Essais & Simulations 148

INTERVIEW EXCLUSIVE
Agnès Pannier-Runacher, ministre
déléguée en charge de l’Industrie
CONTRÔLE QUALITÉ
DOSSIER 25
Une étape
incontournable
au cœur de la
production
Essais et modélisation 11
Les laboratoires d’essais en embuscade dans le
secteur de l’hydrogène
Mesures 33
Focus sur des technologies « 4.0 » au service de la
mesure
N° 148 • Février - Mars - Avril 2022 • 20 €

ESSAIS EN
ENVIRONNEMENT
Equipements
Equipements
Ingénierie
Inénierie
Conception et réalisation de :
Salle anéchoïque
Chambre calme
Cabine acoustique
Banc d'essais vibro-acoustique
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Réalisation de vos essais
vibratoires, climatiques,
combinés
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des outillages
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400 kN
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B I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022
Contactez-nous au 04 74 16 19 90 pour en savoir plus

ÉDITORIAL
Prendre le virage du contrôle qualité,
étape incontournable du redressement
de l’industrie française
Olivier Guillon
Rédacteur en chef
Depuis la création du magazine Essais Industriels
dans les années 80, la revue n’a cessé d’évoluer afin
de répondre au plus près aux attentes de nos lecteurs
– c’est-à-dire vous – et à leurs exigences en matière
de qualité d’information.
Le magazine a notamment pris un nouveau virage
quelques années après sa création en rebaptisant le
titre Essais & Simulations, appellation actuelle d’une
revue qui a toujours refusé d’opposer les métiers des
essais à la simulation numérique. Plutôt que deux
domaines destinés à se livrer une guerre sans merci
pour que l’un prenne définitivement le pas sur l’autre,
l’idée a toujours été de marier ces deux compétences
très complémentaires pour concevoir et développer
toujours mieux, plus vite et moins cher.
« La Mesure occupe
une place à part entière
dans le magazine.
C’est cette position
intrinsèquement liée
à la ligne éditoriale
d’Essais & Simulations
qui nous amène aujourd’hui
à aborder le sujet du
contrôle qualité. »
Peu à peu s’est aussi imposé dans le magazine le domaine de la mesure. Élément incontournable
des laboratoires d’essais, la mesure – et les nombreux moyens, instruments, méthodes et
technologies qui la composent – occupe désormais une place à part entière. Et c’est cette
position intrinsèquement liée à la ligne éditoriale d’Essais & Simulations qui nous amène
aujourd’hui à aborder le sujet du contrôle qualité.
Ce vaste sujet, que l’on retrouve aussi bien au cœur des problématiques de nos partenaires que
sont le Réseau Mesure et le Collège français de métrologie, qu’au sein de l’ASTE, partenaire
d’Essais & Simulations et dont l’association est (faut-il encore le rappeler ?) à l’origine de
la revue, a pris de plus en plus de place dans l’industrie ces dernières années, impactant
aussi bien les essais et les phases de développement d’un produit que la production, sujet
que la revue traitera dorénavant chaque trimestre dans ses colonnes afin de vous fournir,
à vous nos fidèles lecteurs, une information toujours plus complète et exclusive ●
Envie de réagir ?
@EssaiSimulation
ÉDITEUR
MRJ Informatique
Le Trèfle
22, boulevard Gambetta
92130 Issy-les-Moulineaux
Tél. : 01 84 19 38 10
Fax : 01 34 29 61 02
Direction :
Michaël Lévy
Directeur de publication :
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Directeur des rédactions :
Olivier Guillon
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Prix au numéro : 20 €
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l’étranger, 4 numéros en version
numérique : 60 € TTC
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RÉALISATION
Conception graphique :
Eden Studio
Maquette
Gaëlle Vivien
Impression :
GT Print EOZ
6, avenue Jean d’Alembert
78190 Trappes
N°ISSN : 1632 - 4153
N° CPPAP : 1026 T 94043
Dépôt légal : à parution
Périodicité : Trimestrielle
Numéro : 148
Date : Février – mars – avril 2022
RÉDACTION
Ont collaboré à ce numéro :
Philippe Baussart (Thales Alenia
Space), Alain Bruère (AllianTech),
Martine Carré (Air Liquide), Adrien
Fustier (Safran Data Systems),
Ghislain Guerrero (Safran Data
Systems), Daniel Leroy (ASTE),
Jérôme Lopez (CFM), Pierre Weber
Comité de rédaction :
Estelle Duflot (Réseau Mesure),
Didier Large (Nafems), Daniel
Leroy (ASTE), Jérôme Lopez
(CFM), Patrycja Perrin (ASTE)
PHOTO DE COUVERTURE :
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Toute reproduction, totale ou
partielle, est soumise à l’accord
préalable de la société MRJ.
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Simulations :
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ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I1

LAND A N D A IRLAND D E FEN C E A N D S E CURI T Y EXHIBI T I O N
13-17 JUNE 2022 / PARIS
THE DEFENCE & SECURITY
GLOBAL EVENT
1,802
exhibitors
+14,7%
from 63 countries
65,9% of international
65 startups at Eurosatory LAB
98,721
Total attendance
(exhibitors, visitors,
press, organisers)
227
Official delegations
from 94 countries
and 4 organisations
(representing 760 delegates)
696
journalists
from 44 countries
75 Conferences
2,102 Business meetings made
2018 key figures

SOMMAIRE
DOSSIER
LE CONTRÔLE QUALITÉ
AU CŒUR DE
LA PRODUCTION
25
25 La mesure du taux de bulles au service de la sécurité de
l’hydrogène
28 Le groupe 6Napse innove pour garantir la qualité de production
29 Mieux contrôler la présence de trous sur des opérations de
taraudage
30 Quand l’IA se mêle de contrôle qualité...
32 Expédition et installation d’appareils médicaux extrêmement
efficaces grâce aux étiquettes RFID (Étude de cas)
Actualités
06 Bruno Colin (Nexter)
et Pascal Lelan (DGA/
TT) reçoivent le Prix
Chanson pour leurs
travaux sur la méthode
MBD
07 Hommage à Henri
Grzeskowiak, un être
d’exception
© Engie
Essais
et modélisation
SPÉCIAL HYDROGÈNE
Engie Lab H2
Mesures
33 Une solution pour optimiser la
vibrométrie laser 3D
34 Un module d’acquisition
compact, durci, autonome et
connecté
36 Mesure de champs de
déplacements 3D par
corrélation d’images
numériques
38 Utilisation conjointe de la
photogrammétrie et d’une
caméra thermique pour valider
et affiner les modèles prédictifs
Henri Grzeskowiak nous a quittés en février dernier
08 Exclusif
L’interview d’Agnès
Pannier-Runacher :
« Durant cinq ans,
nous avons redonné
de l’attractivité à notre
industrie »
11 Le congrès Gas Analysis
s’ouvre conjointement au
salon Measurement World
12 Enjeux autour de la métrologie
et de la mesure pour la filière
Hydrogène
14 Engie capitalise sur sa longue
expérience pour s’imposer
dans l’hydrogène
18 Devenir un champion de la
mesure d’impuretés dans
l’hydrogène
20 DAM veut s’imposer comme le
leader européen des bancs de
contrôle dans l’hydrogène
22 Comment Serma veut faire de
l’hydrogène un fer de lance
23 Quand la Simulation se met
au service de l’hydrogène
© Siemens
Outils
42 Vie de l’ASTE : Appel à
communication Astelab, qui
aura lieu fin juin chez EDF Lab à
Palaiseau
43 Formations
44 Au sommaire du prochain
numéro
44 Index des annonceurs et des
entreprises citées
44 Le chiffre à retenir
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I3

4 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

©PBagein
©Brady © iStock
©SIEMENS
EXCLUSIF
ESSAIS ET MODÉLISATION
DOSSIER
MESURES
NOS DOSSIERS EN UN CLIN D’ŒIL
Entretien avec : Agnès Pannier-
Runacher, ministre déléguée
chargée de l’Industrie p.8 à 10
Dans cette interview exclusive accordée au magazine Essais & Simulations,
Agnès Pannier-Runacher dresse un bilan de l’action gouvernementale en
matière d’emploi industriel et de « réindustrialisation » de la France. La
ministre déléguée chargée de l’Industrie évoque également les difficultés
que rencontre le secteur en matière d’approvisionnement mais se montre
optimiste quant aux initiatives prises par le Plan France 2030, en particulier
celles concernant l’hydrogène vert.
Les laboratoires d’essais en
embuscade dans le secteur
de l’hydrogène p.11 à 24
Il y a deux ans survenait la crise du Covid-19 et par là-même l’accélération
de nouvelles orientations industrielles. Parmi elles, l’automobile, secteur
déjà fortement bousculé depuis plusieurs années qui vit actuellement une
révolution à part entière : le développement de l’électrique suivi, dès l’été
2020, de l’hydrogène (vert si possible !). Un nouvel engouement qui touche
aussi un grand nombre de filières et se traduit par une forte implication des
laboratoires d’essais.
Le contrôle qualité,
un élément clé du redressement
industriel p.25 à 32
Domaine ayant véritablement explosé ces derniers temps, le contrôle qualité
est devenu un sujet à part entière dans le magazine Essais & Simulations.
L’occasion pour la rédaction de consacré le dossier de ce premier numéro
de l’année à cette étape cruciale intervenant à la fois en amont, pendant et
en aval du process. Sorte de bras armé de la production, le contrôle qualité
s’impose comme étant incontournable pour gagner en compétitivité mais
aussi pour s’ouvrir de nouveaux marchés.
Spécial mesures et industrie 4.0
p. 33 à 41
Les nouvelles technologies dites « 4.0 » ont considérablement fait évoluer
l’industrie ces dernières années, tant aux niveaux de la production que
de la maintenance, de la conception et des essais sans oublier les étapes
de la métrologie. Dans ce focus consacré à la mesure et à l’intégration
de ces technologies, seront traités plusieurs exemples, allant de l’IoT
à la mesure 3D numérique en passant par l’intelligence artificielle ou
encore l’utilisation de modèles prédictifs en mesure thermique.
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I5

