de textiles) est maintenant disponible pour les clients de PAM-RTM et sera enrichie<br />
à l’avenir.<br />
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Quoi de neuf<br />
sur le marché des composites ?<br />
Le Cetim<br />
de nouveau accrédité<br />
Nadcap<br />
L'institut technologique de mécanique<br />
vient de renouveler son accréditation<br />
Nadcap à la suite d'un audit effectué en<br />
décembre 2011. Cette accréditation<br />
complète celle déjà obtenue pour les<br />
essais concernant les matériaux métalliques.<br />
Les industriels pourront désormais<br />
solliciter le centre technique pour trois<br />
nouveaux essais : les essais de cisaillement,<br />
l’analyse enthalpique différentielle<br />
et l’analyse spectrophotométrique infrarouge<br />
à transformée de Fourier.<br />
Ce renouvellement d’accréditation Nadcap<br />
(National Aerospace and Defense Contractors<br />
Accreditation Program) qui concerne les<br />
laboratoires d’essais à Nantes, est une<br />
reconnaissance importante pour le secteur<br />
aéronautique. Le Cetim est ainsi accrédité<br />
en tant que laboratoire d’essais mécaniques<br />
et physicochimiques pour les matériaux<br />
composites. La demande en essais<br />
est en effet croissante : les composites<br />
prennent de plus en plus d’importance<br />
dans la construction aéronautique ; ils<br />
contribuent à l’allègement des structures<br />
et permettent ainsi une plus grande efficacité<br />
énergétique et une réduction des<br />
émissions polluantes.<br />
Des technologies<br />
pour concevoir<br />
des avions plus légers<br />
Spécialiste de la production de polyaryléthercétone<br />
(Paek) hautes performances et<br />
fournisseur-clé de thermoplastiques pour<br />
l'industrie des matériaux composites,<br />
Victrex Polymer Solutions présentera au<br />
salon JEC Composites ses dernières<br />
nouveautés en matière de produits et de<br />
technologies. Pour rappel, Victrex est<br />
spécialisé dans les polyaryléthercétones<br />
qu'il commercialise à travers une gamme<br />
de matériaux polymères appelée Victrex<br />
Peek et utilisée en remplacement des<br />
métaux dans l'industrie aéronautique,<br />
automobile et autres secteurs de pointe.<br />
Objectif : améliorer les performances des<br />
applications et réduire les coûts tout en<br />
répondant aux normes strictes de sécurité<br />
et de protection de l'environnement.<br />
Pour ce faire, Victrex a mis au point des<br />
solutions d’allègement destinées à concevoir<br />
des appareils légers et économes en<br />
carburant tout en abaissant les coûts<br />
globaux de fabrication. Parmi ces polymères,<br />
les films Aptiv sont utilisés dans de<br />
nombreuses applications pour réduire le<br />
poids et améliorer les performances ; ces<br />
films existent dans une large gamme<br />
d'épaisseurs et de largeurs et possèdent<br />
une faible perméabilité, absorbent peu<br />
l'humidité et offrent d'excellentes propriétés<br />
de tenue au feu tout en émettant peu<br />
de fumées et de gaz toxiques. Plusieurs<br />
produits laminés à base de films APTIV<br />
sont conformes aux exigences formulées<br />
par la FAA (Federal Aviation Administration)<br />
pour les essais par panneau radiant et les<br />
systèmes spéciaux de barrière anti-feu.<br />
Enfin, Victrex présentera des tubes à parois<br />
minces baptisés Victrex Pipes et extrudés<br />
en polymère Victrex Peek.<br />
Création<br />
d'une co-entreprise<br />
pour anticiper la demande<br />
croissante de CMC<br />
Nippon Carbon Company, Ltd., GE et Safran<br />
viennent de créer une co-entreprise pour la<br />
fabrication et la vente de fibre de carbure<br />
de silicium (SiC) appelée Nicalon ; ce matériau<br />
est essentiel à la prochaine génération<br />
de composants pour les futurs moteurs<br />
d’avions à haute performance de CFM. Le<br />
siège de la nouvelle co-entreprise, NGS<br />
Advanced Fibers, sera situé à Chuo-ku<br />
(Tokyo) et ses installations se trouveront à<br />
Toyama-shi (Toymama) au Japon. Nippon<br />
Carbon Company possèdera 50 % de la<br />
nouvelle co-entreprise, tandis que GE et<br />
Safran en détiendront 25 % chacune. « La<br />
demande de composants pour mo teurs<br />
d’avions devrait décupler d’ici à dix ans. En<br />
créant cette co-entreprise, notre objectif est<br />
de répondre à cette croissance sur le<br />
marché des matériaux de pointe », explique<br />
Shigeo Tajima, président de Nippon Carbon.<br />
Les trois sociétés prévoient que la de mande<br />
en CMC (composites à matrices céramiques)<br />
décuple au cours de la prochaine<br />
décennie. Le moteur Leap est le dernier<br />
moteur en cours de développement pour<br />
CFM International, co-entreprise appartenant<br />
à parts égales à GE et Snecma (groupe<br />
Safran), pour la prochaine génération des<br />
court-moyen courriers, notamment le<br />
Comac C919, l’Airbus A320neo et le<br />
Boeing 737 MAX. Les composants du<br />
moteur Leap intégreront des CMC ; la<br />
demande est d’ailleurs montée en flèche<br />
pour atteindre 3 300 moteurs Leap pour<br />
les trois programmes concernés. GE et<br />
Safran continuent leurs recherches sur les<br />
CMC pour trouver d’autres applications<br />
pour les moteurs ●<br />
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Solutions<br />
Tour d’horizon des technologies<br />
d’ingénierie pour bancs d’essais<br />
DR<br />
Les bancs d’essais ont recours à des solutions et des technologies de<br />
plus en plus avancées en matière d’ingénierie. Pour entamer ce dossier,<br />
la rédaction d’<strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> a sélectionné pour vous quelques<br />
systèmes et des mises en applications au sein de laboratoires de tests<br />
et d’essais industriels.<br />
Implantée à Marignier (Haute Savoie), au<br />
coeur de la vallée de l’Arve, R-Tech a<br />
installé un système de contrôle de conformité<br />
des panneaux de portes de voiture<br />
de la Peugeot 508. Ces panneaux de<br />
portes sont fabriqués sur des lignes semiautomatiques.<br />
Pour une voiture donnée,<br />
trois opérateurs sont affectés sur quatre<br />
lignes différentes. Ils assemblent des<br />
éléments qui seront ensuite soudés. Les<br />
quatre portes avant et arrière sont ainsi<br />
assemblées selon vingt-qautre options<br />
différentes. Les éléments montés sont les<br />
poignées, médaillons, les boutons lèvevitre,<br />
les mousses de haut-parleur, les<br />
tissus, les TEP ou encore les cuirs, le tout<br />
étant recouvert par un film plastique de<br />
protection. Il ne manque alors que l’éclairage<br />
de seuil et le câblage.<br />
Un contrôle de conformité en ligne est<br />
nécessaire, notamment en raison de l’in-<br />
tervention humaine. Le système de vision<br />
s’impose pour des raisons de coûts et de<br />
qualité, mais il est très complexe à mettre<br />
en œuvre. Outre la présence ou l’absence<br />
des différents éléments, il faut avant tout<br />
avoir suffisamment de résolution pour<br />
distinguer les différents revêtements. La<br />
nuance la plus fine étant entre le TEP (faux<br />
cuir) et le cuir naturel. Il faut aussi distinguer<br />
les couleurs et les trames. Face à une<br />
distinction aussi fine, les concurrents de<br />
la société R-Tech ont tous proposé des<br />
offres plus coûteuses s’appuyant sur un<br />
nombre de caméras plus important, soit<br />
trois de chaque côté. « Nous pensions que<br />
nous pouvions nous engager sur le résultat<br />
en intégrant une unique caméra sur<br />
chaque face, explique Nicolas Galmiche,<br />
directeur de R-Tech. Avec Keyence, nous<br />
bénéficions d’une solution unique sur le<br />
marché en termes de résolution et de<br />
vitesse de traitement».<br />
Ce système, c’est la série CV-5000<br />
Edition 2. Dotée d’une résolution de<br />
5 millions de pixels (2 432 x 2050 pixel -<br />
traitement en 61 ms), elle est commandée<br />
par un moteur de traitement d’images<br />
couleur grande vitesse et d’une unité<br />
centrale RISC à grande vitesse tous deux<br />
associés à deux processeurs DSP spécifiques<br />
au traitement des images. La<br />
présence de jours techniques dans la face<br />
de porte ainsi que la présence d’une LED<br />
étaient aussi des points délicats. Pour faciliter<br />
cette détection, R-Tech a conçu un<br />
éclairage spécifique. Les deux faces sont<br />
éclairées successivement, ce qui permet<br />
de détecter les jours plus facilement. Les<br />
images sont ensuite filtrées pour apparaître<br />
en noir et blanc. Enfin, l’éclairage est<br />
éteint, ainsi la LED est facilement isolée.<br />
La détection est ainsi infaillible.<br />
Une table vibrante<br />
hydraulique pour<br />
augmenter le réalisme<br />
des essais automobiles<br />
Moog, un des principaux constructeurs de<br />
produits et de systèmes à hautes performances<br />
pour les essais automobiles et<br />
aéronautiques, a conçu et fabriqué une<br />
table vibrante hydraulique (« Hydraulic<br />
Simulation Table » ou HST) à partir de sa<br />
toute dernière gamme de vérins hydrauliques<br />
dédiés aux bancs d’essais. Cette<br />
table offre davantage de possibilités qu’un<br />
système orthogonal classique, à savoir une<br />
table mue par des vérins montés sur sa<br />
base et sur ses côtés. La table vibrante de<br />
Moog se présente sous la forme d’un hexapode<br />
composé de deux châssis superposés<br />
en forme de triangle équilatéral et<br />
décalés de 30 degrés. Chaque sommet du<br />
triangle supérieur est relié aux deux<br />
sommets de l’autre triangle situés immédiatement<br />
sous lui, par l’intermédiaire de<br />
vérins Moog à paliers hydrostatiques.<br />
La table vibrante Moog permet d’exciter<br />
une charge inférieure à 680 kg (1,500 lbs)<br />
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DR<br />
jusqu’à une fréquence de 100 Hz. À l’aide<br />
de cette table vibrante de pointe, les constructeurs<br />
automobiles et les laboratoires<br />
d’essais indépendants peuvent reproduire<br />
les conditions réelles de sollicitation de<br />
composants automobiles comme les essieux,<br />
les moteurs, les ensembles de structure ou<br />
d’habillage, les sièges, les ensembles de<br />
colonne de direction, les systèmes de refroidissement,<br />
les cabines de tracteur ou de<br />
camion, ainsi que les systèmes de traitement<br />
des gaz d’échappement (« After<br />
Treatment Systems » ou ATS) pour les<br />
applications lourdes au diesel.<br />
Steve Panter, responsable d’exploitation<br />
du laboratoire d’essais automobiles Exova,<br />
a fait l’acquisition de la HST de Moog en<br />
2011. D’après lui, « lorsqu’une société<br />
procède à une analyse d’essai, elle constate<br />
que beaucoup de dommages se<br />
produisent dans la plage des 50 à 80 Hz.<br />
Avec une table de moindre performance,<br />
les résultats sont souvent limités aux<br />
40 Hz, ce qui fait que tout phénomène<br />
endommageant au-delà de ce point passe<br />
inaperçu. La HST de Moog permet d’inclure<br />
ces événements dans le champ d’application<br />
des essais, ce qui élargit la<br />
pertinence de l’essai. »<br />
Une plateforme<br />
de vérification<br />
pour accélérer<br />
le déploiement<br />
de produits numériques<br />
Cadence Design Systems, leader mondial<br />
dans la conception électronique, a an -<br />
noncé que Panasonic Corporation a mis<br />
DR<br />
en œuvre la plateforme de vérification<br />
Cadence Palladium XP. Celle-ci poursuit le<br />
développement de Cadence et vise à accélérer<br />
la conception de la prochaine génération<br />
de produits grand public numériques<br />
tels que les téléviseurs 3D ou encore les<br />
enregistreurs vidéo. Le Palladium XP<br />
rassemble les possibilités de simulation,<br />
d’accélération et d’émulation dans un seul<br />
environnement. Il permet de vérifier des<br />
systèmes matériel et logiciel. En conséquence,<br />
des clients tels que Panasonic<br />
sont en mesure de vérifier leurs circuits<br />
SOC complexes et de lancer des produits<br />
grand public de qualité supérieure.<br />
Les produits grand public numériques<br />
comme les téléviseurs 3D doivent prendre<br />
en charge simultanément des caractéristiques<br />
avancées telles que l’encodage et<br />
l’affichage multi-canal, la lecture audio en<br />
continu et l’accès à Internet. En outre,<br />
certaines fonctions nécessitent une exécution<br />
logicielle avec intégration étroite entre<br />
le matériel et le logiciel.<br />
Grâce au Palladium XP, Panasonic a été<br />
en mesure d’appliquer des cas de figure<br />
réels afin de tester des fonctions com -<br />
plexes et de vérifier l’intégration matériel/logiciel.<br />
En particulier, la société a pu<br />
brancher un équipement test comprenant<br />
un téléviseur et connecté au système<br />
Palladium XP afin de tester les fonctions<br />
graphiques au niveau de l’application. La<br />
capacité de vérifier ses solutions au niveau<br />
du système donne à Panasonic la certitude<br />
qu’elle peut fournir des solutions de<br />
produits numériques à la pointe de l’industrie,<br />
dans un délai très serré de mise<br />
sur le marché.<br />
Parker<br />
facilite les applications<br />
exigeantes des bancs<br />
de tests<br />
Le leader mondial des technologies et<br />
systèmes de contrôle de mouvement a<br />
présenté sa nouvelle gamme de moteur<br />
synchrone haute vitesse. Ces moteurs de<br />
la série MGV sont des solutions d’entraînement<br />
direct et spécialement conçues<br />
pour les applications nécessitant des vitesses<br />
de rotation élevées et des inerties<br />
faibles. Les MGV sont des servomoteurs<br />
synchrones à aimants permanents intégrés<br />
dans une carcasse refroidie par eau<br />
ce qui permet un fonctionnement silencieux<br />
et une grande compacité. De nombreux<br />
bobinages sont disponibles en<br />
standard permettant d’obtenir les caractéristiques<br />
de couple et de vitesse souhaitées<br />
pour des puissances allant jusqu’à<br />
230 kW.<br />
Ces appareils sont utilisés dans le domaine<br />
des bancs d’essais de caractérisation, de<br />
contrôle ou d’endurance de composants<br />
automobiles ou aéronautiques (démarreurs,<br />
différentiels, pompes, alternateurs,<br />
boites de vitesses…). L’inertie très faible<br />
du moteur est en rapport avec les inerties<br />
des éléments à tester (pas de compensation<br />
d’inertie). Grâce à la possibilité de<br />
générer des cycles de fonctionnement à<br />
réponse rapide, les moteurs MGV répondent<br />
à différents besoins de simulation :<br />
simulation de vitesses en cycle urbain ou<br />
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 7
DR<br />
courses automobile, simulation d’acyclisme<br />
de vitesse d’un moteur à explosion, etc.<br />
Associés aux variateurs Parker, la configuration<br />
AFE réduit les harmoniques<br />
suivant la norme IEEE519 ( THD < 3%) et<br />
permet une régénération d’énergie vers le<br />
réseau par un courant quasi-sinusoïdal.<br />
De plus, les moteurs MGV exploitent le<br />
principe de défluxage, permettant d’obtenir<br />
à la fois un couple élevé à basse<br />
vitesse et un fonctionnement à puissance<br />
constante à partir d’une vitesse de base<br />
donnée. Ceci évite un « surdimensionnement<br />
» du variateur. En fonction des vitesses<br />
maximales, des charges et de la<br />
durée de vie demandées, les moteurs de<br />
la série MGV peuvent être équipés de<br />
roulements à billes acier, billes céramiques<br />
(hybride), ou céramique avec acier<br />
haute résistance (X life) pour atteindre des<br />
vitesses plus importantes.<br />
et à son usine de fabrication. Ce site –<br />
BMW Rosslyn – est implanté à Pretoria,<br />
en Afrique du Sud.<br />
Le géant de la construction automobile a<br />
équipé le service du contrôle de la qualité<br />
de son site de production de la BMW série<br />
3 d’un système de mesure par palpage<br />
sans bras Handyprobe. C’est à Wenzel<br />
Metromec, une entreprise suisse connue<br />
pour ses logiciels d’inspection, qu’est<br />
revenue la tâche de développer une interface<br />
entre le Handyprobe et son logiciel<br />
d’inspection Metrosoft CM. En utilisant<br />
cette nouvelle passerelle, BMW a été en<br />
mesure de conserver ses programmes<br />
d’inspection Metrosoft CM existants et de<br />
continuer d’en utiliser les fonctionnalités<br />
d’inspection tout en améliorant ses processus<br />
grâce à la technologie TRUaccuracyMC<br />
de Creaform qui produit des résultats quels<br />
que soient les conditions de l’environnement<br />
ou le niveau de vibrations.<br />
« Un argument important qui a fait pencher<br />
la balance en notre faveur, c’est le fait que<br />
BMW avait la possibilité de tirer avantage<br />
de l’exactitude accrue, du processus de<br />
mesure rapide et de la fonction d’alignement<br />
automatique du Handyprobe sans<br />
avoir à former l’ensemble de son personnel<br />
sur l’utilisation d’un nouveau logiciel », a<br />
précisé Jean-François Larue, directeur de<br />
produit Handyprobe. Marcel Lenherr, directeur<br />
général de Metromec, a quant à lui<br />
indiqué que « Metrosoft CM est un logiciel<br />
de métrologie très perfectionné, qui offre un<br />
large éventail de fonctionnalités avancées.<br />
Pour un constructeur automobile comme<br />
BMW, il est crucial de pouvoir utiliser différentes<br />
marques et types d’appareils de<br />
mesure avec le logiciel. C’est pourquoi la<br />
CMM portable Handyprobe de Creaform s’intègre<br />
si bien à la gamme de technologies<br />
supportées par Metrosoft CM. »<br />
Olivier Guillon<br />
BMW intègre un système<br />
de palpage sans bras<br />
dans une de ses usines<br />
BMW a fait appel à la société canadienne<br />
Creaform (spécialisée dans les technologies<br />
de mesure optique portable 3D) pour<br />
intégrer un système de palpage portable<br />
et sans bras Handyprobe à son processus<br />
DR<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 8
Éoliennes<br />
Mise en service du banc d’essai<br />
« Astraios » pour les roulements<br />
de grande dimension<br />
DR<br />
Après moins de deux années de conception et de réalisation, le groupe<br />
Schaeffler a mis en service sur le site de Schweinfurt à la fin novembre<br />
dernier le plus grand banc d’essai pour les roulements de grande dimension,<br />
mais aussi l’un des plus performants. Sur cette installation, des roulements<br />
d’un poids allant jusqu’à 15 tonnes et d’un diamètre extérieur<br />
maximal de 3,5 mètres (tels que ceux utilisés dans les éoliennes) peuvent<br />
être testés à l’aide d’un vaste programme de simulation dans des conditions<br />
proches de la réalité.<br />
Avec un coût de l’ordre de sept millions<br />
d’euros, le banc d’essai mis au point par<br />
Schaeffler pour les roulements de grande<br />
dimension se révèle être un investissement<br />
déterminant pour la poursuite du<br />
développement des énergies renouvelables<br />
et pour le centre de développement<br />
de Schweinfurt. En premier lieu, le nouveau<br />
banc d’essai va être utilisé pour tester les<br />
roulements de rotor des éoliennes de la<br />
classe des multi-mégawatts et devrait<br />
déboucher sur une meilleure compréhension<br />
du système complet, des facteurs d’in-<br />
fluence et de leur interaction au niveau de<br />
la chaîne cinématique des éoliennes. Les<br />
roulements qui en résulteront, se caractériseront<br />
par un frottement moindre et un<br />
dimensionnement plus fiable.<br />
Parallèlement, les essais vont donner<br />
des indications et des recommandations<br />
pour le fonctionnement et la maintenance<br />
de l’installation ainsi que pour une<br />
construction adjacente optimale. Le banc<br />
d’essai a pour nom « Astraios », un titan de<br />
la mythologie grecque et père des quatre<br />
dieux des vents.<br />
Se préparer<br />
aux opportunités liées<br />
au bouleversement<br />
des énergies<br />
Pour Maria-Elisabeth Schaeffler, propriétaire<br />
du groupe Schaeffler, ce banc d’essai<br />
est déterminant pour les grandes tâches<br />
à venir de même que pour façonner les<br />
valeurs de l’entreprise telles que « la capacité<br />
d’innovation et l’esprit de pionnier, de<br />
productivité, de respect de la qualité et<br />
la fidélité au site ».<br />
Dans son allocution de bienvenue, Maria-<br />
Elisabeth Schaeffler a mis en avant les<br />
opportunités créées par les bouleversements<br />
énergétiques pour la construction<br />
de machines et d’installations. « Le banc<br />
d’essai pour les roulements de grande<br />
dimension est pour Schaeffler un pas<br />
déterminant pour continuer à renforcer<br />
notre stratégie de croissance dans le<br />
domaine des énergies renouvelables »,<br />
a-t-elle expliqué.<br />
De son côté, le Dr. Anja Weisgerber, notamment<br />
membre du comité de l’environnement<br />
au sein du parlement européen, a<br />
souligné la position technologique de<br />
pointe de Schaeffler dans l’éolien et ajouté<br />
que la mission principale des politiciens<br />
est de promouvoir la recherche et le développement<br />
des énergies renouvelables et<br />
des technologies de stockage, ainsi que<br />
l’expansion du réseau d’infrastructures,<br />
même au-delà des frontières nationales.<br />
L’entreprise planifie, construit, finance et<br />
exploite des éoliennes et a érigé près d’un<br />
millier éoliennes onshore.<br />
Le domaine offshore dans la mer du Nord<br />
(coté Allemagne) représente le plus grand<br />
potentiel de croissance. « Cette technologie<br />
nécessite tout particulièrement une<br />
fiabilité technique absolue ».<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 9
Chacun dispose d’un potentiel de charge<br />
de 1.5 méganewton pour la simulation de<br />
la charge axiale statique ainsi que des<br />
moments dynamiques dus à l’inclinaison<br />
et à la giration.<br />
Cette inclinaison et cette giration sont<br />
comparables à une tête que l’on lève ou<br />
baisse en même temps qu’elle tourne.<br />
Des sollicitations<br />
complexes<br />
pour les éoliennes<br />
DR<br />
Jürgen M. Geißinger, président du comité<br />
directeur de Schaeffler AG, voit dans cette<br />
opération l’opportunité pour l’entreprise<br />
de se préparer aux exigences globales des<br />
énergies renouvelables grâce à ses pro -<br />
duits et à un positionnement désormais<br />
orienté vers les marchés émergeants.<br />
« Parallèlement à l’énergie éolienne, l’éner -<br />
gie solaire ainsi que les énergies marémotrices<br />
et houlomotrices gagnent en<br />
importance. Nos solutions contribuent<br />
fortement à la rentabilité et à la fiabilité<br />
de ces nouvelles technologies », expliquait<br />
le Dr. Geißinger.<br />
Un principe de<br />
fonctionnement appliqué à<br />
des roulements de grande<br />
dimension<br />
Le banc d’essai simule, au plus près de la<br />
réalité, les charges statiques et dynamiques<br />
ainsi que les moments qui s’exercent<br />
sur les roulements du rotor et sur les<br />
couronnes d’orientation. Toutes les<br />
conceptions de roulements de rotor pour<br />
éoliennes d’une puissance allant jusqu’à<br />
six mégawatts peuvent ainsi être testées.<br />
Les analyses fonctionnelles fournissent<br />
des renseignements sur la cinématique du<br />
roulement, sa température et son comportement<br />
au frottement, sur les contraintes<br />
et les déformations. Les données nécessaires<br />
à cette analyse sont recueillies au<br />
travers de plus de 300 capteurs fixés sur<br />
et à l’intérieur des roulements. Le composant<br />
le plus important du banc est le<br />
châssis reprenant les charges. Quatre<br />
vérins hydrauliques asservis radiaux et<br />
quatre axiaux y sont fixés. Ils génèrent les<br />
charges et moments réels qui s’exercent<br />
sur une éolienne. Les vérins radiaux simulent<br />
la masse d’un moyeu de rotor avec<br />
ses pales; les vérins axiaux génèrent les<br />
charges dues au vent.<br />
Dans les grandes installations, le rotor<br />
et le moyeu peuvent peser plus de<br />
100 tonnes. Cette masse s’exerce sur le<br />
roulement et génère une charge radiale<br />
statique ainsi que les couples de basculement<br />
statiques. Les quatre vérins radiaux<br />
sont dimensionnés en conséquence.<br />
Chaque vérin peut exercer une charge<br />
maximale d’un méga newton correspondant<br />
à une masse de 100 tonnes. Les<br />
vérins axiaux sont encore plus puissants.<br />
Par l’intermédiaire de la chaîne cinématique<br />
et de ses trains planétaires, diverses<br />
vitesses de vent peuvent être simulées.<br />
Les vitesses typiques se situent entre<br />
quatre et vingt tours par minute. Néanmoins,<br />
des vitesses nettement plus<br />
élevées sont possibles. Le châssis support<br />
représente la liaison avec la gondole de<br />
l’éolienne. Il est bien connu que le vent est<br />
rarement constant en intensité et en direction.<br />
Il agit avec une intensité variable et<br />
à divers endroits de l’éolienne. S’il agit<br />
en haut ou en bas des pales du rotor, il<br />
provoque un moment dynamique de<br />
basculement. Si le vent tourne ou souffle<br />
plus fort par le coté, apparait en plus un<br />
moment dynamique de giration.<br />
Les éoliennes sont soumises à des sollicitations<br />
particulièrement complexes du<br />
fait de conditions de vent qui varient constamment.<br />
Une tâche herculéenne non<br />
seulement pour le banc d’essai et les huit<br />
vérins qui simulent en interaction toutes<br />
les charges et moments réels, mais également<br />
pour Sara qui assure l’asservis -<br />
sement automatique des nombreux<br />
paramètres de mesure, de régulation et<br />
de pilotage. Sara signifie « Schaeffler Automation<br />
System for Research & Development<br />
Applications » et détermine les<br />
valeurs de consigne en fonction des<br />
charges dues au vent, asservit les servocommandes<br />
à dynamique élevée des<br />
vérins, pilote et régule toutes les unités,<br />
veille à la mesure et à l’enregistrement de<br />
toutes les données. Ce système capable<br />
de recueillir les mesures télémétriques<br />
provenant du roulement, visualise toutes<br />
les valeurs recommandées, effectives et<br />
limites, exploite les valeurs mesurées et<br />
établit le procès verbal ●<br />
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La Vie de l’ASTE et du GAMAC<br />
Compte rendu de la troisième<br />
journée thématique organisée<br />
par l’ASTE au CEA-CESTA<br />
Le mercredi 07 mars 2011, le CEA-Cesta implanté au Barp en Aquitaine<br />
a accueilli l’ASTE pour sa troisième journée thématique 2011 consacrée<br />
à la durée de vie des matériels.<br />
Après une présentation des activités du<br />
CEA- Cesta par Jeanne Garat et une<br />
présentation des activités de l'ASTE par<br />
Bernard Colomies (vice-président), Antonio<br />
Cosculluela a fait une présentation sur la<br />
méthodologie utilisée au CEA pour la<br />
garantie par la simulation numérique de<br />
l’intégrité mécanique des structures basée<br />
sur l’exemple des conteneurs.<br />
Dans le cadre de cette démarche les<br />
essais sont moins nombreux mais mieux<br />
instrumentés et permettent de valider<br />
partiellement les modèles numériques<br />
utilisés pour prévoir le comportement des<br />
matériaux et structures.<br />
Ensuite Lambert Pierrat (LJ-Consulting),<br />
fort de ces nombreuses années d’expérience<br />
dans le domaine nous a présenté<br />
une vision très complète de l’utilisation<br />
des modèles physiques de dégradation qui<br />
conduisent à l’estimation probabiliste de<br />
la durée de vie sur les composants électroniques.<br />
Cette synthèse, très difficile et courageuse<br />
à faire en ½ heure a suscité de nombreux<br />
échanges fort intéressants.<br />
Après une courte pause, Guillaume Huchet<br />
et Fabien Pilon (CEA LR) ont présenté la<br />
démarche visant à établir des programmes<br />
de vieillissement en environnement sur les<br />
matériaux utilisés par le CEA. Cette dé -<br />
marche permet d’établir des modèles de<br />
prévision de durée de vie en fonction du<br />
profil de vie.<br />
Le dernier exposé technique, réalisé par<br />
Alexis Repellin (EADS-Astrium), concerne<br />
une application industrielle de la détermination<br />
de la tolérance au dommage sur une<br />
structure du lanceur en composite. Cet<br />
exposé présente aussi la réalisation d’essai<br />
sur échelle réduite et la qualification par<br />
calcul de l’équipement à l’échelle 1.<br />
Ensuite, Jean Lajzerrowicz a réussi à nous<br />
présenter de façon synthétique (15 min)<br />
et imagée, l’objectif et le principe de fonctionnement<br />
du Laser Méga Joules.<br />
La cinquantaine de participants a ensuite<br />
partagé un déjeuner propice aux échanges<br />
et prises de contacts avant de visiter les<br />
installations du CEA. Le directeur du CEA,<br />
Jean-Pierre Giannini, nous a fait l’honneur<br />
de partager le repas et nous l’avons<br />
remercié de l’accueil et de l’organisation<br />
qui a contribué à la réussite totale de<br />
cette journée.<br />
Un groupe a visité les moyens d’essais<br />
dédiés à simuler l’environnement normal<br />
(grande centrifugeuse, moyens thermiques,<br />
moyens mécaniques) et un autre<br />
groupe a visité les moyens disposés sur le<br />
Terrain d’Expérimentations Extérieur du<br />
CEA (TEE) de Lugos, dédiés à simuler l’environnement<br />
accidentel (canon, tours de<br />
chutes, moyen d’incendie..). Comme le<br />
soulignait un participant : “il faut voir cela<br />
au moins une fois dans sa vie...”.<br />
Après un rapide débriefing, les visiteurs<br />
sont partis satisfaits ainsi que l’a démontré<br />
l’enquête de satisfaction ●<br />
DR<br />
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 1
Formations professionnelles 2012<br />
Modules de formation<br />
« intra-entreprise »<br />
• Les modules de formation qui ne comportent<br />
pas de section « travaux pratiques » peuvent<br />
être organisés au sein de votre entreprise, à<br />
partir de six personnes par session,<br />
• Les modules comportant des travaux pratiques<br />
pourront, le cas échant, être proposés en<br />
version « intra-entreprise » mais devront obligatoirement<br />
être adaptés aux moyens d’essais<br />
disponibles dans votre entreprise,<br />
• Vous pourrez mieux cibler la formation de vos<br />