ACTUALITÉS
RÉCOMPENSE
Bruno Colin (Nexter) et Pascal Lelan
(DGA/TT) reçoivent le Prix Chanson pour
leurs travaux sur la méthode MBD
Cette haute distinction dans le domaine de l’armement et de la défense est venue récompenser plus de onze
années de travaux révolutionnant les méthodes d’évaluation de la durée de vie opérationnelle des systèmes en
fonctionnement.
Le 25 novembre dernier, Bruno Colin (expert vibro-acoustique
chez Nexter) et Pascal Lelan (expert en environnement
mécanique et climatique au sein de la DGA/TT) ont reçu
à Paris le Prix Chanson. Remis des propres mains de Joël Barré,
délégué général pour l’armement, ce 48 e prix AAT (Association
de l’armement terrestre) a récompensé les deux experts pour
leurs travaux portant sur la Méthode des blocs disjoints (MBD)
pour l’évaluation de la durée de vie opérationnelle des systèmes
en fonctionnement en environnement vibratoire et chocs.
La particularité du Prix Chanson est qu’il ne couronne pas
uniquement des travaux scientifiques mais bel et bien applicatifs
dans le but d’une utilisation opérationnelle par les forces et
l’émergence de technologies sur le système d’armes. Et c’est
notamment le cas de la MBD, une méthodologie qui n’hésite
pas à bousculer les méthodes traditionnelles de programme de
validation des expérimentaux des produits.
« Nous sommes partis de l’idée que les méthodes existantes
ne prenaient pas en compte toutes les problématiques de
l’environnement émanant des secteurs terrestre, aéronautique et
maritime, explique Bruno Colin. J’ai donc commencé à travailler
en 2007 en publiant plusieurs articles. Après avoir été approché par
plusieurs communautés scientifiques, j’ai commencé à partager
mes réflexions avec Pascal Lelan. À partir de là, en 2011, nous
avons commencé à travailler ensemble au sein de l’Afnor puis
à former un groupe ‘’Défense’’. À partir de ce moment-là, nous
avons pu élaborer une méthode basée sur la MBD. »
PRENDRE EN COMPTE TOUTES LES
PROBLÉMATIQUES D’ENVIRONNEMENT DANS LA
VALIDATION D’UN SYSTÈME
L’intérêt majeur de la méthode MBD repose sur la prise en
compte de toutes les problématiques à la fois mécaniques,
acoustiques et chocs. De plus, la MBD permet de faire émerger
des marqueurs d’endommagement pour le suivi de l’état de
santé du matériel en utilisation grâce notamment à la présence
de capteurs ; cela donne ainsi la possibilité de les comparer
au process de validation et de qualification d’un équipement
élaboré par un fournisseur.
©Valérie Brénugat
Remise du 48 e Prix Chanson, le 25 novembre à Paris
Cette méthode permet donc définir le potentiel
d’endommagement qu’un produit a subi avec succès en
qualification et intégrer la campagne de tests à la maintenance,
en particulier pour faire du prévisionnel ou de la « predictive
maintenance ». Pour leur, la méthode MBD a vu sa version 2
promulguée en 2021 au sein de l’Afnor. Elle devrait également
intégrer le Stanag 4370 de l’Otan très prochainement. Un tremplin
pour une méthode qui, selon Bruno Colin, « devrait changer la
donne en particulier dans le développement des systèmes et leur
coût de possession au moment de leur utilisation » ●
Olivier Guillon
6 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

ACTUALITÉS
HOMMAGE
Il nous a quitté
Hommage à Henri Grzeskowiak ,
un être d’exception
« Il y a quelque chose de plus fort que
la mort… la présence des absents
dans la mémoire des vivants »
Jean d’Ormesson.
«Le décès d’Henri laisse à sa famille, à ses amis, à son entreprise MBDA,
au Cofrac, à l’ASTE, au CEEES et plus généralement à la communauté
scientifique un sentiment de surprise et de vide immense, tant sa
contribution reste majeure pour les différentes communautés qu’il a aidées.
Né à Saint Vallier (Saône-et-Loire), le 18 juin – cela ne s’invente pas ! – dans
la période de l’Après-Guerre (1949), il a répondu à l’appel pour reconstruire la
France et bâtir son indépendance.
Ingénieur Insa, il a commencé son engagement au sein de la DGA à Vernon en
1974 en tant que responsable du département Environnement, puis a animé ce
même rôle pendant vingt-trois ans chez le premier missilier français, MBDA.
Atlantiste, il a été un membre fondateur du CEEES (Confederation of European
Environmental Engineering Societies) dont il a animé jusqu’à aujourd’hui
la TAB (Technical Advisory Board) Environnement mécanique. En 2002, il
a été honoré par les Américains du titre d’IEST Fellow pour son importante
contribution à la rédaction des standards internationaux.
Référence française des essais, il a assuré pendant plus de quarante ans toutes
les responsabilités au sein de l’ASTE (président, vice-président, secrétaire…) et
notamment l’animation de Méca-Clim, une commission exemplaire en termes
de partage de connaissance, de débat scientifique et de contribution aux normes
d’essais tant civiles que militaires.
Pédagogue, avec ses amis Christian Lalanne et Lambert Pierrat, au travers des
formations et des guides techniques, ils ont formé deux générations d’ingénieurs
dans le domaine des essais.
Auditeur Cofrac référent, il a partagé son savoir et ses conseils
auprès de nos entreprises pour élever la qualité et la fiabilité
de nos produits. Par son action internationale, notamment en
Afrique du Nord, il a contribué au rayonnement de la France, et
ce jusqu’à son dernier souffle (à 73 ans).
C’est à ce titre que notre ami David Delaux, appuyé par Paul-Eric
Dupuis et Pascal Lelan, a obtenu pour Henri la médaille de l’Ordre
National du Mérite au grade d’Officier. Au-delà de ce signe de
reconnaissance, nous garderons pour héritage son sens du partage.
Le plus extraordinaire est que tout au long de sa vie d’engagement,
de « sacerdoce » comme il aimait le dire, il a su garder un très fort
attachement à sa première communauté, sa famille.
Merci à Bernadette et à sa famille d’avoir partagé leur grand homme pour le
bien commun.
Les différentes communautés qu’il a fait grandir. » ●
Daniel Leroy, président de l’ASTE
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I7

ACTUALITÉS
ESSAIS ET MODÉLISATION
Agnès Pannier-Runacher, ministre déléguée chargée de l’Industrie
8 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

ACTUALITÉS
L’INTERVIEW
« Durant cinq ans, nous avons
redonné de l’attractivité
à notre industrie »
Alors que la campagne pour l’élection présidentielle bat son plein, Agnès Pannier-Runacher, ministre
déléguée chargée de l’Industrie auprès de Bruno Le Maire, ministre de l’Économie, a accepté de répondre à
nos questions formulées par la rédaction d’Essais & Simulations et l’Association des sciences et techniques de
l’environnement (ASTE) avec les partenaires de la revue, Nafems et le Réseau Mesure.
©PBagein
Madame la ministre, à quelques mois
de l’échéance présidentielle, quel bilan
tirez-vous de l’action menée au sein de
votre cabinet ?
Sous l’impulsion d’Emmanuel Macron,
après des années de capitulation industrielle
qui se sont soldées par la disparition d’un
million d’emplois nets entre 2000 et 2016,
la hausse massive de nos importations et
des délocalisations, la réindustrialisation de
notre pays est enclenchée. En 2021, comme
en 2017, 2018 et en 2019, la France a recréé
de l’emploi industriel. En 2021, et pour la
troisième année consécutive, la France est
le pays européen le plus attractif pour les
investissements étrangers dans l’industrie.
Enfin, pour la première fois depuis trois
décennies, nous comptons deux fois plus
d’ouvertures d’usines que de fermetures.
C’est le fruit d’un travail acharné au cours
de ce quinquennat. Durant cinq ans,
nous avons redonné de l’attractivité à
notre industrie. Nous avons relocalisé des
chaînes de production. Et cela porte ses
fruits : depuis septembre 2020, nous avons
accompagné 782 projets qui ont permis de
créer ou de conforter 100 000 emplois, dans
des filières stratégiques comme la santé ou
la chimie.
Nous avons aussi soutenu nos filières
d’excellence, comme l’aéronautique
ou l’automobile. Nous avons entamé la
« Si la réindustrialisation
n’est ni facile ni rapide,
et même s’il reste encore
beaucoup à faire,
nous avons montré qu’il
existait un chemin ».
décarbonation de nos industries lourdes.
Enfin, nous avons porté des initiatives
fortes au niveau européen sur des sujets
clés comme les batteries électriques ou
l’hydrogène bas-carbone. Alors, après ces
cinq années, je considère que même si la
réindustrialisation n’est ni facile ni rapide,
et même s’il reste encore beaucoup à faire,
nous avons montré qu’il existait un chemin.
L’adoption du Plan France 2030
en octobre dernier se donne dix
grands objectifs, parmi lesquels
le développement de la filière
« Hydrogène vert ». Vers quoi se
dirigeront ces investissements et pour
quels objectifs ?
Avec France 2030, nous investissons
dans dix filières industrielles stratégiques
d’avenir. Dix filières dans lesquelles nous
avons la possibilité de tirer notre épingle
du jeu. Nous cherchons à constituer les
nouvelles filières dont nous allons avoir
besoin pour maintenir une industrie
puissante à horizon 2030.
Ce plan, c’est 30 milliards d’euros de
subventions publiques afin d’être à
la hauteur des défis qui sont devant
nous : devenir leader de l’hydrogène
bas-carbone, inventer le premier avion
vert, accompagner le développement
des compétences de demain, réussir
l’électrification de notre parc automobile,
produire de la nourriture saine, durable
et traçable, décarboner notre industrie
grâce à des innovations de rupture…
Quelles mesures pouvons-nous mettre
en place afin de surmonter la crise
majeure des semi-conducteurs que
nous rencontrons, à court comme à
long terme ?
Il faut d’abord replacer la situation dans
son contexte. La pénurie de composants
électroniques et les tensions qui affectent
plus globalement les approvisionnements
des industries manufacturières sur tout le
continent européen, ont mis en lumière
de nombreuses fragilités tout le long des
chaînes de valeur. Ces vulnérabilités,
elles peuvent être décisives alors que
l’on observe la hausse spectaculaire de la
demande mondiale pour l’électronique et
l’électrification accélérée de segments entiers
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I9

ACTUALITÉS
de l’industrie comme celui des mobilités.
La situation actuelle n’est donc pas tenable.
Afin d’y répondre, nous agissons à court,
comme à plus long-terme. À court terme,
au sein du ministère de l’Économie, nous
assurons un suivi continu de la situation
avec le Comité Stratégique de Filière et nous
accompagnons les entreprises concernées
au travers de dispositifs de soutien de leur
trésorerie. À plus long terme, nous voulons
renforcer nos capacités de production sur les
segments les plus critiques et accompagner
les investissements industriels. Dans le cadre
du plan de relance, nous avons soutenu, pour
le seul segment de l’électronique, 107 projets
de renforcement des capacités de production
d’un montant de 463 millions d’euros
d’investissement pour 141 millions d’euros
de soutien public. Nous poursuivrons ce
soutien dans le cadre de France 2030, en
mobilisant une enveloppe d’environ 5
milliards d’euros dédiée à l’électronique.
Mais la réponse se construit surtout
en renforçant l’écosystème européen
et en soutenant l’innovation comme
l’industrialisation, comme nous l’avons
fait dès 2018 dans le cadre du programme
Nano 2022. C’est aussi tout le sens du plan de
l’Union européenne de 43 milliards d’euros,
le Chips Act, présenté par le Commissaire
Thierry Breton, qui permettra de tendre
vers l’objectif de 20% des semi-conducteurs
produits dans le monde d’ici 2030, soit un
quadruplement de la production européenne.
Il en va de notre autonomie technologique.
Comment favoriser une démarche
mutualisée pragmatique des
différents acteurs afin de faciliter
le développement des PME TPE
françaises ?
Le gouvernement a fait de la croissance des
TPE et des PME françaises l’une des priorités
de ce quinquennat. C’était d’abord le sens de
la loi Pacte, adoptée en 2019, qui a permis de
lever de nombreux freins au développement
de ces entreprises, et ce, à toutes les étapes de
leurs vies. Avec cette loi, nous avons simplifié
les démarches de création d’entreprises,
favorisé la participation et l’intéressement,
supprimé de nombreux effets de seuils
nuisibles à ces entreprises, ou encore soutenu
l’exportation de ces entreprises.
C’est aussi le sens de ce que nous portons
en matière de commande publique, car
c’est un véritable levier pour accélérer la
croissance des TPE/PME. C’est pour cela,
par exemple, que nous avons augmenté le
taux minimal des avances versées aux PME,
qui est passé de 5 à 20 % pour les marchés
de l’État améliorant ainsi la trésorerie des
PME obtenant ces marchés.
Enfin, nous avons aussi agi pour que nos
PME puissent se transformer en entreprises
de taille intermédiaire, qui sont tout aussi
cruciales pour notre économie. En effet,
elles emploient 3 millions de salariés et
représentent 30 % du chiffre d’affaires de
l’ensemble des entreprises. C’est pourquoi
nous avons renforcé leur accompagnement
par les pouvoirs publics, développer leur
accès aux compétences, et améliorer leur
compétitivité afin de renforcer leur capacité
d’investissement.
Quelles mesures concrètes Bercy
va-t-il appliquer afin de réduire le
déficit commercial abyssal de la
France ?
Notre déficit commercial, il ne date pas d’hier.
Cela fait plus de vingt ans que nous sommes
dans le rouge, et c’est ce gouvernement qui
a mis en place une politique de reconquête
des exportations. Il ne faut pas isoler le
creusement du déficit entre 2019 et 2021.
Il s’explique, conjoncturellement, par
deux effets combinés : l’effet prix, lié à
l’augmentation du prix de l’énergie et des
matières premières, et l’effet volume, qui
est lié à notre rebond économique plus fort
que chez nos voisins. Aujourd’hui, si on
importe plus, c’est parce que nous avons une
croissance beaucoup plus forte que les autres.
Il est intéressant de souligner que les
importations de biens d’équipement
augmentent, témoignant du fait que
nous sommes en train de nous équiper
en machines pour l’industrie. En France,
lorsque l’on achète pour 100€ de bien
manufacturé, il en reste 35€ en France et
65€ partent à l’étranger. À court terme,
la politique ambitieuse de reconquête
industrielle que nous menons creuse donc
le déficit.
Mais, une fois que nous avons posé ce
constat, nous ne devons pas rester les
bras croisés, et notre stratégie est claire.
Nous voulons mettre fin à la préférence
française pour la délocalisation. Cela
passe par plusieurs éléments : continuer le
renforcement de la compétitivité de notre
pays, poursuivre nos efforts pour le Fabriqué
en France, sortir de la naïveté en matière
commerciale et d’accès au marché européen
pour les entreprises non-européennes, et
mieux accompagner nos entreprises à
l’international.
« [En matière de déficit
commercial], notre
stratégie est claire. Nous
voulons mettre fin à la
préférence française pour
la délocalisation. »
Dans cette action, le marché intérieur
européen et ses 450 millions de
consommateurs, est crucial. Il est notre
meilleur rempart contre les crises et
notre meilleur relais de croissance. A
condition, évidemment, d’y faire respecter
des conditions de concurrence loyale. La
France, qui a pris la présidence de l’Union
européenne le 1er janvier, et l’Europe
elle-même, l’ont très bien compris.
C’est pourquoi nous portons un agenda
ambitieux afin de renforcer notre autonomie
stratégique et de mieux défendre nos
entreprises face aux pays et aux entreprises
qui ne jouent pas selon les mêmes règles ●
Propos recueillis par Olivier
Guillon et Daniel Leroy (ASTE)
10 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