personnels en demandant à l’intervenant ASTE<br />
de mieux la centrer sur vos besoins spécifiques,<br />
• Vous économiserez le temps de voyage, les<br />
frais de voyage, d’hébergement et de repas<br />
(hors session) que vos personnels exposeraient<br />
dans le cadre d’une formation classique.<br />
Un nouveau thème Mesure en 2012<br />
Un nouveau thème « Mesure » est proposé en 2012.<br />
Ce thème intègre 3 modules dont un nouveau sur<br />
les bonnes pratiques de la mesure :<br />
• Collage des jauges, analyse des résultats et de<br />
leur qualité<br />
• Concevoir, réaliser, exploiter une campagne de<br />
mesures<br />
• Bonne pratique des mesures<br />
Objectifs de la formation ASTE<br />
Par son approche originale centrée sur les « essais,<br />
les mesures et la simulation des environnements<br />
rencontrés par vos produits au cours de leur cycle<br />
de vie », la formation ASTE vous permet d’optimiser<br />
vos processus de mise en œuvre de produits, donc<br />
le binôme « Coût/Qualité ».<br />
Selon le module choisi, la formation ASTE s’adresse<br />
à vos expérimentateurs, techniciens, ingénieurs et<br />
scientifiques impliqués dans les métiers suivants :<br />
• Spécifications et conception de produits, bureaux<br />
d’études, recherche et développement,<br />
• Technologie et matériaux, achats, contrôles,<br />
mesures et métrologie, production,<br />
• Modélisation et simulation d’essais, conduite<br />
des essais de validation, essais SAV,<br />
• Qualité, assurance-qualité, certification, accréditation,<br />
maîtrise des risques,<br />
• Ingénieurs-conseils, expertises techniques.<br />
Elle intègre les dernières techniques d’essais, de<br />
mesures, de modélisation et de simulation d’essais<br />
d’environnements disponibles sur le marché<br />
et utilisées par les experts qui animent nos modules<br />
de formation. Notre indépendance vis-à- vis des<br />
fournisseurs et la mise à niveau des connaissances<br />
au cours de nos stages sont les garants du meilleur<br />
choix possible pour répondre à vos besoins spécifiques<br />
de formation.<br />
Contact<br />
ASTE<br />
9-11, rue Benoît Malon – 92150 Suresnes – Tél. : 01 42 66 58 29 – Fax : 01 42 66 12 06 – info@aste.asso.fr – www.aste.asso.fr<br />
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Entretien<br />
Daniel Goulet, responsable de la stratégie<br />
de test chez Thales<br />
Spécialiste des essais aggravés, Daniel Goulet a coordonné pour les lecteurs<br />
du magazine <strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> un dossier particulièrement riche et<br />
complet sur une technique efficace mais pas toujours bien comprise des<br />
industriels. Voici quelques éléments de réponse aux interrogations des<br />
lecteurs, notamment sur l’intérêt de ce type d’essais et son avenir dans<br />
le paysage industriel.<br />
Curriculum vitae<br />
<strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> : Daniel Goulet,<br />
qui êtes-vous et quel est votre parcours ?<br />
Daniel Goulet : Avant tout, je suis un<br />
électronicien passionné à la fois par la<br />
technique et l’électronique.<br />
Une fois mon diplôme d’ingénieur Électronique<br />
en poche, j’ai intégré une PME<br />
spécialisée dans l’étude et la conception<br />
de matériel de radio-communication. Plus<br />
concrètement, j’ai participé à la migration<br />
de ces technologies au sein des bateaux<br />
de plaisance qui, dès lors, n’avaient plus<br />
besoin de passer par un standardiste pour<br />
être mis en contact avec l’extérieur. Grâce<br />
à cette technologie de radio-communication,<br />
les marins et les particuliers à bord<br />
d’un bateau de plaisance pouvaient<br />
appeler quelqu’un directement. J’ai ensuite<br />
rejoint Thomson, toujours dans ce même<br />
domaine mais plus précisément dans la<br />
fabrication d’émetteurs et de récepteurs.<br />
Puis Thomson est devenu Thales ; je suis<br />
toujours resté fidèle à l’entreprise en<br />
oscillant entre la conception et la production<br />
de produits. De même, ces métiers<br />
pouvaient concer ner tantôt le civil, tantôt<br />
le militaire. J’ai donc au cours de ma<br />
carrière acquis de nombreuses qualifications,<br />
tant en termes de taille que de<br />
nature de solutions, me donnant ainsi une<br />
vision de toutes les facettes du métier en<br />
fonctionnel et en opérationnel. À ce titre,<br />
j’ai œuvré quelques temps comme directeur<br />
industriel d’un des centres de production<br />
Thales. C’est en 2002 que l’on m’a<br />
demandé de travailler sur la maturité des<br />
produits et c’est ce qui m’a fait découvrir<br />
les essais aggravés.<br />
De quoi s’agit-il exactement ?<br />
Les essais aggravés se définissent<br />
comme une technique qui aide à attein -<br />
dre un niveau de fiabilité opérationnelle<br />
dès la conception du pro duit ; en d’autres<br />
termes, faire en sorte que dès sa<br />
livraison, le produit soit irréprochable.<br />
Auparavant, au moment de sa sortie, un<br />
produit pouvait présenter des problèmes,<br />
des petits défauts, certes mineurs mais<br />
qui nécessitaient des modifications à effectuer<br />
durant la phase de convergence<br />
destinée à réparer les erreurs constatées.<br />
Désormais, c’est en conception que l’on<br />
prend en compte ces erreurs et qu’on les<br />
corrige de manière à sortir sur le marché<br />
un produit sans aucun défaut.<br />
Cette technique est récente en Europe<br />
mais pas aux États-Unis ; celle-ci a bien<br />
percé notamment dans l’informatique :<br />
on se souvient par exemple de l’expérience<br />
de HP au sujet d’une imprimante<br />
qui, la veille de son lancement en Europe,<br />
s’était révélée imparfaite. Mais, pour la<br />
France, la méthode s’est surtout illustrée<br />
au départ dans l’industrie aéronautique ;<br />
c’est aux États-Unis cependant que ce<br />
concept et les premiers outils sont nés et<br />
se sont développés dans les années 90<br />
en raison du fait que de nombreuses<br />
entreprises sous-traitantes et des fournisseurs<br />
américains travaillaient pour les<br />
deux grands donneurs d’ordres, à savoir<br />
Airbus et Boeing.<br />
Nous avons dû, à notre tour, adopter des<br />
techniques de maturité de produits parmi<br />
lesquelles les essais aggravés.<br />
DR<br />
Daniel Goulet<br />
58 ans<br />
Responsable "Stratégie de Test" et<br />
"Maturité Produits" pour la Division<br />
Aérospace de Thales<br />
Diplôme d'ingénieur électronique<br />
en 1976<br />
Parcours professionnel :<br />
Concepteur de matériel de radio<br />
communication 1979-80<br />
Entre chez Thomson Cholet 1980 :<br />
divers postes en tant qu'ingénieur<br />
conception, responsable service test<br />
automatique, responsable service<br />
essais et responsable service conception<br />
matériel Guerre électronique<br />
jusqu'en 1992<br />
Fonctions corporates chez Thomson<br />
1992-95<br />
Responsable industriel sur divers sites<br />
de Thomson 1995-99<br />
Directeur industriel chez Sextant<br />
Vendome 1999<br />
Fonction Corparate « Politique de test<br />
et maturité produits »<br />
Contribution aux publications<br />
suivantes :<br />
BNAE : mise en œuvre des essais<br />
aggravés<br />
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En quoi consiste cette technique et<br />
comment l’avez-vous mise en place ?<br />
Au début, et moi le premier, nous étions<br />
particulièrement sceptiques sur cette<br />
approche. La raison de notre réticence<br />
trouve ses origines dans notre culture européenne<br />
qui a souvent pour défaut de<br />
vouloir tout expliquer et de remettre en<br />
question toute décision innovante.<br />
Il nous a fallu du temps pour bien com -<br />
prendre l’intérêt et la philosophie des<br />
essais aggravés. Mais les résultats des<br />
essais effectués sur des pilotes nous ont<br />
convaincus. Maintenant, je recommande<br />
vivement cet outil à condition de savoir<br />
bien l’utiliser ; c’est-à-dire qu’il faut pratiquer<br />
ce type d’essais en ayant pleinement<br />
conscience qu’il est destiné à mettre en<br />
évidence les faiblesses d’un produit. Or<br />
bon nombre d’industriels ont considéré<br />
que les essais aggravés (déjà très coûteux)<br />
ne leur ont servi à rien dans la mesure où<br />
ils n’ont pas accepté de voir remise en<br />
cause leur solution ou leur technologie,<br />
souvent le fruit de plusieurs années de<br />
recherche. Or c’est précisément à ça qu’ils<br />
servent : être capable de déceler les<br />
faiblesses d‘un produit en le menant à<br />
bout, en connaître ses limites même si<br />
celles-ci dépassent les spécifications<br />
vendues. Le but ici n’est pas de vérifier<br />
que le produit « tient » ses spécifications,<br />
mais de voir s’il n’y a pas quelque chose<br />
(une faiblesse) qui pourrait faire qu’il ne<br />
les tienne plus à un moment donné. Par<br />
exemple ; un appareil-photo numérique ne<br />
doit pas être utilisé dans des températures<br />
négatives. Pourtant, en réalité, personne<br />
n’aimerait voir son appareil tomber en<br />
panne dès que le thermomètre affiche zéro<br />
degré. Les essais aggravés servent donc<br />
à mettre en avant les faiblesses lors de<br />
la conception, pour en avoir connaissance<br />
au lieu de les découvrir par la suite et<br />
décider si nécessaire de les corriger, mais<br />
aussi, lors de la phase de production pour<br />
trouver les défauts de jeunesse et les<br />
éliminer. Dans ce cas, il s’agit d’un « Super<br />
déverminage ».<br />
Aujourd’hui, quelles sont les pers -<br />
pectives de ce marché ?<br />
Les essais aggravés ont conquis une partie<br />
du marché et continuent de séduire de<br />
plus en plus de secteurs d’activité. Tout<br />
est parti des États-Unis et du secteur aéronautique,<br />
mais les essais aggravés ont<br />
ensuite touché le grand public avec l’informatique<br />
et des sociétés comme Dell,<br />
HP, Cisco ou Apple. Naturellement tout le<br />
secteur Automobile utilise les essais<br />
aggravés, on peut citer Ford et General<br />
Motors par exemple. L’Europe était à la<br />
traîne mais le Vieux Continent s’est<br />
rattrapé dans cette dernière décennie.<br />
D’autres secteurs utilisent désormais cette<br />
technique à commencer par l’horlogerie,<br />
l’électronique et l’électromécanique pour<br />
les moteurs de machines à commande<br />
numérique par exemple. L’Asie est également<br />
devenue un très gros utilisateur des<br />
essais aggravés.<br />
Pour l’heure, en Europe, ce type d’essais<br />
n’en est qu’à sa phase de démarrage car<br />
il n’est pour l’instant utilisé que par des<br />
grands comptes. L’étape 2 sera de les<br />
réaliser au sein des fabricants de sousensembles<br />
et des sous-traitants ; ce sera<br />
d’ailleurs, à mon sens, une exigence croissante<br />
de la part des grands donneurs d’ordres<br />
car ces opérations coûteuses sont<br />
toutefois moins onéreuses si on les<br />
applique plus en amont dans la réalisation<br />
des constituants des produits.<br />
C’est ce que l’on note déjà aux États-Unis<br />
et en Asie, au début, les essais aggravés<br />
étaient mis en oeuvre par les intégrateurs<br />
au niveau final, maintenant, ils sont<br />
réalisés par les équipementiers sur les<br />
sous ensembles.Une autre tendance très<br />
intéressante concerne la production et<br />
nous vient d’Asie. Le terrible séisme qu’a<br />
connu le Japon l’an dernier a vu émerger<br />
de nou velles applications : les essais<br />
aggravés ont en effet permis à de nom -<br />
breuses sociétés et en un temps record<br />
(quelques semaines seulement) de revalider<br />
la fabrication des usines alors<br />
détruites pour produire ailleurs, sur d’autres<br />
sites et ce avec un même niveau<br />
de qualité.<br />
Il faut voir la technique d’essais aggravés<br />
comme un outil permettant de bien<br />
connaitre les limites (faiblesses) d’un<br />
produit. Tout produit a des limites, certains<br />
sont des défauts qu’il convient de corriger,<br />
d’autres sont des limites par exemples<br />
technologiques qu’il faut connaitre pour<br />
pouvoir vivre avec ●<br />
Propos recueillis<br />
par Olivier Guillon<br />
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Dossier<br />
Préface<br />
Les essais aggravés !<br />
Les « essais aggravés » ; cette notion est relativement récente en Europe. Le nom, luimême,<br />
n’est pas très « sexy » et pas assez explicite pour que chacun puisse s’y retrouver<br />
et savoir de quoi il retourne.<br />
Et pourtant :<br />
• Les « essais aggravés » concernent de nombreux secteurs de l’industrie<br />
• Les « essais aggravés » apportent une forte contribution tout au long du cycle de vie<br />
des produits (développement, production, maintenance)<br />
De nouvelles applications ont été imaginées en réponse à des problématiques de transferts<br />
ou à la qualification de sources de production de remplacement suite par exemple<br />
au récent séisme au Japon.<br />
Il demeure beaucoup de confusion autour des « essais aggravés ». Le but de ce numéro<br />
spécial « <strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> » est de dresser un point complet suivant cet ordre :<br />
• rappel sur ce que sont les « essais aggravés »<br />
• une Étude de cas « Déverminage des alimentations » évaluant les recommandations<br />
IPC 9592A<br />
• application industrielle des essais aggravés à l’électronique médicale<br />
Nous vous souhaitons une bonne lecture et vous invitons à nous rejoindre à l'ASTE<br />
pour partager ces travaux.<br />
Daniel Goulet<br />
DR<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 5
Dossier<br />
Définitions<br />
Les essais aggravés :<br />
Pourquoi, comment ?<br />
Introduction<br />
Pour élaborer ce numéro spécial, j’ai<br />
recherché ce qui avait été publié et ai<br />
redécouvert un article de mai 2002 dans<br />
la revue « <strong>Essais</strong> Industriels » de l’ASTE :<br />
« essais aggravés : faut il aller au-delà<br />
du réel ? »<br />
À l’époque, cette technique d’essais<br />
aggra vés en était juste à son introduction<br />
en Europe et nous étions nombreux à<br />
nous poser des questions du genre (je<br />
cite des extraits de l’article de 2002) :<br />
« Cela vaut-il vraiment le coup d’amener<br />
mon produit à la rupture dans des conditions<br />
qu’il ne rencontrera jamais au cours<br />
de sa vie ? ». Les réponses restaient assez<br />
évasives et les spécialistes avouaient :<br />
« le sujet est en pleine évolution, on n’a<br />
pas réponse à tout ».<br />
Comment dans ces conditions avoir envie<br />
d’essayer ? Aujourd’hui, nous n’avons<br />
toujours pas « réponse à tout », mais les<br />
presque dix années d’expérience nous ont<br />
fait énormément progresser dans la<br />
compréhension des « essais aggravés ». Ils<br />
ont été et continuent d’être utilisés tous<br />
les jours avec succès dans de nombreux<br />
secteurs. Il est également intéressant de<br />
noter que ceux qui faisaient figure de<br />
précurseurs dans les années 80 ou 90,<br />
les utilisent et les recommandent toujours<br />
aujourd’hui. Preuve que « ça marche »<br />
comme il avait été écrit dans l’article de<br />
mai 2002.<br />
Objectifs<br />
des essais aggravés<br />
Le but ultime est d’améliorer et d’atteindre<br />
plus rapidement la maturité d’un produit<br />
par découverte et correction de ses dé -<br />
fauts. Le terme « défauts » englobe les<br />
défauts (ou faiblesses) de conception et<br />
les défauts de jeunesse. Nous reviendrons<br />
ultérieurement sur ces notions de fai -<br />
blesses et défauts de jeunesse.<br />
Toute conception a ses limites. La pire<br />
situation est de ne pas les connaitre et de<br />
les découvrir au fil du temps chez les<br />
clients.<br />
Le but ici est de découvrir ces faiblesses<br />
au moment de la conception du produit,<br />
de se les expliquer et, si possible, de les<br />
corriger.<br />
Les défauts de jeunesse existent (tout<br />
comme chez l’homme !). Ces défauts ne<br />
sont pas liés à la définition du produit, mais<br />
à sa réalisation. Ils doivent être détectés<br />
et éliminés avant la livraison aux clients.<br />
Définition<br />
des <strong>Essais</strong> Aggravés<br />
« essais aggravés » est le terme qui a été<br />
choisi en traduction de l’appellation d’origine<br />
US : Highly Accelerated Tests. En fait,<br />
la vraie traduction aurait été : essais hautement<br />
accélérés. Pour simplifier, ils ont été<br />
appelés « essais aggravés ».<br />
Cette traduction approximative n’est pas<br />
sans incidences :<br />
• Le terme « essais aggravés » n’est pas<br />
très flatteur, ni vendeur. Aggraver les<br />
tests n’est pas « joli » et pourquoi un<br />
concepteur qui a déjà du mal à tenir ses<br />
spécifications, accepterait le principe<br />
d’aggraver ses essais ?<br />
• Le vocable « Highly Accelerated Tests »<br />
fait immédiatement penser aux « essais<br />
accélérés » et ajoute à la confusion entre<br />
les essais accélérés et les essais<br />
aggravés. Ces deux catégories d’essais<br />
(accélérés et aggravés) ont des objectifs<br />
clairement différents.<br />
<strong>Essais</strong> accélérés : Essai visant à prédire le<br />
comportement et/ou la durée de vie d’un<br />
produit dans ses conditions d’utilisation<br />
opérationnelle, en le soumettant à des<br />
contraintes plus sévères que les valeurs<br />
attendues au cours de son profil de vie…<br />
Ces essais font partie des ALT (pour Accelerated<br />
Life Tests)<br />
<strong>Essais</strong> aggravés : Essai dans lequel le<br />
produit ou certains de ses éléments constitutifs<br />
sont soumis à des contraintes d’environnement<br />
et/ou de fonctionnement<br />
augmentées de façon progressive à des<br />
valeurs bien supérieures aux valeurs spécifiées,<br />
et ce jusqu‘aux limites de fonctionnement<br />
et/ou de destruction du produit<br />
(source BNAe RG 00029).<br />
Pour rajouter un peu plus à cette confusion,<br />
la principale méthodologie d’origine<br />
US mettant en œuvre les <strong>Essais</strong> Aggravés<br />
s’appelle en réalité HALT pour Highly Accelerated<br />
Life Tests et non pas simplement<br />
HAT pour Highly Accelerated Tests.<br />
Ce « L » pour Life a été introduit par l’inventeur<br />
de la méthodologie, il laisse sousentendre<br />
que ce type d’essais a un lien<br />
avec la durée de vie du produit, alors qu’en<br />
fait, il n’en est rien.<br />
Attention donc<br />
aux interprétations !<br />
Impact des « essais aggravés »<br />
sur la conception<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 6
Dossier<br />
Impact des essais accélérés ALT<br />
Impact des essais aggravés<br />
sur les défauts de jeunesse<br />
Domaines d’application<br />
Lors de l’utilisation de ces méthodologies<br />
aux États-Unis dans les années 80, elles<br />
furent dans un premier temps appliquées<br />
sur des produits aéronautique, automobile<br />
ou informatique.<br />
Par la suite, tous les secteurs de l’électronique<br />
se sont portés candidats (certainement<br />
aussi sous l’impulsion des<br />
donneurs d’ordres et des consultants). On<br />
retrouve des applications en électronique<br />
grand public, en aéronautique, en informatique,<br />
dans l’automobile, le ferroviaire,<br />
le médical, les télécommunications, les<br />
sous ensembles et les composants…<br />
Ces techniques ont également prouvé leur<br />
efficacité sur des matériels électromécaniques<br />
: gyro, moteur, pompes, vannes,<br />
composants automobile, disk drive…<br />
Pourquoi réaliser<br />
des « essais aggravés » ?<br />
La principale utilisation concerne l’amélioration<br />
de la conception des produits.<br />
Les méthodes traditionnelles vérifient que<br />
ce qui a été conçu est conforme aux<br />
exigences.<br />
Les « essais aggravés » vont plus loin en<br />
recherchant la présence de faiblesses qui<br />
pourraient faire que le produit ne tient plus<br />
ses exigences.<br />
Un produit a été conçu, pour fonctionner<br />
correctement dans telles ou telles conditions<br />
; la qualification s’est bien déroulée…<br />
Mais en sera-t-il toujours de même sur les<br />
autres exemplaires réalisés ultérieurement<br />
avec la même définition ? N’y a-t-il pas une<br />
faiblesse de conception qui ferait que telle<br />
exigence ne soit plus remplie ?<br />
Une bonne campagne d’essais aggravés<br />
en conception permet de mettre en<br />
évidence ces faiblesses, de les analyser<br />
et, si nécessaire et si possible, de les<br />
corriger. La définition du produit y gagne<br />
en robustesse. Ces EA (<strong>Essais</strong> Aggravés)<br />
seront appelés HAT en conception (HAT<br />
pour Highly Acceterated Tests) dans la<br />
suite de cet article.<br />
La seconde utilisation des EA concerne<br />
la production et plus précisément l’élimination<br />
des défauts de jeunesse sur les<br />
matériels fabriqués. Cette opération d’élimination<br />
des défauts de jeunesse est habituellement<br />
réalisée par le déverminage (en<br />
anglais ESS pour Environmental Stress<br />
Screening).<br />
Le déverminage par essais aggravés est<br />
plus avantageux car plus efficace que le<br />
déverminage classique. Il sera appelé HA-<br />
ESS (pour Highly Accelerated Environmental<br />
Stress Screening) dans la suite de<br />
cet article.<br />
Une bonne connaissance de la puissance<br />
des essais aggravés par certains utilisateurs<br />
leur a permis de trouver un intérêt<br />
dans d’autres utilisations :<br />
• Pilotage de process par surveillance de<br />
paramètres clés<br />
• Recherche de défauts sur des produits<br />
en retour clients et sur lesquels les tests<br />
habituels n’ont pas permis la localisation<br />
et la compréhension des défauts<br />
(NFF pour No Fault Found)<br />
• Validation de nouvelles sources de fabrication<br />
dans le cadre de transferts (soit<br />
décidés pour des raisons économiques,<br />
soit subits comme à la suite du séisme<br />
au Japon en mars 2011)<br />
En fait, les essais aggravés font partie de<br />
la panoplie d’outils utilisables par les<br />
concepteurs et les industriels. Ils ne se<br />
substituent pas à ceux-ci, ils sont simplement<br />
plus efficaces pour certaines choses<br />
et vont plus loin que les outils traditionnels.<br />
Il convient d’en avoir bien assimilé le<br />
principe pour pouvoir les utiliser au mieux.<br />
Principe<br />
des essais aggravés<br />
Si on reprend la définition officielle des<br />
essais aggravés : « essai dans lequel le<br />
produit ou certains de ses éléments constitutifs<br />
sont soumis à des contraintes d’environnement<br />
et/ou de fonctionnement<br />
augmentées de façon progressive à des<br />
valeurs bien supérieures aux valeurs spécifiées,<br />
et ce jusqu’aux limites de fonctionnement<br />
et/ou de destruction du produit »<br />
(source BNAe RG 00029).<br />
Le produit doit être soumis à des contraintes<br />
augmentées de façon progressive jusqu’à<br />
ce que quelque chose d’anormal apparaisse<br />
(limite de fonctionnement ou de<br />
destruction).<br />
En 2004, j’ai imaginé cette suite d’images<br />
avec une chaîne pour illustrer le principe<br />
global des essais aggravés :<br />
La chaîne représente un produit réalisé<br />
par assemblage de composants (illustrés<br />
par les maillons).<br />
La contrainte, de type mécanique, est<br />
représentée par la traction exercée sur la<br />
chaîne.<br />
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Dossier<br />
Le produit doit normalement fonctionner<br />
sous certaines contraintes. Il s’agit de ses<br />
marges de conception qui permettent au<br />
produit de fonctionner au-delà et, mal -<br />
heureusement, des faiblesses qui le limitent.<br />
D’où l’importance de connaître<br />
ses faiblesses.<br />
Tous les constituants du produit (les<br />
maillons de la chaîne de notre exemple)<br />
n’ont pas la même robustesse : certains<br />
sont plus faibles que d’autres et ne vont<br />
pas résister de la même manière lors de<br />
l’augmentation de la contrainte.<br />
Les essais aggravés (augmentation pro -<br />
gressive de la traction dans notre exem -<br />
ple) vont permettre de faire apparaître<br />
ces faiblesses.<br />
Les contraintes à appliquer pour réaliser<br />
des essais aggravés doivent être pertinentes<br />
(en type et en niveau) vis-à-vis du produit. Si<br />
dans le cas de la chaîne la traction semblait<br />
pertinente, pour des produits électroniques,<br />
les contraintes sont généralement utilisées<br />
au minimum de la température, des vibrations,<br />
de la tension d’alimentation, de la<br />
charge et quelques fois au minimum de la<br />
fréquence des signaux.<br />
Les essais aggravés permettent de mettre<br />
en évidence deux types de faiblesses :<br />
• Défauts de conception : certains mail -<br />
lons de la chaîne sont beaucoup plus<br />
fins que les autres et ce n’est pas justifié,<br />
il s’agit d’erreurs de conception. Quel -<br />
ques exemples sur des produits : mau -<br />
vais choix ou dimensionnement de<br />
composant, de technologie, de process…<br />
C’est la conception qui amène ces<br />
défauts qui peuvent par la suite se retrouver<br />
dans tous les produits fabriqués<br />
selon cette définition. Ces défauts sont<br />
mis en évidence lors de la campagne<br />
d’essais aggravés HAT en conception.<br />
• Défaut de jeunesse : le maillon est tout<br />
aussi gros que les autres mais il pré -<br />
sente un défaut de réalisation ou a été<br />
endommagé par le process. Quelques<br />
exemples sur des produits : composant<br />
hors spécification, en limite ou fragilisé,<br />
défaut de process de réalisation, câblage<br />
abimé…C’est la réalisation de ce produit<br />
particulier qui a amené le défaut. Ces<br />
défauts sont mis en évidence par l’opération<br />
de déverminage par <strong>Essais</strong><br />
Aggravés HA-ESS.<br />
Le HAT en conception<br />
Le principe :<br />
• Rechercher les faiblesses par l’application<br />
de contraintes augmentées de façon<br />
progressive<br />
• Analyse des pannes<br />
• Actions correctives<br />
• Poursuivre la démarche jusqu’à l’obtention<br />
de limites de fonctionnelles<br />
jugées satisfaisantes.<br />
C’est une démarche itérative qui ne se<br />
limite pas à vérifier que le produit « tient »<br />
ses exigences mais va beaucoup plus loin.<br />
Et c’est là « une difficulté culturelle » pour<br />
faire admettre le HAT en conception. Il ne<br />
s’agit pas de faire des essais permettant<br />
de vérifier le bon fonctionnement d’un<br />
produit (ce qui est fait par les essais « qualification<br />
» et « Design Verification Tests)<br />
mais de rechercher les faiblesses potentielles<br />
(ce qui pourrait faire que le même<br />
produit ne fonctionne plus parce que trop<br />
sensible à un paramètre par exemple).<br />
Le but de ces essais est de trouver ces<br />
faiblesses. Un industriel américain, déjà<br />
utilisateur des essais aggravés dans les<br />
années 80, a en 2005 rebaptisé ces essais<br />
HADT (Highly Accelerated Discovery Tests :<br />
EA) pour découvrir les faiblesses.<br />
Les résultats<br />
• La découverte, très tôt, des faiblesses<br />
de conception, à un moment où la cor -<br />
rection ne s’avère pas encore onéreuse.<br />
Le concepteur reste totalement maître<br />
de l’analyse et de la décision de corriger<br />
(ou non), mais au moins, il a connaissance<br />
de ces faiblesses.<br />
• Pour les faiblesses corrigées et donc<br />
éliminées, la conception s’en trouve<br />
renforcée.<br />
• Constitution d’une base de données<br />
avec pour chaque produit les limites<br />
acceptables par type de contraintes. Ceci<br />
peut ensuite être utilisé pour comparer<br />
les produits entre eux, pour vérifier l’évolution<br />
de la robustesse dans le temps<br />
sur un même type de produit ou des<br />
produits similaires, ou simplement pour<br />
définir les contraintes à appliquer lors<br />
du déverminage en production.<br />
Déverminage HA-ESS<br />
en production<br />
Certains défauts de jeunesse ont besoin<br />
de facteurs particuliers pour se révéler. Il<br />
s’agit des défauts « latents » qui pourraient<br />
devenir des défauts réels et « patents »<br />
chez le client après quelques semaines<br />
d’utilisation. Le déverminage consiste à<br />
appliquer un stress défini sur tous les<br />
produits fabriqués de façon à transformer<br />
les défauts latents en défauts patents<br />
(réels) détectables avant livraison au client.<br />
Les défauts de jeunesse latents sont précipités<br />
et viennent s’ajouter aux défauts<br />
réels qui sont détectés en fin de fabrication<br />
et avant toute livraison aux clients.<br />
Des études et des plans d’expérience ont<br />
montré que le déverminage par essais<br />
aggravés était plus efficace que le déverminage<br />
traditionnel.<br />
Un extrait du Guide de l’ASTE de 2006<br />
explique en effet que, sous l’effet des<br />
contraintes appliquées, les éléments les<br />
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Dossier<br />
plus faibles seront fortement stressés,<br />
allant ainsi jusqu’à transformer ces défauts<br />
latents en défauts patents.<br />
La gaussienne de droite représente la<br />
distribution des produits « sains » et la<br />
gaussienne de gauche (beaucoup plus<br />
petite), représente la distribution des<br />
produits avec défauts latents.<br />
Malheureusement, les niveaux de contraintes<br />
appliquées dans un déverminage classique<br />
ne permettent pas toujours de précipiter<br />
les défauts latents. Il existe statistiquement<br />
une partie représentée par la queue<br />
de la petite gaussienne de gauche qui ne<br />
sera pas précipitée par ce déverminage.<br />
Avec un déverminage par essais aggravés<br />
(HA-ESS), le principe est le même, mais le<br />
fait que les contraintes appliquées sont<br />
plus fortes, la petite Gaussienne de gauche<br />
va se déplacer beaucoup plus, illustrant<br />
ainsi le fait que les défauts latents seront<br />
précipités. Ceci n’est faisable que si les<br />
essais aggravés ont été réalisés en conception<br />
et que les limites acceptables par le<br />
produit ont été déterminées.<br />
Des règles empiriques (voir Guide ASTE)<br />
permettent de définir un profil de déverminage<br />
à partir des résultats du HAT en<br />
conception.<br />