ESSAIS ET MODÉLISATION
ÉVÉNEMENT
Le congrès Gas Analysis
s’ouvre conjointement au salon
Measurement World
Manifestation très appréciée par la communauté de l’analyse des gaz, le congrès Gas Analysis revient à
Villepinte du 17 au 20 mai. Organisé sous l’égide du CFM, le congrès signera sa 11 e édition.
Présentations et posters
portant sur l’hydrogène
Gas Analysis est un symposium de référence de près de 300 participants
étalé sur plusieurs jours. Au fil des années, il a su se positionner comme le
symposium mondial pour l’analyse des gaz en couvrant des thématiques
répondant à des défis planétaires.
Perçu comme le meilleur forum d’échange sur les dernières avancées de pointe
et applications dans l’industrie, il attire de nombreux intervenants du secteur :
experts, décideurs règlementaires, responsables techniques, laboratoires de
recherche, fabricants jusqu’aux utilisateurs industriels.
Son programme sera constitué de conférences orales et posters, de tutoriels, d’une
exposition ainsi que d’événements sociaux de networking. Le symposium sera
orchestré sous trois axes d’applications principaux : environnement, énergie/
bioGaz et Innovation industrielle. À cette occasion, seront présentées les dernières
avancées sur la métrologie des gaz, la transition énergétique, les innovations
industrielles et la qualité de l’air. D’autres éléments seront au rendez-vous : systèmes,
validation et incertitudes des mesures, accréditation, contrôle des émissions, des
contaminations, évaluation des risques...
Dans la partie concernant l’énergie et les biogaz, l’hydrogène tiendra une place
importante. Les présentations et posters proposés au Congrès Gas Analysis 2022
traitant de cette technologie et des problématiques de mesure et métrologie
associées sont présentés en encadré (ci-contre) ●
• Engie Lab Crigen – Development of
a new spot online analysis method to
control H2 quality on Hydrogen Refueling
Station
• GRTgaz Rice - Evaluation of the
performances of commercial analyzers
dedicated to natural gas/hydrogen blends
• Agilent - Hydrogen impurity analysis
with the Agilent 8890 GC/PDHID system
and Agilent 990 Micro GC platform
• Siemens - Process Analytics for
Hydrogen Liquefier
• PAC - Evaluating analysis methods for
measuring low level sulfur in Hydrogen
• Federal Institute for Materials
Research and Testing (BAM) - Real-time
mass spectrometry: from unraveling
electrochemical reaction mechanism to
trace analysis of impurities in hydrogen
gas
• DNV - Conversion of a natural gas
pipeline to hydrogen transport and the
effects of impurities on the hydrogen
quality
• Thermofischer - Innovations in FT-IR
Spectroscopy for Enhanced Sensitivity
in Hydrogen Analysis
• AP2E - Combination of Ofceas
Spectroscopy and Low Pressure sampling,
a solution for determining traces for
the purity of Hydrogen
• Tiger Optics - Optimal Total Analytical
Solution for Fuel-Cell-Grade Hydrogen
Using Cavity Ring-Down Spectroscopy
and Mass Spectrometry
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I11

ESSAIS ET MODÉLISATION
MESURE & MÉTROLOGIE
Enjeux autour
de la métrologie
et de la mesure
pour la filière
Hydrogène
À l’occasion du Congrès Gas Analysis (qui se déroulera au sein de Global Industrie / Measurement World, du
17 au 20 mai prochain à Villepinte), Martine Carré (Air Liquide) et Jérôme Lopez (CFM – partenaire de la revue
Essais & Simulations) reviennent sur les enjeux de l’hydrogène pour la mesure et la métrologie.
L’hydrogène est en passe de
devenir incontournable dans
la décarbonation des secteurs
industriels, de l’énergie et de la
mobilité. La part de l’hydrogène
produit à partir d’énergies renouvelables ou
grâce à des procédés bas carbone (hydrogène
vert et bleu) va augmenter dans les années à
venir. C’est aussi le cas de la part provenant de
l’excès (comme produit dérivé) des industries
à base de chlore, d’éthylène ainsi que des
raffineries…
L’hydrogène est devenu une énergie mature.
Les technologies existent aujourd’hui pour
le produire, le stocker, le déplacer et l’utiliser
et ce, en accord avec les objectifs des accords
de Paris 2030. Il peut être produit à partir des
carburants fossiles, de la biomasse, de l’eau ou
d’un mélange des précédents. Le gaz naturel est
aujourd’hui la première source de production
d’hydrogène grâce aux usines de réformage du
méthane à haute température (SMR), comptant
pour 75% de la production annuelle globale
qui est de 70 millions de tonnes.
Pour une utilisation dans le secteur de
la mobilité (dans les piles à combutibles)
© DR
© DR
Martine Carré
Directrice scientifique
en analyse au sein du
groupe Air Liquide
Jérôme Lopez
Directeur technique
du Collège français de
métrologie (CFM).
l’hydrogène doit être purifié, liquéfié ou
pressurisé et stocké avant d’être transporté.
L’hydrogène est liquéfié à basse température
(sous -253 °C) à travers plusieurs cycles de
compression et d’échange de chaleur avec
de l’hélium. Dans ce type de process, des
techniques d’analyse de gaz doivent être
mises en œuvre pour contrôler la qualité
de l’hydrogène. Il s’agit en particulier de
contrôler la teneur en impuretés pouvant
avoir un impact sur le process lui-même.
De même, sous forme gazeuse comprimée,
l’hydrogène qui est utilisé pour l’alimentation
des piles à combustibles doit avoir une haute
pureté et respecter des spécifications définies
pour une série d’impuretés.
Ainsi, il est nécessaire de contrôler les
impuretés présentes dans l’hydrogène
délivré aux stations de remplissage (HRS
pour Hydrogen Refuelling Stations) pour
alimenter les véhicules basés sur les piles
à combustibles (FCEV pour Hydrogen
Fuel Cell Electric Vehicles). La norme
ISO 14687 : 2019 établit une liste de treize
espèces chimiques contaminantes, dont le
CO, C02, Ar, Ne, NH3, N2, H2O, H2S…, et
12 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

ESSAIS ET MODÉLISATION
©IStock - MF3d
les seuils maximum requis pour assurer l’intégrité des piles
à combustibles. Ces niveaux varient selon l’impureté de la
centaine de ppm (part per million molaire) à la dizaine de
ppb (Parts per billion molaire). Le soufre est l’impureté la
plus critique avec une spécification de 4 ppb maximum. Du
côté de la production par électrolyse, l’oxygène et l’eau sont
les premières espèces contaminantes.
D’autres enjeux de mesure des contaminants apparaissent
aussi dans le transport de l’hydrogène par pipeline. Il s’agit
par exemple de mesurer la capacité calorifique (GCV pour
Gross Calorific Value). La conversion des pipelines de gaz
existants pour le transport de l’hydrogène peut affecter les
taux de contaminants présents.
Les technologies de mesure et la métrologie associée doivent
permettre de mesurer ces niveaux, de manière reproductible,
traçable (au sens métrologique) et avec des niveaux d’incertitudes
maîtrisés et adaptés au besoin.
Selon les applications et les espèces chimiques, différentes
techniques sont aujourd’hui en lice pour assurer le contrôle
des niveaux de contaminants. Parmi celles-ci, on compte par
exemple la spectroscopie optique (OFCEAS et spectroscopie
par diode laser accordable) pour mesurer les niveaux d’H2O,
de CO ou d’H2S dans l’hydrogène, mais aussi la CRDS (Cavity
Ring Down Spectroscopy).
On peut aussi citer, la spectrométrie de masse temps réel pour
le contrôle des process, l’identification et la quantification
des espèces contaminantes. La spectroscopie FTIR (Fourier
Transform Infrared) existe ainsi que d’autres techniques comme
les GC-MS ou CRDS.
De nombreux acteurs, grands groupes industriels producteurs
ou fournisseurs d’hydrogène comme Air Liquide, Engie,
GRT Gaz, mais aussi des industriels spécialisés dans
l’instrumentation comme Siemens, Agilent, Thermofischer
ou AP2E, soutenus à la fois par les travaux de laboratoires
académiques (BAM, PAC,…) ainsi que des instituts de
métrologie nationaux comme le LNE, la PTB allemande
ou le NPL anglais, collaborent, notamment à travers
des programmes de recherche européens (par exemple
le projet EMPIR MetroHyVe) afin de développer des
nouveaux capteurs, de nouvelles méthologies de mesure,
en s’attachant à ce qu’elles soient reproductibles et traçables
au sens métrologique. Ces travaux seront présentés lors du
prochain congrès Gas Analysis 2022 (cf. article précédent) ●
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I13

ESSAIS ET MODÉLISATION
REPORTAGE
Engie capitalise sur sa longue
expérience pour s’imposer dans
l’hydrogène
Dans la course au projets liés à l’hydrogène, Engie semble bien armé pour relever les défis et les objectifs
ambitieux de l’État en matière de production, de transport et de stockage. Le groupe français s’appuie
notamment sur le Crigen, son centre de R&D entièrement dédié à la recherche sur les énergies renouvelables,
en particulier l’hydrogène.
© DR
Sécile Torun
Ingénieure de l’Esta, Sécile
Torun est aujourd’hui
responsable du laboratoire
Hydrogène au sein du
principal centre de R&D du
groupe, le Crigen. Chez Engie
(ex Gaz de France) depuis
une vingtaine d’années,
l’ingénieure également
titulaire d’un DEA en
économie industrielle, a
longtemps travaillé sur les
problématiques de transports
de gaz, le gaz naturel liquéfié
puis l’hydrogène.
L’engagement du groupe Engie
dans l’hydrogène ne date pas
d’hier. Comme chacun sait, ce
leader mondial de l’énergie n’a pas
attendu l’engouement soudain et
quasi-général pour le « mix-énergétique » et tout
particulièrement pour l’hydrogène (« vert » si
possible) né de la crise du Covid-19. En témoigne
l’investissement au début de l’année 2020 par la
filiale de capital-risque du groupe (Engie New
Ventures) dans H2Site, un spin-off créé par le
centre de recherche et technologie Tecnalia et
l’Université de technologie d’Eindhoven.
Implanté à Bilbao, H2Site a pour objectif
d’apporter une solution sur site compacte et
compétitive répondant aux problématiques
de nombreux clients en matière de production
décentralisée, de transport et de stockage
d’hydrogène. Outre cette prise de participation
minoritaire au capital de H2Site, Engie, à travers
son centre de recherche Engie Lab Crigen, a noué
un partenariat de coopération en R&D avec
Tecnalia et l’Université de Technologie d’Eindhoven
; le but étant d’accélérer le développement
d’applications émergentes de cette technologie
afin d’atteindre la neutralité carbone.
© ENGIE
14 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

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© ENGIE Lab CRIGEN / Franck Dunouau, 2018
ESSAIS ET MODÉLISATION
© ENGIE Lab CRIGEN / Franck Dunouau, 2018
Contrôle d’un système de compression d’hydrogène
Préparation de mesure de rendement d’un convertisseur catalytique
Mais à y regarder de plus près, l’énergéticien français a pris le
virage de l’hydrogène depuis plus longtemps puisque déjà en
2018, le groupe avait créé sa propre entité dédiée à l’hydrogène.
Et bien avant cela, en 2006, l’hydrogène devenait un pilier et
une stratégie clef pour le groupe qui ne manquait pas de se
positionner en tant que précurseur en la matière à travers,
notamment, le projet Greed – dont l’un des objectifs était
d’injecter jusqu’à 20% de ce précieux gaz dans les réseaux
d’Engie. « Il s’agissait déjà d’une stratégie ambitieuse qui
ne fait que s’accélérer aujourd’hui, précise Sécile Torun. La
volonté du groupe est en effet d’accroître les installations des
capacités de production d’hydrogène ; plus précisément, il
s’agit d’atteindre 600 mégawatts installés d’ici à 2025 puis 4
gigawatts en 2030 ».
Autres chiffres significatifs : le nombre d’installations de
transformation d’hydrogène devrait atteindre les cinquante
unités d’ici 2025 puis dépasser la barre des cent stations en 2030
sur le territoire français. Enfin, en matière de transport cette
fois, 170 kilomètres de pipelines devraient être construits dans
les trois prochaines années et s’étendre à 700 kilomètres dans
les huit années à venir, « avec en parallèle près de 270 gigawatts
d’hydrogène stockés en sous-sol au sein de nos installations ;
un chiffre qui va être multiplié par quatre d’ici 2030 ».
UN CENTRE DE R&D DÉDIÉ À L’HYDROGÈNE
Pour Engie et sa filière hydrogène, l’année 2020 n’a pas été
seulement celle de la crise. Elle a aussi été marquée par une
sorte d’alignement des planètes ! en début de cette année qui
marquera l’engagement de l’État français dans la création d’une
filière consacrée à l’hydrogène, le Crigen, principal centre de
R&D du groupe, s’installe à Stain (Seine-Saint-Denis) dans
7 000 m 2 de locaux flambant neufs. Composé de neuf équipes
réparties en trois laboratoires (le gaz 100% vert, les solutions
BtoB neutres en carbone et intelligentes, et les développement
de technologies émergentes), le Crigen rassemble plus de 180
salariés de vingt-sept nationalités différentes travaillant sur
toute la chaîne de valeur de l’hydrogène, de la production au
transport et au stockage, en passant par le développement des
usages... avec une idée (ou plutôt une équation compliquée)
en tête : verdire le gaz, réduire ses coûts de production et
imaginer en permanence des solutions encore inexistantes
et de nouveaux standards sur les marchés de l’industrie et
les territoires.
Les équipes du Crigen mènent de nombreux projets de
recherche (pour un chiffre d’affaires de 35M€ par an), sans
cesse en augmentation ; « le marché est en très forte croissance,
confirme Sécile Torun. De deux nous sommes passés à quinze
projets par an entre 2018 et aujourd’hui ! » Pour ce faire, les
laboratoires s’appuient sur les importants moyens d’essais
qu’abrite le Crigen. « Les essais sont au cœur de notre ADN. Ils
concernent par exemple des tests de combustion dans les fours
afin de mieux comprendre les variations de qualité ». Mais c’est
une multiplicité de tests et d’importantes campagnes que les
laboratoires du Crigen que l’équipe chargée des essais est en
mesure de mener. Celle-ci assure la cohérence des nombreux
moyens d’essais (parmi lesquels des fours industriels, un
banc semi-virtuel, un banc d’essai pour les applications de
cuisine et de restauration, un laboratoire pour les drones et
les robots, ainsi qu’un atelier de prototypage...) dans le but de
maîtriser tous les aspects de sécurité et de tester l’ensemble
des briques manquantes et différenciantes pour le groupe. Des
travaux menés au sein de la H2 Factory, une plateforme de
R&D collaborative de solutions de développement et de tests.
16 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

ESSAIS ET MODÉLISATION
© ENGIE Lab CRIGEN / Franck Dunouau, 2018
Contrôle d’un système de compression d’hydrogène
LA HALLE D’ESSAI, VÉRITABLE « AIRE DE JEUX »
POUR LES ÉQUIPES DE RECHERCHE
Répartie à travers neuf laboratoires pour tester l’hydrogène, le
biogaz et le GNL biologique, la halle d’essai abrite des moyens
importants parmi lesquels un électrolyseur (pour toutes les
applications P2G / P2X), des moyens de compression, des
panneaux d’électrolyse photo-assistés dotés de jumeaux
numériques installés sur le toit pour produire de l’hydrogène*,
mais aussi – fruit d’investissements effectués en 2021 – des piles
à combustible, un nouveau compresseur et des générateurs
d’hydrogène... Pour 2022, de nouvelles acquisitions sont prévues
afin de répondre notamment aux besoins liés au projet HyCare
et dont le but est de stocker 50 kg d’hydrogène à basse pression
via des hydrures de métaux. Objectif ? Réutiliser l’hydrogène
dans les piles à combustible et démontrer la qualité du gaz.
« Pour ce faire, nous menons beaucoup d’essais sur la sécurité
afin d’obtenir un grand nombre de retours d’expérience sur
l’utilisation du réservoir ».
Cette halle d’essai abrite également une gazothèque où sont
stockés les principaux gaz utilisés pour les essais (azote,
hydrogène, gaz naturel, etc.). À l’extérieur, une aire d’essai est
dédiée aux tests de démonstrateurs et prototypes. Un bâtiment
expérimental de 17 mètres de haut (et unique en Europe) simule
l’évacuation des produits de combustion dans les conduits de
cheminée.
VERS DE L’HYDROGÈNE « VERT »
Si le sujet de l’hydrogène n’est pas nouveau, celui de l’hydrogène
dit vert s’avère quant à lui en effet « beaucoup plus complexe
à produire. Nous avons aujourd’hui une ambition forte
d’installations d’électrolyses ; en changeant d’échelle, nous allons
pouvoir réduire les coûts ». Deuxième réponse apportée par
le groupe : « nous renforçons les synergies avec des industriels
intéressés par de l’hydrogène produit avec des électrolyseurs,
notamment à basse température, en particulier pour des raisons
de maintenance, de durabilité et d’efficacité ». Sécile Torun
ajoute également que les capacités du groupe Engie à augmenter
les volume et réduire les coûts s’appuient sur l’éventail large
de son portefeuille.
À l’avenir, produire de l’hydrogène à plus forte pression en
sortie d’électrolyseur sera possible, tout comme produire de
l’hydrogène à basse ou forte température... tout dépendra des
besoins des industriels et des territoires. Pour l’heure, « nous
menons une veille active auprès de toutes les technologies. Nous
participons et bénéficions également de l’important maillage
de la filière française qui s’est mise en ordre de marche sur le
territoire. » Enfin, Engie et le Crigen travaillent sur des projets
de normalisation en matière de métrologie, de transport
et de mobilité avec par exemple le standard MétroAFZ ; il
s’agit de développer une méthodologie d’échantillonnage à
bas coût à partir d’une norme ISO portant sur la qualité de
l’hydrogène en sortie de station. Un banc d’échantillonnage
a ainsi été créé. « L’hydrogène est un produit connu depuis
la nuit des temps et qui ne demande qu’à être maîtrisé pour
être utilisé de façon sécurisée. Pour cela, il faut que toute la
filière se mette en phase et collabore pour mettre au point les
mêmes standards ; mais ça s’organise, notamment dans la
sécurité avec le projet MultiFull. » ●
Olivier Guillon
* Ce système permet de restituer l’hydrogène dans un électrolyseur afin de
produire le gaz de manière décentralisée
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I17