Il faut ensuite valider ce profil sur les deux<br />
aspects :<br />
• Vérification du non endommagement<br />
(voir si la gaussienne de droite ne s’est<br />
pas trop déplacée réduisant ainsi la<br />
durée de vie du produit)<br />
• Vérification de l’efficacité du déverminage<br />
(voir si les défauts latents sont bien<br />
précipités)<br />
Ces étapes sont incontournables. Il est<br />
possible de ne faire que le HAT en conception<br />
si on cherche à rendre un produit<br />
robuste. En revanche, pour pouvoir faire<br />
du déverminage HA-ESS, il faut avoir<br />
réalisé le HAT en conception suivi de la<br />
validation du profil par le POS.<br />
Conclusions<br />
Que retenir de tout cela ?<br />
- Les essais aggravés font désormais partie<br />
des outils mis en œuvre de façon industrielle<br />
tant en conception qu’en fabrication<br />
de produits<br />
- Si, au départ, leur application concernait<br />
principalement l’électronique soumise à<br />
contraintes, maintenant tous les secteurs<br />
l’utilisent, y compris pour des produits qui<br />
ne verront jamais de contraintes<br />
- Pour bien mener des essais aggravés, il<br />
faut en avoir compris la philosophie et<br />
saisi le fil conducteur pour leur application<br />
Nous n’en sommes qu’au début de leur<br />
utilisation en Europe et il est aisé d’imaginer<br />
l’avenir quand on voit l’évolution qu’il<br />
y a eu aux États-Unis sur ce sujet ces<br />
quinze dernières années. Plus nous serons<br />
nombreux à les mettre en œuvre, plus<br />
nous pourrons partager cette expérience<br />
fabuleuse ●<br />
Daniel GOULET<br />
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Dossier<br />
Décriptage<br />
Déverminage des alimentations :<br />
étude de cas évaluant<br />
les recommandations IPC 9592A<br />
Résumé et conclusions<br />
En 2010, l’IPC 9592A a publié Paramètres<br />
de performance pour les dispositifs de<br />
conversion de puissance. La norme inclut<br />
les descriptions HASS (Highly Accelerated<br />
Stress Screenning) et HASA (Highly Accelerated<br />
Stress Audits) pour le déverminage<br />
des alimentations (dispositifs de conversion<br />
de puissance). La norme décrit le<br />
HASS et le HASA comme plus efficaces que<br />
le déverminage.<br />
Un cas d’étude comparant l’efficacité d’un<br />
déverminage avec un déverminage utilisant<br />
les essais aggravés HASA a démontré<br />
une efficacité plus grande du test HASA.<br />
Cette étude, mise en œuvre pour une<br />
période d’un an par un fabricant d’alimentations<br />
en grande quantité, a déterminé<br />
que HASA effectué après un processus<br />
de déverminage traditionnel (Burn-in) a<br />
saisi des défaillances que le processus de<br />
déverminage traditionnel n’a pas été<br />
capable de découvrir. Le taux de défauts<br />
des alimentations en déverminage classique<br />
était de 0,002% tandis qu’il était de<br />
1,25% avec le déverminage par HASA. Un<br />
impact économique fort a été noté sur les<br />
coûts de garantie d’un tel volume d’alimentations.<br />
En effet, aucun défaut n’a été<br />
Description HALT<br />
IPC 9592<br />
Description de base<br />
détecté sur les alimentations livrées après<br />
HASA tandis que les taux de défauts<br />
étaient de 0,15% sur les alimentations<br />
livrées après un déverminage classique.<br />
L’étude conclut que les recommandations<br />
de l’IPC 9592A pour l’utilisation du HASS<br />
ou du HASA dans la fabrication des alimentations<br />
sont bien fondées, et que leur supériorité<br />
a été démontrée pour réduire le taux<br />
de défauts après livraison au client.<br />
1 - Historique de l’IPC<br />
et de l’IPC-9592A<br />
L’institut pour les circuits imprimés (Institute<br />
for Printed Circuit) a été fondé en<br />
1957 [1]. Son centre d’intérêt s’étant<br />
déplacé et élargi au fil des années, l’organisation<br />
a changé son nom tout simplement<br />
par IPC. La mission de l’IPC est de<br />
représenter toutes les facettes de l’industrie,<br />
y compris la conception, la fabrication<br />
et l’assemblage électronique des<br />
circuits imprimés. Il s’agit d’une organisation<br />
gérée par ses membres. Elle est une<br />
source principale pour les normes de l’industrie,<br />
la formation, la recherche de<br />
marché et d’une manière plus générale un<br />
support de méthode.<br />
En 1995, l’IPC a adopté des « principes de<br />
standardisation » comme guide de base<br />
IPC 9592A<br />
Extension à la description<br />
des processus<br />
HALT requis ? Non Oui<br />
Description HASS<br />
HASS comparé au<br />
deverminage (Burn-In) ?<br />
Description de base<br />
Non<br />
Extension à la description des<br />
processus<br />
Oui – Supérieur au déverminage<br />
(Burn-In)<br />
HASS recommandé? Non Oui<br />
Tableau 1 : Évolutions dans les recommandations entre IPC-9592 et 9592 A<br />
Mots-clés<br />
Déverminage, Burn-In, ESS, HALT, HASA,<br />
HASS, <strong>Essais</strong> Aggravés, Highly Accelerated<br />
Life Test, Highly Accelerated Stress Audit,<br />
Highly Accelerated Stress Screen, IPC<br />
[1]. Les normes et les publications IPC sont<br />
conçues pour servir l’intérêt général en<br />
éliminant les malentendus entre les fabricants<br />
et les acheteurs, facilitant l’interchangeabilité<br />
et l’amélioration des<br />
produits, ainsi qu’une assistance pour<br />
l’acheteur dans le choix et l’obtention du<br />
produit approprié pour un besoin particulier<br />
avec un délai minimum. Ces normes<br />
et publications ne sont pas prévues pour<br />
interdire à des membres ou non membres<br />
de l’IPC la fabrication ou de la vente de<br />
produits non conformes à telles normes<br />
ou telles publications. En outre l’utilisation<br />
de ces normes n’est pas limitée aux<br />
membres de l’IPC mais peut être volontairement<br />
utilisée par toute organisation<br />
interne ou internationale.<br />
1.1 - IPC-9592/9592A<br />
En 2008, l’IPC a publié IPC-9592, Paramètres<br />
de performance pour les alimentations<br />
[2]. Le but de cette norme étant<br />
d’harmoniser les exigences des fournisseurs<br />
pour la conception, la qualification<br />
et les pratiques des tests en production.<br />
Elle comprend des directives pour la<br />
conception de la fiabilité, les essais de<br />
conception et qualification, les processus<br />
de qualité et les tests de conformité<br />
de fabrication.<br />
La section Tests de conception et qualification<br />
comprend les spécifications pour<br />
les essais HALT, et la section <strong>Essais</strong> de<br />
conformité de fabrication comprend les<br />
spécifications pour les essais HASS, HASA<br />
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Dossier<br />
Figure 2 : Un écran HASS typique<br />
Figure 1 : Processus itératif HALT<br />
et le déverminage par Burn-In. La norme<br />
9592 définit ces standards pour les<br />
alimentations regroupant des modules<br />
AC/DC et DC/DC, des convertisseurs et<br />
assemblages de cartes imprimées.<br />
En 2010, l’IPC 9592 a été revue et émise<br />
sous 9592A [3]. Maintenant, la description<br />
HALT est considérablement élargie,<br />
en incluant davantage de détails sur sa<br />
mise en œuvre. Ces modifications viennent<br />
d’un désir de clarifier et spécifier un<br />
processus qui n’était pas bien défini dans<br />
l’industrie. Elles définissent aussi le<br />
processus HASS. La révision A inclut une<br />
exigence pour HALT et une recommandation<br />
pour HASS.<br />
1.2 - HALT, HASS et HASA<br />
Définitions<br />
Bien que ces méthodes de test soient utilisées<br />
depuis la fin des années 90, il reste<br />
des confusions et des irrégularités occasionnelles<br />
dans la définition de ces tests.<br />
L’IPC-9592A a défini ces méthodes dans<br />
les sections 5.2.3 et 7.3.2.<br />
Ces sections reflètent les définitions les<br />
plus généralement admises et sont récapitulées<br />
ci-dessous.<br />
HALT (Highly Accelerated Life Test) est un<br />
processus itératif. Il utilise une approche<br />
par étapes de stress afin de soumettre une<br />
unité sous test (UUT) à des contraintes<br />
thermiques et de vibrations de types et de<br />
niveaux supérieurs à ce qu’elle peut subir<br />
dans une utilisation réelle, mais qui induisent<br />
rapidement des modes de défail -<br />
lances, permettant de les détecter et de<br />
les corriger (Figure 1). Les stress appliqués<br />
comprennent des essais thermiques<br />
extrêmes, des pentes de rampes thermiques<br />
extrêmes, de vibrations 6 degrés<br />
de liberté par chocs répétitifs (DOF RS) et<br />
des combinaisons de ces stress. En outre,<br />
des stress spécifiques au produit sont<br />
utilisés lorsque c’est possible. Quand un<br />
mode de défaillances est détecté, il est<br />
documenté ; ensuite, une action est enga -<br />
gée ou un travail est effectué afin de<br />
pouvoir augmenter davantage le stress.<br />
Indépendamment des caractéristiques de<br />
l’unité, chaque contrainte est accrue<br />
jusqu’à ce qu’une défaillance se produise,<br />
jusqu’aux limites de stress de la chambre<br />
de tests ou jusqu’à l’atteinte de niveaux<br />
tels que toute action corrective ne serait<br />
pas économiquement ou technologiquement<br />
faisable. Cette dernière condition est<br />
désignée sous le nom de « limite fondamentale<br />
de la technologie ». Les essais<br />
HALT sont effectués sur un nouveau<br />
produit durant le processus de conception<br />
; mais ils peuvent aussi être employés<br />
pour évaluer les évolutions d’un produit,<br />
surveiller une production par échantillonnage<br />
et répétition de HALT, ou pour sur -<br />
veiller la qualité de composants ou de sous<br />
ensembles entrants. Il est important de<br />
noter qu’il n’y a aucune limite préétablie<br />
qui doit être atteinte dans les essais HALT.<br />
Ce n’est pas un test de type « GO / NOGO ».<br />
Il s’agit plutôt d’un outil de conception permettant<br />
de révéler des faiblesses possibles dans<br />
un produit de sorte qu’elles puissent être<br />
identifiées et corrigées. L’annexe D de 9592A<br />
entre plus dans les détails sur le but et le<br />
processus de HALT, ainsi que l’équipement<br />
requis pour effectuer les essais.<br />
HASS (Highly Accelerated Stress Screen)<br />
est un déverminage en production (utilisant<br />
les essais aggravés) et appliqué sur<br />
100% des unités avant livraison (Figure 2).<br />
HASS utilise les mêmes types de tests que<br />
ceux utilisés dans le HALT, mais à des<br />
niveaux moindres, de sorte que l’UUT<br />
n’éprouve pas d’usure significative ou de<br />
réduction de vie. Le but principal des<br />
essais HASS est de vérifier continuellement<br />
l’absence de défauts de jeunesse<br />
qui auraient été introduits au produit<br />
pendant la production ou par des évolutions<br />
dans la conception, dans le pro -<br />
cessus ou les composants. Par exemple,<br />
l’évolution de composants (connu ou<br />
inconnu du fabricant), le renouvellement<br />
d’opérateur effectuant les étapes ma -<br />
nuelles, la qualité inférieure des cartes<br />
imprimées brutes ou encore un écran mal<br />
connecté dans une ligne de composants<br />
montés en surface (CMS) peuvent induire<br />
des faiblesses dans le produit qui ne sont<br />
pas détectés par les tests In Circuit Tests<br />
(ICT). HASA (Highly Accelerated Stress<br />
Audit) est identique à HASS excepté qu’il<br />
est effectué sur un échantillon de la<br />
production totale.<br />
1.3 - HASS et HASA dans 9592A<br />
Comparée au standard d’origine 9592,<br />
la norme 9592A décrit le HASS et le recommande<br />
comme étant plus efficace que le<br />
déverminage (Burn-in). Elle déclare également<br />
que le fournisseur peut choisir entre<br />
les essais HASS et le déverminage. Dans<br />
la norme, la section 7.3.2 définit HASS et<br />
HASA alors que la section D.2 de l’appendice<br />
D élargit la description et discute le<br />
processus de la mise en application des<br />
essais HASS.<br />
Les vibrations et les limites thermiques qui<br />
sont employées dans HASS sont basées<br />
sur les limites opérationnelles et de<br />
destruction identifiées dans HALT. Dans<br />
le but de définir ces limites, HALT doit être<br />
effectué avant HASS.<br />
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Dossier<br />
Bien que les stress utilisés dans HASS<br />
soient réduits par rapport aux limites trouvées<br />
dans HALT, ils sont toujours situés<br />
au-delà des spécifications et de la gamme<br />
de tolérances conçues pour le produit. Afin<br />
de s’assurer que le produit n’éprouve pas<br />
de faiblesse significative pendant le déverminage,<br />
tout en étant toujours soumis à<br />
une contrainte suffisante pour précipiter<br />
les défauts de jeunesse, une validation du<br />
profil de déverminage doit être effectuée<br />
avant toute application du déverminage<br />
en production. Il s’agit du POS (Proof Of<br />
Screen) qui comporte deux parties : non<br />
endommagement (LIFE) et efficacité.<br />
Dans la partie non endommagement, un<br />
profil de déverminage établi à partir des<br />
limites HALT est effectué 20, 50 fois ou<br />
plus sur un échantillon de produit. Après<br />
ces déverminages réitérés, les unités sont<br />
testées et doivent passer un test de qualification<br />
suffisant pour assurer que les<br />
unités sous test ne sont pas endommagées<br />
par le déverminage appliqué. Ceci<br />
démontre que pas plus de 1/20 e (ou 1/50 e<br />
selon le nombre de passages effectués)<br />
de la vie du produit est enlevé dans un<br />
seul passage à travers Screen. La norme<br />
9592A préconise qu’au moins 10 cycles<br />
du profil de déverminage proposé doivent<br />
être effectués.<br />
Dans la partie Efficacité de POS, les unités<br />
sous test, qui ont ou sont suspectées<br />
d’avoir des défauts non détectés par un<br />
test dans une ligne de production normale,<br />
sont soumises au déverminage. Ces<br />
défauts de jeunesse doivent être révélés<br />
par le déverminage pour qu’il prouve son<br />
efficacité. Le taux de défaut, l’instant d’apparition<br />
des défauts et les informations de<br />
l’analyse de défauts de ces unités sous<br />
test sont évalués. Sur la base des résultats<br />
de ces deux parties de POS, le profil<br />
de déverminage est mis en application ou<br />
modifié (et testé de nouveau autant de fois<br />
que nécessaire jusqu’à ce que le profil soit<br />
efficace et sûr).<br />
La mise en œuvre de HASS dans un environnement<br />
de production nécessite un<br />
équipement de test spécifique. La norme<br />
dit que les essais « doivent être effectués<br />
dans des chambres industrielles à la<br />
norme HALT/HASS capables de soumettre<br />
l’unité sous test à des variations de température<br />
d’au moins 30°C/minute combinés<br />
avec des chocs répétitifs (RS) ».<br />
Un élément principal de l’équipement<br />
requis pour HASS /HASA est l’installation.<br />
Une description de la conception et de la<br />
validation de l’installation HASS est endehors<br />
du cadre de cet article et, de même,<br />
au-delà de la norme 9592A. La norme<br />
énonce simplement que « l’outillage<br />