ESSAIS ET MODÉLISATION
TECHNOLOGIE
Devenir un champion de la mesure
d’impuretés dans l’hydrogène
Si l’hydrogène a le vent en poupe depuis plus d’un an, un certain nombre d’entreprises n’ont pas attendu ce
sursaut dû aux récentes annonces gouvernementales (tant en France qu’en Europe et dans le monde). C’est le
cas de la société aixoise AP2E, une entreprise innovante d’environ 65 personnes créée en 2006 et spécialisée
dans les appareils de mesure de gaz reposant sur la technologie laser.
Étienne Smith
Directeur commercial –
ventes & services – d’AP2E
Philippe Fayolle
Responsable produit chez
AP2E et expert Afnor
Racheté en 2018 pour le groupe
Allemand Durag, le savoir-faire
de AP2E se situe en France avec
une importante équipe de R&D, laquelle
est notamment à l’origine de deux brevets
fondamentaux pour la mesure de gaz : LPS
(Low Pressure Sampling ou prélèvement
basse pression) et OFCEAS (Optical
Feedback Cavity Enhanced Absorption
Spectroscopy), une technologie mise au
point par l’Université Joseph Fourier et pour
laquelle la société a obtenu la licence exclusive
mondiale pour sa commercialisation.
Aujourd’hui mondialement reconnu dans
le domaine du gaz, l’entreprise enchaîne
les contrats et voit s’envoler son chiffre
d’affaires, passant par exemple de 3,3M€
en 2018 à 7,5M€ l’an dernier ! « Notre
technologie est la même quelle que soit
l’application, qu’il s’agisse de mesure à
l’émission ou d’impuretés dans les gaz
industriels, précise Étienne Smith, directeur
commercial d’AP2E. Il est possible de
mesurer plus d’une trentaine de gaz différents
avec une solution unique ».
SE TROUVER AU CŒUR D’UN
MARCHÉ TRÈS DYNAMIQUE
Présent dans trois métiers différents,
le process, le contrôle des émissions
industrielles et l’air ambiant (comme l’étude
de gaz à effet de serre par exemple), AP2E
travaille sur l’hydrogène depuis déjà près de
sept ans, en particulier à travers un projet
mené par le CEA sur une pile à combustible
visant à rechercher toutes les technologies
de contrôle d’impuretés présentes dans
l’hydrogène et à les répertorier. « À l’époque,
ce sujet intéresse peu de monde car le marché
était encore confidentiel ; seuls quelques
grands acteurs tels que Toyota, Shell et
Air Liquide étaient impliqués, se souvient
Philippe Fayolle, responsable produit et
expert Afnor. Puis en à peine trois ans, le
marché s’est retourné. En ayant démontré
l’efficacité d’une combinaison entre un
système de mesure OFCEAS et un système de
chromatographie pour mesurer les impuretés,
AP2E s’est retrouvé au cœur de nombreux
projet de stations à travers le monde, en Inde,
aux États-Unis ou encore en Chine, et même
les taxis parisiens ».
Grâce à ce système, il est possible d’effectuer
facilement des mesures avant d’injecter
le gaz dans la pile à combustible. Mais
la société travaille aussi sur des moyens
d’effectuer des prélèvements directement
sur les stations via de la mesure continue.
« Nous sommes en train de mettre en
place des stratégies grâce à des techniques
de prélèvement pour les stations, précise
Philippe Fayolle. À l’avenir, cela peut
également s’effectuer directement sur les
véhicules même si aucune solution n’existe
à ce jour »… malgré cela, on l’imagine,
l’intérêt grandissant des constructeurs ! ●
Olivier Guillon
18 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

ESSAIS ET MODÉLISATION
Quelques
précisions
sur la mesure
d’impureté dans
l’hydrogène
La recherche et la mesure
d’impuretés est fondamentale
pour assurer le bon
fonctionnement d’une pile
à combustible. En effet, les
impuretés peuvent détruire une
pile à combustible dans laquelle
l’hydrogène va être injecté.
C’est pourquoi ce processus est
encadré par la norme ISO 14
687 et à laquelle un industriel
vendant son hydrogène pour
alimenter une pile doit se référer.
Pour ce faire, il accède à une
liste de contaminants avec des
concentrations maximums à ne
pas dépasser. Cette analyse lui
permet de prouver la conformité
du gaz injecté.
Liste des impuretés présentées dans la norme ISO 14687-2019
IMPURETÉS
CONCENTRATION
MAXIMUM (PPM)
H2O 5
Hydrocarbures totaux
(excepté CH4)
O2 5
He / N2 / Ar 300
CH4 100
C02 2
C0 0,2
Soufres totaux 0,004
HCHO 0,2
HCOOH 0,2
NH3 0,1
Halogénés totaux 0,05
2
AP2E impliqué dans
plusieurs projets de R&D
Sans surprise, le spécialiste de la
mesure de gaz d’Aix-en-Provence
s’est lancé dans plusieurs projets de
R&D, lui permettant de conforter son
avance dans le domaine et d’explorer
d’autres champs des possibles. Un de
ces projets concerne notamment un
nouveau type d’analyseur réunissant
deux technologies (OFCEAS et Raman)
destiné au marché de la liquéfaction de
l’hydrogène. Cette innovation brevetée
repose sur le couplage, au sein d'un
seul et même instrument analytique,
d'un spectroscope Raman et d'une
cavité résonnante. Autre exemple de
sujet, la mesure de l’hydrogène après
combustion ; l’idée est de mettre au
point un produit permettant de mesurer
l’hydrogène à l'émission pour pouvoir
convertir les centrales thermiques à gaz
naturel en centrale à hydrogène tout en
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ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I19

ESSAIS ET MODÉLISATION
FOCUS PME
DAM veut s’imposer comme
le leader européen des bancs
de contrôle dans l’hydrogène
Le spécialiste lyonnais de la mesure des grandeurs physiques a décidé
de capitaliser son savoir-faire de plus de trente-cinq ans pour proposer
des solutions clé en main aux industriels de l’hydrogène… et devenir un
leader européen du banc de contrôle.
Guy Crépet
Fondateur et gérant de
la société DAM, une PME
lyonnaise créée en 1987
Depuis plusieurs années, DAM Group, société spécialisée dans la mesure des
grandeurs physiques, est devenu un acteur incontournable dans la chaine de
valeur de l’hydrogène. Parmi les projets de l’entreprise, pour son dirigeant
et fondateur, il est question de « reprendre les projets de production de bancs laissés
de côté en raison de la crise du Covid-19, mais aussi, d’ici 2025, devenir le leader
européen des bancs de contrôle »… rien que ça. Pour ce faire, DAM veut s’imposer
dans l’hydrogène en s’appuyant sur son site de Villeurbanne où il emploie plus de la
moitié des effectifs du groupe (trente-cinq personnes sur une soixantaine).
Mais rien n’est simple, comme le confirme Guy Crépet : « le principal défi pour les
acteurs de l’hydrogène est de sortir de la phase de laboratoire pour passer à la mise
en production à grande échelle dans un
marché qui monte très fortement. Or,
cette technologie est particulièrement
complexe ; notre rôle est donc d’assister
nos clients dans la production de plusieurs
milliers d’exemplaires de leurs piles à
combustible destinées aux secteurs de la
mobilité terrestre, maritime et fluviale
ainsi que l’aéronautique ».
DES CONTRÔLES
INDISPENSABLES POUR
GARANTIR LA SÉCURITÉ
Banc de conditionnement pour pile à combustible (jusqu’à 150kw)
L’une des conséquences de cette
explosion du marché entamée il y a
quatre ans, réside dans la demande
accrue au niveau de la boucle de
remplissage, allant du réservoir et du
système de détente des gaz à la pile à
combustible elle-même où il devient
indispensable de contrôler la chaîne
complète. « Nos clients appartiennent
à trois métiers différents : les fabricants de
20 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

Banc de test - contrôle étanchéité des plaques bipolaires et/ou MEA
piles à combustible, les intégrateurs de piles dans un ensemble
complet et les intégrateurs de stackpacks qui s’adressent quant à
eux directement aux constructeurs, énumère Guy Crépet. Afin
de répondre à leurs besoins, nous avons décidé de capitaliser
nos savoir-faire depuis 1987 en partant de notre cœur de
métier, à savoir la mesure de grandeur physique. Nous avons
donc mis nos différents métiers (process, fluide, mécanique,
informatique et automatismes) en ordre de marche dans
l’hydrogène. C’est pourquoi nos bancs de contrôle sont à 100%
adaptés à la demande ».
Les bancs de contrôle étanchéité, associés à un banc de
conditionnement de 150 kw, vérifient l’étanchéité des
plaques bipolaires et des membranes MEA. Une fois la pile
à combustible assemblée, celle-ci est mise en condition
de fonctionnement progressif. Cette première étape est
importante en raison des performances et de la durée de
vie de la pile à combustible. « Nos bancs de contrôle sont
particulièrement flexibles mais ce qui plaît aussi à nos clients,
c’est notre transparence technologique qui leur permet de
maîtriser l’ensemble de l’opération de mesure au travers
notre logiciel TestAvenue. En somme, il s’agit d’un outil
adapté à leur niveau de connaissances leur permettant de
paramétrer leur propres scriptes d’essais »… une condition
sine qua non pour DAM dans la mesure où ces contrôles
s’imposent comme des étapes incontournables dans la
chaîne de valeur de l’hydrogène ●
Olivier Guillon
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essais vibratoires
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ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I21