(support) HASS/HASA doit être conçu et<br />
fabriqué pour supporter le flux des essais<br />
du produit et fournir la transmissibilité<br />
appropriée des vibrations, l’uniformité thermique<br />
et un taux de changement thermique<br />
équilibrés ».<br />
La description succincte de la conception<br />
et qualification de l’outillage HASS dans la<br />
partie HASS/HASA de la norme 9592A est<br />
nécessaire. La section « Objectif » de la<br />
section D.2 énonce : « Ce document est<br />
fait pour servir de guide et de référence... »<br />
La norme étant uniquement une directive<br />
générale, les fournisseurs doivent générer<br />
leur propre profil de déverminage sur la<br />
base des caractéristiques physiques et des<br />
performances actuelles de leurs produits.<br />
En raison des grandes différences existantes<br />
entre les blocs alimentation, il est<br />
impossible de fournir une procédure et un<br />
outillage spécifiques HASS/HASA fonctionnant<br />
dans tous les cas. Comme c’est<br />
le cas dans toute industrie, la mise en<br />
œuvre de HASS/HASA sur les alimentations<br />
doit être soigneusement pensée avec<br />
une considération appropriée compte tenu<br />
des caractéristiques particulières du<br />
produit spécifique devant être testé.<br />
1.4 - Passer de HASS à HASA<br />
Le passage de HASS à HASA peut fournir<br />
une économie significative au fabricant<br />
d’alimentations. Toutefois, ce passage doit<br />
être fait avec discernement. La norme<br />
9592A énonce que HASA peut être effectué<br />
uniquement après que 6000 unités ont été<br />
déverminées en HASS et que le taux de<br />
défauts internes est en-dessous des limites<br />
spécifiques, s’étendant de 250 ppm à<br />
1500 ppm selon la puissance et la<br />
complexité des alimentations. Les taux<br />
d’échantillonnage sont définis à 5% de la<br />
production totale, jusqu’à un maximum de<br />
100 unités par semaine.<br />
Après être passé à HASA, il est particulièrement<br />
important de répondre rapidement et<br />
efficacement à tous les défauts trouvés.<br />
L’analyse de la cause racine et l’action<br />
corrective doivent être conduites immédiatement<br />
afin d’aider à atténuer le risque inhérent<br />
au passage à un plan d’échantillonnage.<br />
2 - Mise en œuvre du HASA<br />
chez un fabricant<br />
de grandes quantités<br />
d’alimentations<br />
En 2005, un grand fournisseur national<br />
d’équipement informatique a pris la décision<br />
d’implanter le HASA sur le site de son<br />
fabricant d’alimentations (les noms du<br />
fabricant d’alimentations et de son client<br />
ne sont pas cités à leurs demandes). Le<br />
processus suivi et les résultats obtenus<br />
sont examinés ici. Le client a initialisé le<br />
HASA en réponse aux écarts sur le coût de<br />
garantie. Le client a créé un plan de travail<br />
(SOW) complet définissant comment HALT<br />
et HASA devaient être effectués. Il a en -<br />
suite demandé ces tâches au fabricant<br />
d’alimentations. Le fabricant des alimentations<br />
a effectué les essais HALT dans<br />
son propre établissement. Les résultats<br />
ont été examinés par le client qui a ensuite<br />
développé le profil de déverminage. Le<br />
plan de travail (SOW) exigeait une validation<br />
(POS) qui a été menée par le fabricant<br />
d’alimentations.<br />
Comme précisé dans la norme 9592A, l’implantation<br />
du HASA nécessite plus qu’un<br />
simple changement dans le processus de<br />
production ESS. La réaction du fabricant<br />
face aux défauts doit aussi changer.<br />
L’intérêt primordial du HASA est que le<br />
déverminage n’est appliqué qu’à un petit<br />
échantillon des produits. Cet avantage<br />
impose la condition que tous les défauts<br />
trouvés doivent trouver immédiatement<br />
une réponse. Quelques défauts lors des<br />
tests HASA peuvent être indicateurs de<br />
variabilité dans le processus ou dans l’approvisionnement<br />
des composants qui pourraient<br />
avoir comme conséquence des<br />
perturbations (dans la production ou chez<br />
le client) beaucoup plus importantes que<br />
pour un nombre de défauts similaires avec<br />
des tests in-circuit (ICT) ou un déverminage<br />
à 100%. Dans l’étude, l’engagement du<br />
fabricant à cette réactivité aux défauts a<br />
été clair et confirmé par les informations<br />
de défauts partagées.<br />
Sur plusieurs points, la mise en œuvre du<br />
HASA sur ce site est différente de ce qui<br />
est décrit dans l’IPC. Il y a deux raisons<br />
principales pour ces écarts. Tout d’abord,<br />
ce HASA est mis en œuvre sur un produit<br />
mature. La plupart des évolutions de<br />
conception, qui sont mises en application<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 5 2
Dossier<br />
tôt dans la vie du produit, avaient été effectués<br />
depuis longtemps. Ensuite, l’alimentation<br />
est dans une production de volume<br />
– approximativement – de 150 000 unités<br />
par mois. Des modifications ont été effectuées<br />
pour tenir compte de ce volume sans<br />
avoir d’impact sur les niveaux de départ<br />
pour la température et les vibrations.<br />
Avec un tel volume de production, com -<br />
mencer avec un HASS à 100% était impossible.<br />
La décision a donc été prise d’aller<br />
directement au prélèvement. Initialement,<br />
le niveau d’échantillonnage était de 10%.<br />
Le SOW définissait des niveaux d’échantillonnage<br />
sur la base des niveaux de<br />
qualité acceptable (AQL). Les données pour<br />
cette étude ont été collectées à partir de<br />
cet instant. Lorsque les données pour cette<br />
étude ont été collectées, le taux d’échantillon<br />
avait été réduit à 210 ppm.<br />
Enfin, une différence importante dans cette<br />
implémentation particulière du HASA était<br />
la décision prise par le client de conserver<br />
le déverminage (100%, Burn-In 2 heures<br />
à température haute 45°C) utilisé avant<br />
la mise en œuvre du HASA. Ceci était dû<br />
à un problème de contamination du stock<br />
de pièces avec des pièces contrefaites. Le<br />
déverminage à 100% était utilisé comme<br />
une « assurance » contre ce risque<br />
(Figure 3).<br />
2.1 - Répartition des défauts<br />
avec HASA et le déverminage<br />
C’est cette décision qui a fournit une opportunité<br />
unique pour comparer le taux de<br />
Taux de défaut<br />
total en usine<br />
0,69%,<br />
12 386 unités<br />
Volume de production annuel – 1,8 millions d’unités<br />
Taux de défaut<br />
en déverminage<br />
0,002%,<br />
36 unités<br />
défauts constaté dans le déverminage et<br />
celui vu dans le HASA. Les informations de<br />
défauts ont été collectées à partir de test<br />
de production, de déverminage, d’HASA et<br />
de retours clients pendant la première<br />
année après que le HASA a été mis en<br />
application. Dans tous les cas, les défauts<br />
et les retours sous garantie sont présumés<br />
être le résultat de vrais défauts plutôt que<br />
le résultat de mauvaise utilisation ou<br />
mauvaise identification (NDF). Le tableau 2<br />
résume ces données.<br />
Il ressort trois points intéressants dans ces<br />
données. Le premier, le taux de défauts<br />
de 20 ppm en déverminage à 100% (Voir<br />
Tableau 2) indique que « l’assurance »<br />
fournie par ce déverminage n’est pas<br />
Taux<br />
d‘échantillonnage<br />
HASA<br />
0,021%,<br />
3 840 unités<br />
Taux de défaut<br />
en HASA<br />
1,25%,<br />
48 unités<br />
Tableau 2 – Données internes des taux de défauts de la première année de production<br />
Taux de Retour<br />
RMA<br />
0,15%,<br />
2 700 unités<br />
Taux de retour pour<br />
les unités passées<br />
uniquement<br />
en déverminage<br />
Taux de retour pour<br />
les unités passées<br />
par le déverminage<br />
et le HASA<br />
2 700 unités 0 unité<br />
Tableau 3 : Données des taux de retour (rma) de la première année de production<br />
nécessaire. L’effet sur le taux de retour de<br />
la capture des 36 unités en défaut est<br />
négligeable. Actuellement le fabricant d’alimentations<br />
travaille avec le client pour<br />
justifier l’élimination du déverminage.<br />
Le second point est le taux de défauts<br />
comparativement élevé sur l’échantillon<br />
qui a subi le HASA (tableau 2). 1,25% de<br />
3840 unités de l’échantillonnage présentent<br />
un défaut. Ce taux de défauts est<br />
contrasté avec ceux relativement bas<br />
observés soit en usine (0,69%), soit dans<br />
les retours (0,15%) (voir tableau 3). On<br />
comprend alors pourquoi l’IPC-9592A<br />
recommande HASS / HASA au-delà du<br />
déverminage. Les stress de HASA précipitent<br />
n’importe quel mode de défaut qui<br />
devient ainsi détectable, et donc corrigeable,<br />
avant qu’il ne devienne endémique<br />
dans l’ensemble des produits.<br />
Figure 3 : Diagramme du flux de production avec un déverminage à 100%<br />
suivi par HASA<br />
Ces chiffres montrent également de<br />
manière claire que le fabricant répondait<br />
uniformément à n’importe quel mode de<br />
défaut identifié dans HASA et les éliminait.<br />
Si HASA n’avait pas été mis en place, ou<br />
si le fabricant n’avait pas répondu de<br />
manière convenable aux modes de<br />
défauts, il est raisonnable de penser que<br />
les modes de défauts identifiés ici seraient<br />
restés non corrigés et auraient été retrouvés<br />
chez le client (ils s’y étaient déjà retrouvés<br />
à travers le déverminage). Car le<br />
résultat montre un taux de défauts sur site<br />
approchant les 1,25% vu dans HASA –<br />
proche de dix fois le taux de défauts<br />
habituel sur site. Les taux de défauts<br />
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 5 3
Dossier<br />
insignifiant dans le déverminage à 100%<br />
confirment aussi ce point. Ils indiquent que<br />
toutes perturbations qui auraient pu être<br />
détectées en défaut par le déverminage<br />
ont été identifiées par HASA et corrigées<br />
par le fabricant avant qu’elles n’aient<br />
atteint le seuil de visibilité du déverminage.<br />
Durant cette évaluation d’une année, les<br />
numéros de série des alimentations fabriquées<br />
ont été corrélés avec le type de<br />
déverminage appliqué et les défauts trou -<br />
vés après livraison client.<br />
La dernière remarque importante concernant<br />
ces données est qu’aucune des<br />
alimentations ayant passé le HASA n’a eu<br />
de défaut chez le client dans la première<br />
année (tableau 3). Tous les retours clients<br />
concernaient des alimentations qui n’avaient<br />
pas subi le HASA.<br />
Figure 4 – Expérience afin d’évaluer l’efficacité de HASA par rapport au déverminage<br />
C’est une évidence claire que les alimentations<br />
qui ont présenté des défauts chez<br />
le client n’auraient jamais été livrées si<br />
elles avaient d’abord été soumises au<br />
HASS /HASA. La rentabilité (ROI) du HASS<br />
sur des produits à volume de production<br />
moindre ou à coût élevé est évidente.<br />
3 - Conclusions<br />
et étapes suivantes<br />
Les données de taux de défauts du fabricant<br />
d’alimentations prouvent clairement<br />
que la recommandation pour HASA de<br />
l’IPC9592A est bien fondée. Elle accentue<br />
l’importance de la réactivité face aux<br />
défauts trouvés en HASA. Dans cet exem -<br />
ple le processus HASA s’est avéré être plus<br />
efficace que le déverminage seul pour<br />
réduire les taux de retour clients.<br />
Ce cas d’étude décrit les résultats d’un<br />
processus HASA mature sur une conception<br />
mature. L’absence de connaissance<br />
des taux de défauts avant la mise en place<br />
du HASA rend impossible un calcul précis<br />
des effets réels de l’ajout du HASA dans le<br />
flux de production. Pour comprendre plus<br />
clairement l’efficacité comparative de HASA<br />
et du déverminage, un cas d’étude est en<br />
cours. Il compare sur une conception<br />
nouvelle d’alimentation les taux de défauts<br />
mesurés lorsque le HASA est effectué soit<br />
avant, soit après le déverminage.<br />
Comme le montre le diagramme de flux en<br />
figure 5, un échantillon d’alimentations<br />
sera extrait de la production avant le déverminage<br />
et envoyé au HASA. Les alimentations<br />
ayant réussi ce HASS retourneront<br />
au flux de production pour aller au déverminage.<br />
Un autre échantillon sera extrait<br />
de la production après le déverminage et<br />
envoyé au même HASA, après quoi les<br />
unités ayant réussi l’essai seront remis<br />
dans le flux de production. Tous les défauts<br />
trouvés dans les prélèvements seront<br />
ensuite soumis à une analyse de défaut.<br />
Les résultats de cette étude croisée seront<br />
publiés dans un futur document ●<br />
Neill Doertenbach,<br />
Senior Applications Engineer,<br />
Qualmark Corporation<br />
Bibliographie<br />
Neill Doertenbach<br />
Senior Applications Engineer Qualmark Corporation 10390 East 48th Avenue Denver, CO<br />
80238 USA<br />
e-mail : ndoertenbach@qualmark.com<br />
Neill Doertenbach détient un diplôme en génie électrique de CSU à Fort-Collins, CO. Il a travaillé<br />
pendant 14 ans dans l'industrie HALT et HASS. Son champ expérience inclut la conception<br />
de matériel numérique, logiciel et assurance qualité. Avant Qualmark, Neill Doertenbach<br />
était consultant indépendant en technique de vente et de marketing international, fournissant<br />
des services d’ingénierie HALT et HASS, des formations d’application client, des conférences<br />
web, des supports de formation. Il a écrit et présenté des documents au niveau international<br />
sur les fondamentaux du HALT et HASS, le calcul du gRMS et la compréhension des<br />
vibrations et chocs répétitifs dans HALT sur les sous-ensembles OEM.<br />
Références<br />
[1] D. Rahe, “HALT and HASS in IPC 9592A,”<br />
White Paper,<br />
www.dlilabs.com<br />
[2] IPC – Association Connecting Electronics<br />
Industries, “IPC-9592, Requirements<br />
for Power Conversion Devices for<br />
the Computer and Telecommunications<br />
Industries”, 2008.<br />
[3] IPC – Association Connecting Electronics<br />
Industries, “IPC-9592A, Requirements<br />
for Power Conversion Devices for<br />
the Computer and Telecommunications<br />
Industries”, May, 2010.<br />
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Dossier<br />
Mise en application<br />
Application industrielle des essais<br />
aggravés dans le domaine médical<br />
L’objet de cet article est de décrire l’expérience de Trixell avec les essais<br />
et les déverminages aggravés appliqués à des produits utilisés dans des<br />
environnements médicaux.<br />
Trixell fabrique des capteurs de rayonnements<br />
X. Ces détecteurs numériques sont<br />
destinés exclusivement à l’imagerie médicale.<br />
Compte tenu du domaine d’application<br />
de ces produits, la fiabilité est une<br />
préoccupation majeure de Trixell. Elle est<br />
structurée d’une manière globale<br />
basée avant tout sur le retour d’expérience<br />
et l’analyse approfondie<br />
des défaillances (FRACAS : Failure<br />
Report Analysis and Correction<br />
Action System). En 2004, Trixell a<br />
décidé d’évaluer la pertinence des<br />
essais aggravés pour améliorer la<br />
fiabilité de ses produits et pour<br />
inclure ces outils parmi les moyens utilisés<br />
dans l’entreprise (zones entourées en<br />
violet dans la figure 1). Nous nous sommes<br />
inspirés des méthodologies HALT et HASS<br />
élaborées par G. Hobbs et de l’expérience<br />
de Thales avionique dans le domaine.<br />
Actuellement, les déverminages aggravés<br />
sont utilisés sur une partie des produits et<br />
les essais aggravés sont utilisés de manière<br />
systématique lors des phases de conception<br />
de tous nos nouveaux produits.<br />
Même si nos produits sont utilisés dans des<br />
conditions de stress relatifs, les essais<br />
aggravés et le déverminage HASS peuvent<br />
améliorer significativement la fiabilité. Nos<br />
produits se caractérisent par de faibles conditions<br />
de stress en utilisation, une technologie<br />
pointue et spécifique, ainsi qu’un haut<br />
niveau d’exigence en termes de fiabilité.<br />
Évaluation des essais<br />
aggravés<br />
En 2004, Trixell a décidé d’évaluer la pertinence<br />
des essais aggravés pour nos<br />
produits. Pour ce faire, les études se sont<br />
concentrées sur deux produits déjà en<br />
production et pour lesquels nous disposions<br />
de données du service après-vente<br />
suffisantes. Les objectifs étaient d’évaluer<br />
la robustesse du produit, de comparer les<br />
défaillances avec les retours client et de<br />
quantifier le potentiel d’amélioration de la<br />
fiabilité par les déverminages aggravés.<br />
Les essais ont été réalisés sur une en -<br />
ceinte dédiée aux essais aggravés. Ils<br />
ont été décomposés en six étapes différentes<br />
:<br />
- Température Haute (jusqu’à 200°C)<br />
- Température Basse (jusqu’à -90°C)<br />
- Vibration (essais réalisés sur une table à<br />
choc transmettant un spectre de vibration<br />
compris entre 5Hz et 10kHz dans les<br />
3 directions, 60°/min)<br />
- Stress combinés (VRT et vibrations)<br />
Les essais, pour chaque stress, ont<br />
été menés par palier. À chaque<br />
palier, des tests ont été réalisés<br />
pour rechercher des défaillances.<br />
Si une défaillance était obser vée, un<br />
complément d’investigation était réalisé<br />
pour définir si la défaillance était réversible<br />
ou non et si le produit restait malgré<br />
tout fonctionnel.<br />
Dans le déroulement de ces essais, les<br />
spécifications produit n’ont pas été prises<br />
en compte. Résultat, les essais ont été<br />
conduits bien au-delà des spécifications<br />
(figure 2). Nous avons alors constaté l’écart<br />
entre les limites de destruction et les spécifications<br />
ce qui reflète, en partie, la robustesse<br />
du produit.<br />
Figure 1 : Structure de la fiabilité selon Trixell<br />
Figure 2 : Plages d’investigation et limites du produit<br />
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Dossier<br />
Figure 3 : Répartition des défaillances<br />
par type de stress appliqué<br />
Des défaillances ont été observées pour<br />
tous les stress appliqués (figure 3). Toutes<br />
les parties du produit ont connu des<br />
défaillances, mais la majorité des défail -<br />
lances sont liées à des composants<br />
électroniques ce qui était la cible principale<br />
dans nos attentes (figure 4).<br />
Au bilan, vingt-deux défauts (défaillances<br />
réversibles ou irréversibles) ont été enregistrés.<br />
37% de ces défauts ont pu être corrélés<br />
avec des causes de retour de produits. De<br />
plus, ces défauts représentaient 80% des<br />
causes de retour à cette époque.<br />
En conclusion, il a été démontré que non<br />
seulement les essais aggravés donnaient<br />
des résultats pertinents par rapport aux<br />
causes de non fiabilité rencontreés par nos<br />
clients, mais en plus, le déverminage aggravé<br />
pouvait améliorer la fiabilité des produits déjà<br />
en production. Ainsi, il a été décidé de<br />
remplacer des déverminages électriques<br />
(on/off) par un déverminage aggravé.<br />
Définition d’un profil de<br />
déverminage aggravé<br />
Le profil de déverminage a pour objectif<br />
initial de réduire le taux de retour, mais il<br />
doit s’insérer dans un processus industriel.<br />
Figure 4 : Répartition des défaillances<br />
sur le produit<br />
Il est donc nécessaire de s’assurer qu’il n’impactera<br />
pas le rendement de la fabrication,<br />
qu’il n’affectera pas la durée de vie du<br />
produit et que les moyens seront compatibles<br />
avec un usage industriel (up time,<br />
robustesse de l’équipement, temps de cycle,<br />
taux de réparation produit maîtrisé).<br />
Un profil de déverminage doit donc être<br />
conçu pour un produit donné à partir des<br />
résultats des essais aggravés. Il est<br />
découpé en deux parties, la phase de précipitation<br />
qui a pour objectif de provoquer<br />
les défauts de jeunesse et la phase de<br />
révélation qui permet de tester le produit<br />
sous stress afin de détecter les défauts<br />
intermittents. Lors de la phase de précipitation,<br />
le niveau de stress est strictement<br />
inférieur aux limites de destruction mais il<br />
est susceptible d’être supérieur aux limites<br />
fonctionnelles du produit (si elles ne le<br />
cassent pas). Pour répondre aux contrain -<br />
tes industrielles, il est demandé que la<br />
durée du profil de déverminage soit, autant<br />
que possible, inférieure à trois heures.<br />
La figure 5 illustre un profil de déverminage<br />
dans lequel on applique simultanément<br />
des variations thermiques, des<br />
vibrations et des on/off électriques.<br />
Chaque profil de déverminage doit être<br />
validé en démontrant que les stress appliqués<br />
ne dégradent pas les produits<br />
conformes et qu’il est suffisamment efficace<br />
pour précipiter les défauts.<br />
Pour démontrer la non dégradation, cin -<br />
quante cycles de déverminages sont appliqués<br />
sur trois produits. Les performances<br />
sont évaluées et comparées aux performances<br />
initiales. Si des défaillances sont<br />
observées, elles doivent être analysées pour<br />
certifier qu’il ne s’agit pas d’un phénomène<br />
d’usure provoqué par le déverminage.<br />
Pour démontrer que le niveau de stress<br />
est suffisant, le cycle de déverminage est<br />
appliqué trois fois sur une partie de la<br />
production (la quantité de produit est<br />
définie en fonction du taux de défaut<br />
généré et du taux de défaut attendu). Le<br />
résultat est considéré comme positif si,<br />
lorsque des défaillances sont provoquées,<br />
elles ont été vues dès le premier cycle de<br />
déverminage. Dans la pratique, la démonstration<br />
de l’efficacité des profils de déverminage<br />
est difficile à mettre en œuvre<br />
systématiquement en raison de l’impact<br />
important que cela provoque pour la<br />
gestion de production.<br />
Conclusion et leçons<br />
apprises<br />
Les essais aggravés sont utilisés de ma -<br />
nière systématique en phase de concep -<br />
tion aussi bien pour des nouveaux produits<br />
que pour valider des briques technologiques<br />
nouvelles en phase de développement.<br />
Il s’agit d’essais très riches en<br />
information pour les projets en cours. Mais<br />
pour que les essais aggravés soient utiles,<br />
il est nécessaire qu’ils soient menés suffisamment<br />
tôt pour permettre les corrections<br />
pendant les phases de conception.<br />
Le soutien du management est indispensable<br />
pour convaincre les concepteurs de<br />
réaliser les modifications et la production<br />
d’accepter de solliciter les produits audelà<br />
des spécifications. Défaillances<br />
générées lors des essais aggravés et les<br />
spécifications ne font pas bon ménage<br />
(la remise en cause des concepteurs est<br />
toujours difficile) ●<br />
Figure 5 : Exemple de profil de déverminage<br />
Eric Sicard<br />
responsable équipements de test –<br />
Trixell<br />
eric.sicard@trixell-thalesgroup.com<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 5 6
En pratique<br />
Les solutions en matière d’ingénierie<br />
industrielle au service des bancs<br />
d’essais vibroacoustiques<br />
DB Vib Ingénierie, spécialiste des bancs d’essais vibroacoustiques intégrés<br />
à un pôle NVH (Noise, Vibration and Harshness), a déjà conçu et réalisé de<br />
multiples installations aussi variées que les bancs GMP (groupe moto propulseur),<br />
les salles bancs à rouleaux pour l’automobile, les salles de réécoute,<br />
les bancs avec table vibrante pour tests avec personne embarquée, les salles<br />
climatiques et acoustiques, et récemment celle de Liebherr Aerospace<br />
Toulouse pour tester les installations de climatisation des avions.<br />
Il va de soi que ce qui est vrai pour les<br />
pôles NVH est totalement applicable à<br />
n’importe quelle salle d’essais vibro -<br />
acoustiques. Cependant, nous attacherons<br />
à montrer que la satisfaction des critères<br />
acoustiques n’est pas toujours aisée car<br />
on doit tenir compte des spécificités des<br />
machines à tester et de la nature des<br />
essais vibratoires et acoustiques qui seront<br />
effectués dans la salle.<br />
Les critères acoustiques<br />
Lors de la réalisation d’une salle d’essai<br />
dans le domaine des bruits et des vibrations,<br />
trois principaux critères doivent être<br />
impérativement respectés :<br />
- Le critère de bruit de fond<br />
- Le critère de champ acoustique<br />
- Le découplage antivibratoire<br />
Sans vouloir minimiser le critère de champ<br />
acoustique, le critère de bruit de fond est<br />
dans beaucoup de cas le plus difficile à<br />
réaliser car il dépend essentiellement du bruit<br />
autour de la salle d’essai et des installations<br />
nécessaires au fonctionnement de l’objet à<br />
tester (ventilation, source d’énergie…).<br />
Les solutions<br />
traditionnelles<br />
Le critère de bruit de fond isolation visà-vis<br />
des bruits solidiens et aériens :<br />
Sur la figure 1 sont représentés les différents<br />
chemins de propagation qui doivent<br />
être traités pour respecter les critères de<br />
bruit de fond du cahier des charges.<br />
Les portes peuvent êtres à simple ou<br />
double vantaux. Leur dimensionnement<br />
devra prendre en compte les problèmes<br />
de transport de pièce par un chariot élévateur<br />
ou un chariot roulant. Leur indice d’isolement<br />
doit être le plus proche possible du<br />
pouvoir isolant du reste de la structure<br />
nécessaire à l’obtention du bruit de fond.<br />
De ce fait, elles sont bien souvent constituées<br />
d’assemblage multicouche et s’appuient<br />
sur un dormant quatre côtés<br />
(comme le montre la photo ci-dessous).<br />
Le critère de champ acoustique : le<br />
champ libre (Anéchoicité)<br />
La longueur de dièdre, la densité du matériau<br />
absorbant et la présence d’une lame<br />
d’air à l’arrière des dièdres définissent l’absorption<br />
des dièdres. La fréquence de<br />
coupure est définie lorsque 99% de<br />
l’énergie incidente est absorbée.<br />
Pour obtenir cet objectif, tous nos dièdres<br />
sont testés au tube de Kundt par la mé -<br />
thode des fonctions de transfert (iso<br />
10534) (figure 2).<br />
Les dièdres ont un angle au sommet bien<br />
spécifique.<br />
Ce dernier est défini par les règles de l’optique<br />
géométrique (l’angle d’incidence est<br />
égale a l’angle réfléchi) pour une propagation<br />
du son dans la profondeur du dièdre.<br />
Figure 1<br />
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 5 7
Figure 2<br />
Avantages et inconvénients des différents matériaux utilisés :<br />
Type Avantages Inconvénients<br />
Dièdre de laine de roche<br />
Chaussette (option)<br />
Dièdre de laine de verre<br />
Chaussette (option)<br />
Dièdre mélamine<br />
Dièdre avec absorbant protégé par<br />
parement perforé<br />
Panneaux absorbants<br />
• Tenue au feu M1 ou M0<br />
• Performance acoustique<br />
• Coût<br />
• Tenue au feu M1 ou M0<br />
• Performance acoustique<br />
• Coût<br />
• Différentes couleurs<br />
• Facilité de pose<br />
• Coût<br />
• Bonne résistance à l’impact<br />
• Nettoyage possible<br />
• Durée de vie<br />
• Encombrement plus faible<br />
• Bonne résistance à l’impact<br />
• Nettoyage possible<br />
• Mauvaise tenue dans le temps<br />
• Défibrage si impact<br />
• Salissant<br />
• Mauvaise tenue dans le temps<br />
• Salissant<br />
• Tenue au feu M1<br />
• Fragile<br />
• Coût<br />
• Zone d’essais<br />
• Absorption sélective en tiers d’octave ou plus fin<br />
• Risque technique sur les performances réelles<br />
d’absorption<br />
Le découplage antivibratoire<br />
L’utilisation de plots antivibratoires permet<br />
d’obtenir des fréquences propres de corps<br />
solide relativement basses.<br />
Lorsqu’un sous-sol existe, les plots anti -<br />
vibratoires présentent l’avantage de pou -<br />
voir être remplacés au cours du temps.<br />
L’utilisation de bandes silomer est usuelle<br />
dans le monde du bâtiment. Ces bandes<br />
ne permettent pas d’obtenir des fré -<br />
quences propres inférieures à 6/7Hz.<br />
Elles ne présentent pas l’avantage d’être<br />
remplacée dans le temps.<br />
Une attention particulière devra être<br />
apportée au fluage lors de la création de<br />
deux massifs indépendants qui supportent<br />
la même ligne d’arbre. En effet, ce genre<br />
de matériaux flue dès les premières heures<br />
de mise en charge pour se stabiliser dans<br />
le temps.<br />
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Démarche méthodologique<br />
pour mener à bien un projet<br />
(Voir schéma 1).<br />
Exemples d’autres<br />
contraintes qui influent<br />
fortement sur la conduite<br />
du projet<br />
Création d’un plancher mobile<br />
Ci-contre, cette chambre est totalement<br />
anéchoïque ; les configurations d’essai<br />
et les volumes des spécimens à mesurer<br />
nécessitent d’avoir un plancher mobile qui<br />
ne fonctionne pas lors des campagnes de<br />
mesures.<br />
Outre la difficulté de faire fonctionner cet<br />
ascenseur en toute sécurité, il a fallu<br />
cacher les vis de levage dans les gaines<br />
de ventilation afin de respecter les critères<br />
de champ libre. Nous pensons que cette<br />
réalisation est unique au monde.<br />
Gaines d’échappement des différents<br />
bancs<br />
Schéma 1<br />
Ci-contre, une galerie reçoit l’ensemble des<br />
échappements des bancs voisins. Nous<br />
nous sommes confrontés à un problème<br />
de place. À l’aide du logiciel Vitual Lab de<br />
LMS, nous avons optimisé l’atténuation de<br />
chaque silencieux pour obtenir un rapport<br />
d’encombrement/performance maximal.<br />
Bancs d’essais à rouleaux<br />
Le mécanisme d’entraînement des roues<br />
des voitures génère du bruit et un flux d’air<br />
important au niveau de l’interface plancher<br />
rouleau ; de plus, il faut conserver<br />
l’accessibilité sous le plancher entre les<br />
roues de la voiture afin de réaliser des<br />
opérations de maintenance et des<br />
mesures de bruit sous le plancher de la<br />
voiture, ce qui nous a conduit à isoler les<br />
parties moteurs et rouleaux sous le plancher<br />
de la salle semi anéchoïque.<br />