ESSAIS ET MODÉLISATION
ENTRETIEN
Comment Serma veut faire
de l’hydrogène un fer de lance
Dans cet entretien, Francis Dupouy, directeur général et opérationnel
de Serma Technologies, et Peter Herssens, directeur opérationnel de
Serma Energy, expliquent comment le groupe français veut s’imposer
comme un leader des essais dans le domaine de l’hydrogène.
Francis Dupouy
Directeur général et
opérationnel de Serma
Technologies
Peter Herssens
Directeur opérationnel de
Serma Energy
Au sein du groupe Serma a été pris un
virage vers l’énergie, avec la création
de Serma Energy. Pouvez-vous rappeler
en quelques mots le rôle et les activités
de cette division ?
Pour bien comprendre comment nous en
sommes venus là, rappelons que Serma
Technologies existe depuis plus de trente
ans et travaille pour le domaine de l’énergie
depuis ses débuts. L’entreprise propose
des analyses en laboratoires et des tests
effectués sur des composants et systèmes
de puissance (analyse de défaillance,
analyse de construction amont, fiabilité
avec plans d’évaluation et modèles associés,
etc.). Tiré par les besoins des véhicules
électriques et hybrides en 2007, Serma a
élargi ses compétences dans le domaine
en proposant des analyses et essais sur les
batteries, convertisseurs de puissance et
moteurs électriques (essais réalisés sur les
rotors et stators de façon séparée).
L’entreprise réalise des tests électriques, des
essais abusifs au-delà des spécifications,
Vue du laboratoire de Serma Technologies
des analyses de défaillances, du conseil
technologie, des plans de fiabilité, etc.
Afin d’accompagner la forte croissance
de la filière énergie électrique, le groupe
Serma prend un virage en 2018 et investit
fortement pour créer une plateforme
d’expertise et d’essais dédiée aux batteries
et à l’électronique de puissance. Serma
Energy est ainsi le seul prestataire français
à accompagner ses clients sur l’ensemble
de la chaine de valeur. Elle propose aux
industriels un panel complet d’essais et de
certifications qualitatives et normatives.
Comment s’organise cette entité du
groupe ?
La plateforme est organisée en trois
départements : batteries (cellules, modules
et packs), électronique de puissance
(convertisseurs, chargeurs embarqués ou
fixes) et moteurs. Elle dispose de nombreux
bancs batteries (voies cellules, voies modules
et voies packs), des bancs convertisseurs
de puissance, des bancs pour chargeur VE
et des bancs e-moteurs. Les moyens sont
dimensionnés pour répondre à l’ensemble
des technologies standard actuelles et
futures avec des moyens pouvant dépasser
des puissances de plus d’un mégawatt.
L’entreprise vient en outre d’ouvrir une
filiale à Valladolid en Espagne, au plus
près de son client Renault et s’appuiera sur
cette installation pour se développer sur
le marché espagnol. En parallèle, Serma
22 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

ESSAIS ET MODÉLISATION
Technologies a développé ses activités sur
les panneaux photovoltaïques/panneaux
solaires, principalement pour le CEA INES
et a recentré ses activités liées au véhicule
électrique autour des test abusifs, tests
électriques de petite puissance, analyses
physico chimiques, fiabilité et modèles
associés (HM/PH, etc.), technologie et
conseil.
Que représente l’hydrogène chez
Serma ?
C’est en 2020 que Serma a démarré de façon
concrète ses activités dans l’hydrogène.
Serma Technologies réalise sur piles,
électrolyseurs et stacks principalement
des prestations d’analyses laboratoires,
d’analyses de défaillance, de conseil, de
fiabilité, d’expertises physico chimiques,
etc. À moyen termes, Serma Energy prévoit
de développer ses activités sur des tests de
systèmes complets incluant de l’hydrogène.
Quelles problématiques et quels défis
devront relever les industriels en
matière d’hydrogène et comment allezvous
les aider ?
Serma accompagne les industriels sur des
enjeux d’avenir : mobilité, décarbonations ;
et les challenges techniques associés. Le
groupe intervient tout au long du cycle
de vie des produits : depuis les activités
de recherche et développement jusqu’au
maintien en condition opérationnelle en
passant par la conception, la fabrication,
l’industrialisation, etc.
Spécialisé dans les secteurs à forte
contrainte d’environnement, de fiabilité
et de sécurité, le groupe Serma se caractérise
par sa culture d’excellence technique et son
réseau d’experts.
Vue de la plateforme de test de Serma Energy
(en jaune, le banc de test)
Serma Group accompagne les concepteurs
et utilisateurs de systèmes dans la maîtrise
de leurs enjeux stratégiques et s’est organisée
autour des cinq métiers complémentaires
: l’ingénierie des systèmes embarqués,
les technologies de l’électronique,
la microélectronique, la sûreté et la
cybersécurité des systèmes, sans oublier
l’énergie ●
Propos recueillis par Olivier Guillon
EN SAVOIR PLUS > Cf. article du n°146 d’Essais & Simulations, pp.28-30
SIMULATION NUMÉRIQUE
Quand la simulation se met
au service de l’hydrogène
Le 20 janvier dernier, Comsol,
éditeur de logiciels de simulation
multiphysique, a organisé un
webinar au cours duquel deux
experts sont revenus sur les
problématiques communes
des industriels impliqués dans
l’hydrogène. L’occasion pour la
rédaction d’Essais & Simulations
de revenir sur l’implication de la
simulation numérique dans les
développements de produits liés
à une énergie pleine d’avenir.
«
La simulation au service de la filière hydrogène ». L’intitulé du webinar du 20 janvier
dernier était on ne peut plus clair. Face à l’émulation du marché depuis près de deux
ans, de nombreux acteurs industriels se sont lancés dans l’aventure (quand ils n’y
étaient pas déjà) et se trouvent confrontés à de nombreuses interrogations. Parmi elles,
comment optimiser les performances des piles à combustibles et des électrolyseurs ?
Comment dimensionner les moyens de stockage et de transport de l’hydrogène ? Ou
encore, comment s’assurer de la sécurité des installations en fonctionnement ? Mécanique
des structures, mécanique des fluides, thermique, électrochimie sont quelques-unes
des physiques impliquées dans ces applications, avec parfois une nécessaire prise en
compte des couplages multiphysiques.
Pour un éditeur comme l’Américain Comsol, qui développe et distribue son logiciel
phare Comsol Multiphysics, l’hydrogène prend de plus en plus d’importance, même si,
comme le souligne Sébastien Kawka, responsable du groupe Applications chez Comsol
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I23

ESSAIS ET MODÉLISATION
dans l’hydrogène – et dont les équipes fraichement constituées
découvrent ce domaine si particulier.
ALLER TOUJOURS PLUS LOIN DANS LA
CONNAISSANCE DE L’HYDROGÈNE ET DE SON IMPACT
De plus en plus d’applications nécessitent aujourd’hui l’usage
de la simulation numérique. « C’est le cas notamment d’un de
nos clients qui était confronté à des risques de casses mécaniques
lors de l’introduction d’hydrogène. Avec notre logiciel Comsol
Multiphysic, il est parvenu à simuler l’impact du gaz sur l’acier et le
comportement de l’équipement ». Autre exemple, dans le domaine
du stockage géologique de l’hydrogène cette fois, la simulation a
permis de modéliser le sol afin de déterminer s’il était en mesure
d’absorber et de stocker le gaz à injecter.
France, « une partie de nos clients travaille dans ce domaine depuis
longtemps. Toutefois, la nouveauté réside dans le fait qu’ils font
face à des problématiques techniques de plus en plus complexes ».
En effet, la dynamique que rencontre ce marché en plein essor
fait que les connaissances progressent désormais plus vite et que
chacun est à la recherche du moindre gain d’optimisation ; « on
repousse continuellement les limites, en particulier dans les piles
à combustible et les électrolyseurs, des procédés déjà complexes en
soi mais dont on tend encore à optimiser l’espace, l’efficacité et le
rendement, d’où le recours croissant à la simulation numérique ».
C’est le cas à la fois des jeunes sociétés ou start-up se lançant
dans l’aventure mais qui ont peu de connaissances en matière de
simulation, ou à l’inverse, de grands industriels qui démarrent
Pour ce faire, le logiciel Comsol Multiphysics se révèle
particulièrement complet pour répondre aux multiples défis
des industriels, « en raison notamment de sa versatilité (qui
en fait un outil pouvant être utilisé dans un maximum de
configurations différentes et pas restreint à un cadre d’utilisation),
de son ergonomie (prise en main rapide) et naturellement de
son caractère multiphysique ; parmi les modules phares, notons
par exemple le CFD qui permet de simuler les écoulements
monophasiques et multiphasiques ou encore le module de
quantification des incertitudes de mesure, prenant en compte
des tolérances de quelques microns sur des catalyseurs par exemple
en production ». Autre aspect important, la qualité du support
technique permettant aux utilisateurs « de nous faire part de
leurs projets afin qu’on les accompagne au mieux » ●
Olivier Guillon
24 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