Les gaz d’échappements des moteurs sont<br />
collectés par une gaine souple au bout de<br />
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laquelle un silencieux d’échappement atté -<br />
nue les bruits avant de sortir à l’air libre.<br />
Collecteur<br />
d’échappements<br />
Traitement anti sifflement<br />
des rouleaux<br />
Encoffrement<br />
des rouleaux<br />
Banc d’essais moteur :<br />
Dans cette chambre semi anéchoïque, les<br />
moteurs sont mesurés pour différentes<br />
vitesses de rotation et différents couples<br />
résistants. Le couple vu par chaque roue<br />
est assuré à l’aide de génératrices situées<br />
de part et d’autre des parois de la chambre.<br />
La ligne d’arbre moteur plus longue que<br />
dans une voiture a été calculée afin de ne<br />
pas avoir de fréquences propres de flexion<br />
et de torsion. La traversée des parois<br />
génère une perte de l’isolement de la salle.<br />
Cet isolement a été assuré par un capotage<br />
glissant permettant de respecter le<br />
critère de bruit de fond.<br />
Ventilation<br />
Tous les circuits de ventilation (exemple :<br />
air comburant, extraction de salle, soufflage<br />
salle) devront comprendre des silencieux<br />
en amont et en aval des ventilateurs.<br />
Ces silencieux sont calculés en fonction<br />
du niveau de puissance acoustique<br />
rayonné par les ventilateurs et du bruit en<br />
sortie des bouches d’entrée et de sortie.<br />
Ce bruit doit être inférieur de 10dB au<br />
niveau de bruit de fond recommandé.<br />
Dans certains cas, notamment pour les<br />
salles anéchoïques, il est nécessaire<br />
d’avoir une très bonne répartition du flux<br />
d’air dans la salle avec une vitesse d’écoulement<br />
très faible.<br />
Silencieux à baffl parallèles<br />
De ce fait, des blocs d’angle de ventilation<br />
sont mis en place.<br />
En voici le principe de fonctionnement :<br />
- Les sections de passage sont dimensionnées<br />
sur mesure en fonction des<br />
débits.<br />
- Les blocs d’angle peuvent être utilisés en<br />
admission ou en extraction.<br />
Les avantages de ces blocs sont la modularité<br />
du système, un système de piège à<br />
sons sur toute la hauteur de la chambre<br />
inhibant les bruits de circulation d’air et,<br />
enfin l’esthétisme.<br />
Silencieux cylindrique<br />
Climatisation<br />
Il a fallu prendre en compte quatre<br />
modes de fonctionnement de la salle,<br />
dont voici en particulier les conditions<br />
de l’un de ces modes :<br />
• Un débit maxi de 2Kg/s de 0°C à -50°C<br />
(1.263 m 3 /s ou 4549 m 3 /h) amené par<br />
le spécimen dans la salle.<br />
• Le clapet inférieur est ouvert.<br />
• La ventilation inférieure est en marche<br />
et permet la régulation en pression pour<br />
mettre la salle à l’équilibre de pression.<br />
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• En ne supposant aucune perte de tem -<br />
pérature dans le gaz du spécimen,<br />
16 000 m 3 /h sont nécessaires à l’extraction.<br />
• Le clapet R3 est fermé.<br />
• Les clapets R1 et R2 sont fermés pour<br />
éviter que de l’air humide n’entre dans<br />
la salle et ne givre.<br />
• La CTA est à l’arrêt : pas de régulation<br />
de température : si la porte n’est pas<br />
fermée, il n’est pas possible d’activer le<br />
mode 2 « défaut porte non fermé ».<br />
• Durant le mode 2, la porte d’accès est<br />
verrouillée.<br />
• Utilisation du plancher mobile impossible<br />
dans ce mode.<br />
Sécurité (oculus)<br />
Ils permettent aux opérateurs de visualiser<br />
la salle, lors de la préparation des essais.<br />
Ils doivent respecter l’isolement acoustique.<br />
Pour ce faire, ils sont souvent constitués<br />
de double ou triple vitrages. Les<br />
réflexions du vitrage ne peuvent pas être<br />
empêchées ; alors on construit souvent un<br />
bouchon amovible en forme de dièdre pour<br />
retrouver l’anéchoïcité lors des mesures.<br />
Éclairage<br />
Les éclairages ne doivent pas émettre de<br />
bruit. Il existe différent types d’éclai rage :<br />
les ampoules basse tension, les lampes<br />
suspendues à incandescence et les spots<br />
halogènes (possibilité de fixa tion directe<br />
dans le flanc du dièdre avec parement<br />
perforé).<br />
Les lampes de type spots à incandescence<br />
(comme ci-contre) sont certes, très esthétiques,<br />
mais leur rayonnement thermique<br />
est très important. L’ampoule chauffe le<br />
volume d’air dans l’onde du dièdre. Ces<br />
fortes températures limitent la durée de<br />
vie des ampoules. Idem pour les lampes<br />
à incandescence suspendues, mais ces<br />
dernières sont simples à installer.<br />
Les ampoules ci-contre sont des ampoules<br />
basses tension qui ont un rayonnement<br />
thermique plus faible que les ampoules à<br />
incandescence. De plus, elles sont très<br />
esthétiques.<br />
Portes<br />
Exceptionnellement, lorsque les indices<br />
d’isolement le permettent, on peut vouloir<br />
laisser libre le passage ce qui nécessite<br />
un dormant trois côtés. On s’attachera à<br />
leur précision de fabrication afin d’assurer<br />
un bon jointoiement entre les ouvrants et<br />
les dormants. Certaines portes disposent<br />
d’un oculus ; ce dernier devra avoir un<br />
pouvoir isolant identique à celui de la porte.<br />
Certaines portes devront disposer d’un<br />
dispositif anti-panique.<br />
Une attention particulière devra être<br />
apportée afin que l’écrasement des joints,<br />
nécessaire à l’étanchéité acoustique, ne<br />
vienne pas perturber l’ouverture de la barre<br />
anti-panique. Les charnières peuvent dans<br />
certains cas être hélicoïdales ce qui permet<br />
une élévation de la porte lors de son ouverture.<br />
Cela évite d’avoir de fortes contraintes<br />
de planéité sur le sol. D’autres systèmes<br />
tels que le seuil rabattable ou escamotable<br />
peuvent êtres utilisés.<br />
Pour les salles anéchoïques ou semianéchoïques,<br />
les portes doivent également<br />
comporter le même type de revêtement<br />
acoustique que celui sur les parois ou, pour<br />
le moins, s’en rapprocher le plus possible.<br />
Les dièdres sont alors fixés directement<br />
sur la porte ou mieux, sur un ensemble<br />
indépendant articulé appelé « basket door »<br />
(simple ou double articulation) pivotant à<br />
l’intérieur de la salle.<br />
L’offre<br />
du groupe dbvib<br />
À partir d’une expression des besoins<br />
présentée par le client, dB Vib Consulting<br />
peut intervenir dans l’aide à la rédaction<br />
du cahier des charges, ou à partir du cahier<br />
des charges rédigé par le client.<br />
La partie étude réalisée par dB Vib Consulting<br />
aborde tous les problèmes acoustiques<br />
et vibratoires et de ventilation. On<br />
peut citer à titre d’exemples :<br />
• L’isolement entre le pôle ou le banc et<br />
l’extérieur<br />
• L’isolement entre les zones et les salles<br />
à l’intérieur du pôle<br />
• L’acoustique interne des salles (réverbérantes,<br />
anéchoïque ou salle de<br />
réécoute..)<br />
• Les bruits de ventilation<br />
• Le découplage anti-vibratile (massif,<br />
salle, réseaux…)<br />
• La climatisation<br />
Dans le respect d’une démarche « Qualité,<br />
Coût, Délai », nos experts identifient, décrivent<br />
et évaluent les différents risque ; ils<br />
analysent ensuite les causes possibles et<br />
les conséquences pour définir un plan de<br />
levée du risque.<br />
La partie réalisation est à la charge de<br />
dB Vib ingénierie qui, au travers de ses<br />
départements insonorisation et ventilation<br />
s, étudie, conçoit, réalise et installe. Les<br />
contrôles peuvent être réalisés par dB Vib<br />
Consulting, par le Client ou par un organisme<br />
désigné.<br />
dB Vib Technologies intervient pour vous<br />
fournir et vous installer les matériels de<br />
mesures et logiciels les plus appropriés.<br />
dB Vib Consulting étant, de plus, un organisme<br />
de formation, nous pouvons former<br />
et accompagner les techniciens et ingénieurs<br />
du pôle dans la résolution d’éventuels<br />
problèmes sur leurs moyens d’essais.<br />
En ce qui concerne la maintenance du<br />
pôle, dBVib Consulting étudie et met en<br />
place les solutions les plus adaptées ●<br />
Henri CAMPAGNA<br />
www.dbvib.com<br />
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Des essais insolites<br />
Un « lance-poulets »<br />
contre un pare-brise<br />
Les essais ont beau s'adresser à des laboratoires à la fois industriels et académiques,<br />
ils représentent, à la lecture des pages du magazine <strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong>,<br />
un univers fascinant dans lequel il arrive parfois que l'on débusque<br />
quelques anecdotes pour le moins sorties de l'ordinaire. C'est à cela que cette<br />
dernière page est consacrée, histoire d'achever ce numéro par une note<br />
quelque peu légère ; ce trimestre, nous avons choisi de relater une anecdote<br />
sur les lance-poulets, destinés à tester la résistance d'un pare-brise*.<br />
La revue Feathers (Plumes), organe de la<br />
fédération de l’industrie de la volaille californienne,<br />
rapporte l’édifiante histoire<br />
suivante.<br />
Chacun sait que les oiseaux empruntent<br />
les mêmes voies et couloirs aériens que<br />
les avions et que les risques de collision<br />
ne sont pas négligeables. Certes, en cas<br />
de choc, l’oiseau a peu de chance de<br />
survivre, mais l’avion n’est pas à l’abri, lui<br />
non plus, d’une sérieuse dégradation.<br />
L’avion est un monstre complexe et fragile.<br />
La vulnérabilité d’un tel assemblage tient<br />
à son composant le plus fragile. Il convient<br />
donc de s’assurer, et ce de façon exhaustive,<br />
de la robustesse de ses différents<br />
organes. L’administration aéronautique<br />
fédérale américaine (FAA) a ainsi mis au<br />
point un procédé original pour tester la<br />
résistance des pare-brise des avions. Le<br />
système est composé d’un canon qui lance<br />
des poulets morts sur lesdits pare-brise à<br />
la vitesse approximative d’un avion en vol.<br />
La théorie est simple : si le pare-brise<br />
résiste à l’impact de la carcasse du poulet,<br />
il devrait survivre à une véritable collision<br />
avec un oiseau vivant.<br />
À leur tour, les Anglais se sont montrés<br />
très intéressés et ont décidé de tester de<br />
cette façon la résistance des pare-brise<br />
de leur locomotive à grande vitesse, alors<br />
en cours de développement à cette<br />
époque dans le but de prolonger le TGV<br />
français par un HST, à la sortie du tunnel<br />
sous la Manche.<br />
Ils ont alors acquis le lance-poulet américain.<br />
Après avoir lu attentivement la notice<br />
et le protocole de réalisation des tests, les<br />
ingénieurs entreprirent un premier essai.<br />
Mais après avoir fait littéralement exploser<br />
la vitre du train, perforé le fauteuil du<br />
conducteur (heureusement remplacé par<br />
un mannequin) et détruit une console<br />
d’instruments de bord, la volaille propulsée<br />
finit sa trajectoire en s’encastrant dans<br />
la cloison de la cabine de conduite. Interloqués,<br />
les cheminots anglais ont demandé<br />
à la FAA de vérifier la validité du test.<br />
Celle-ci a procédé à une inspection minutieuse<br />
de la procédure des Anglais, avant<br />
de formuler la recommandation suivante :<br />
« Utiliser un poulet<br />
préalablement décongelé »<br />
* Cette histoire a elle-même été reprise dans<br />
le contenu d’un blog tenu par Alain Fernandez,<br />
consultant et formateur, spécialisé dans<br />
les questions de stratégie, de management<br />
de la performance et de l’intégration douce<br />
des technologies de l’information<br />
(www.le-perfologue.net). Celui-ci est<br />
notamment l’auteur d’un ouvrage de<br />
management initulé Le chef de projet efficace.<br />
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Au sommaire<br />
du prochain numéro<br />
Mesures et méthodes de mesure<br />
Étalonnage : Quelles solutions pour éviter les incertitudes<br />
de mesures ?<br />
<strong>Essais</strong> et modélisation<br />
- Thermographie IR et ultrason : quels outils pour les END ?<br />
- Dossier spécial sur les laboratoires d'essais<br />
dans le "Grand Sud-Ouest"<br />
Sans oublier<br />
Des avis d'experts ainsi que toutes les informations<br />
concernant la Vie de l'ASTE et du GAMAC, les événements,<br />
les formations et les actualités du marché des essais,<br />
de la mesure, de la modélisation et de la simulation.<br />
R é p e r t o i r e d e s a n n o n c e u r s<br />
CETIM...........................................................9 JEC COMPOSITES......................................15<br />
COGENIT ......................................................2 M+P INTERNATIONAL .................................5<br />
CRT MORLAIX............................................19<br />
MATHWORKS .....................2 e de couverture<br />
DBVIB TECHNOLOGIES.............................13<br />
MESUREXPOVISION...........3 e de couverture<br />
ESI GROUP ................................................32<br />
MSC SOFTWARE ................4 e de couverture<br />
GOODFELLOW...........................................44<br />
HAMAMATSU.............................................29<br />
SALON ANALYSE INDUSTRIELLE .............63<br />
HBM...........................................................17 SHIMADZU ...................................................7<br />
ICA SYSTEMES MOTION ...........................23 STAHLWILLE..............................................27<br />
CONCEPTION ÉDITORIALE & RÉALISATION<br />
MRJ - 24 rue Firmin Gillot - 75015 Paris<br />
Tél. : 01 56 08 59 00<br />
Fax : 01 56 08 59 01<br />
www.mrj-presse.fr<br />
(La rédaction n’est pas responsable des documents qui lui sont<br />
adressés, sauf demande express, ceux-ci ne sont pas retournés)<br />
DIRECTEUR DE LA PUBLICATION<br />
Jérémie Roboh<br />
RÉDACTION<br />
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Comité de rédaction :<br />
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Charki Abdérafi (Istia), Bernard Colomiès (Sopemea –<br />
ASTE), François Derkx (IFSTTAR), Jean-Claude Frölich<br />
(ASTE), Pierre Girard (ASTE), Olivier Guillon (MRJ),<br />
Henri Grzeskowiak (HG Consultant), Michel Roger<br />
Moreau (Gamac – ASTE), Lambert Pierrat<br />
(LJ Consulting), Jean Paul Prulhière (Metexo),<br />
Jean-François Romain (MRJ), Philippe Sissoko (LCIE),<br />
Pierre Touboul (Onera)<br />
Ont participé à ce numéro :<br />
Gilles Besnard, Henri Campagna, Neill Doertenbach,<br />
Daniel Goulet, Philippe Hervé, François Hild,<br />
Hugo Leclerc, Thierry Marchal, Doug Nordstrom,<br />
Jean-Noël Périé, Julien Réthoré, Stéphane Roux,<br />
Éric Sicard, Tony Waters.<br />
ÉDITION<br />
Maquette : Graphaël (Paris)<br />
Couverture : Sandrine Weyland (MRJ)<br />
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Prix au numéro : 20 €<br />
Règlement par chèque bancaire à l’ordre de MRJ<br />
(DOM-TOM et étranger : nous consulter)<br />
Trimestriel - N° 109<br />
Janvier, février, mars 2012<br />
Éditeur : MRJ<br />
SARL au capital de 50 000 euros<br />
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