DOSSIER
TECHNOLOGIE
La mesure du taux de bulles
au service de la sécurité
de l’hydrogène
Dans cet article, Alain Bruère, expert en mesure capacitive au sein de la société toulousaine AllianTech, revient
sur le phénomène de formation de cavitation (ou de bulles) lors du passage d’un liquide sous pression dans une
canalisation… et surtout sur les moyens de mesurer le taux de bulles notamment lorsque le liquide en question
sert à alimenter un moteur.
Alain
Bruère,
expert en
mesure
capacitive
au sein de
la société
toulousaine
AllianTech
Un liquide sous pression circulant dans
une canalisation est toujours soumis au
phénomène de cavitation (formation de
bulles de vapeur). Lorsque le liquide
est de type cryogénique, celui-ci peut être accentué
par un gradient de température. Ce phénomène de
bulles diffère selon que le fluide circule dans une
canalisation verticale ou horizontale. Dans le premier
cas, la taille et la forme des bulles varient beaucoup,
mais le plus souvent, elles sont quasi-sphériques
et beaucoup plus petites que le diamètre du tube.
Contrairement au cas du canal vertical, le flux
de bulles dans le canal horizontal est fortement
influencé par la force de gravitation. En raison
de la flottabilité, les bulles sont dispersées dans le
liquide avec une concentration plus élevée dans la
moitié supérieure du canal. Ce régime se produit
généralement à des débits plus élevés, car à des
débits plus faibles, la force de gravité tend à drainer
l’anneau liquide vers le bas du canal, ce qui
entraîne un écoulement stratifié.
LA NÉCESSITÉ DE CONTRÔLER LA
PROPORTION DE BULLES
Ce phénomène revêt une importance particulière
lorsque le fluide sert à alimenter un moteur
cryogénique ou la turbomachine d’un aéronef.
En effet, la quantité d’énergie contenue dans une
bulle de vapeur est très faible comparé à celle
du liquide. Aussi, si la quantité de bulles atteint
un certain seuil, la force propulsive du moteur
va trop diminuer, ce qui peut avoir des conséquences
catastrophiques. Il est donc important
de pouvoir contrôler la proportion de bulles.
Le taux de bulles peut aussi perturber un processus.
Cela est par exemple le cas lors du transfert
de liquide cryogénique (LOx, LH2, LN2, CO2)
d’un réservoir vers un autre. Après la phase de
mise en température, ou l’écoulement est purement
gazeux, la phase transitoire diphasique
liquide gaz se met en place pour tendre vers le
régime complètement liquide. Le contrôle du
débit permet alors d’atteindre et de maintenir ce
régime avec un minimum de bulles. D’où l’intérêt,
également dans cette situation, de pouvoir
contrôler la proportion de bulles.
UNE SOLUTION ORIGINALE POUR
QUANTIFIER LA PRÉSENCE DE BULLES
Se pose alors le problème du moyen à mettre en
œuvre pour quantifier la présence de bulles. On
peut songer à un débitmètre mais celui-ci sera
inopérant pour les faibles quantités de bulles.
Afin de répondre à cette problématique la société
Alliantech a proposé une solution originale
reposant sur l’utilisation du principe capacitif.
Les liquides évoqués précédemment étant des
isolants, ceux-ci sont caractérisés, sur le plan
électrique, par leur constante diélectrique relative.
Si, entre deux électrodes, on place un milieu
diélectrique, la capacité formée sera directement
proportionnelle à cette constante. Or, entre un
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I25

DOSSIER
liquide et une bulle de sa vapeur, la constante diélectrique est
différente (elle est plus élevée pour le liquide). Donc, quand
un écoulement contient des bulles, la capacité décroit par
rapport à la valeur en leur absence.
Comme les canalisations dans lesquelles
ces fluides circulent sont métalliques, cela
peut constituer la première armature du
condensateur. Il suffit alors de placer une
autre électrode dans l’écoulement pour
obtenir un condensateur. Autant cette
description semble correspondre à un
capteur très simple dans sa réalisation,
il ne faut pas perdre de vue que mesurer
une capacité de faible valeur (typiquement autour de 1 pF) dont
l’une des armatures est réunie « à la masse » n’est pas simple.
Grace à son expérience, Alliantech dispose aujourd’hui d’une
technologie maitrisée déjà déployée chez les grands motoristes
aéronautiques et spatiaux. Voir Schéma ci-dessus.
De manière à délimiter avec précision le volume de mesure,
l’électrode de mesure se prolonge à ses 2 extrémités par un
anneau de garde. À taux de bulle donné, la vitesse d’écoulement
du fluide est sans influence sur la valeur mesurée (hors
régime turbulent).
Photo 1
Alliantech dispose d’une
technologie originale
permettant de réaliser
des mesures dans les
écoulements diphasiques
Une autre possibilité consiste à mettre la seconde électrode
à la suite de la première et en mettant à profit ce que l’on
nomme en électrostatique les « effets de bord ». L’avantage
de cette conception réside dans le fait qu’il n’y a aucune électrode
placée dans l’écoulement, ce qui
évite totalement les pertes de charge.
La photo 2, ci-dessous illustre cette
conception.
Alliantech dispose ainsi d’une technologie
originale grâce à laquelle il est
possible de réaliser des mesures de taux
de bulles dans les écoulements diphasiques.
Sa souplesse d’emploi permet
de l’adapter à différents types de liquides isolants, depuis les
températures cryogéniques jusqu’à plus de 120°C et utilisable
sur des canalisations dont le diamètre peut aller de moins de
10 mm à plus de 100mm ●
Alain Bruère (AllianTech)
L’avantage de ce capteur réside dans sa simplicité. Toutefois, il
est limité par le rapport maximal entre le diamètre de l’électrode
centrale et celui de l’électrode externe. Malheureusement,
une bulle de taille donnée n’a pas le même effet capacitif selon
qu’elle se situe près du centre ou à l’extérieur. Cela introduit
une non linéarité qui ne peut être réduite qu’en multipliant le
nombre d’électrodes internes. La photo ci-dessous illustre ce
type de géométrie (diamètre de la canalisation = 120 mm).
Voir photo 1, ci-dessus.
Photo 2
26 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

Suivez efficacement les biens
grâce à des solutions RFID personnalisées
L’étiquetage RFID permet à l’Industrie 4.0 d’améliorer l’efficacité de l’identification et la gestion
des composants, produits, machines et outils.
Des gains d’efficacité générés par l’identification RFID peuvent être réalisés à différents niveaux
d’une entreprise, de la fabrication, la partie logistique et ce jusqu’à la livraison au client final.
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ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I27

DOSSIER
USINE 4.0
Le groupe
6Napse innove
pour garantir
la qualité de
production
La qualité et la sécurité sont des enjeux majeurs
pour les usines et unités de production industrielles.
De la mesure acoustique et vibratoire sur machine,
à l’analyse de l’origine d’une défaillance, en passant
par l’apport de nouvelles solutions, le groupe 6Napse
accompagne le futur des lignes de production.
L’arrivée depuis quelques années de machines automatisées
sur les chaînes de production a amené son lot de
questionnements. La tenue mécanique dans le temps de
ces outils et les potentiels risques sur une augmentation de la
cadence de production inquiètent les industriels. En effet, les
bruits et vibrations générées peuvent créer une gêne pour les
opérateurs mais aussi causer un risque de disfonctionnement.
« Pour garantir une meilleure durabilité des machines et accompagner
les enjeux de santé au travail (QHSE / CHSCT), le 6Napse
réalise des mesures de bruit et des vibrations, assure Nicolas
Merlette, responsable du Cevaa, au sein du groupe. Il intervient
à la fois lors de la phase de conception des machines mais aussi
dès lors que les machines sont déjà opérationnelles. »
Le contrôle des machines passe par des mesures vibratoires et
acoustiques. En menant des essais sur machine, les équipes de
6Napse caractérisent les matériaux et font des préconisations
de choix de matière. En outre, elles utilisent aussi la simulation
numérique pour recréer les phénomènes et les comprendre.
Ainsi, le but est de déterminer si les phénomènes vibratoires ont
un impact sur la fiabilité de la machine (défaut, casse).
DES SOLUTIONS POUR L’INDUSTRIE 4.0
Afin d’atténuer le bruit généré par la machine, le groupe crée
des solutions d’amortissement vibratoire ou encore des caissons
d’absorption acoustiques sur mesure. Ces nouvelles solutions
présentent un intérêt particulier pour les industriels de tous
horizons afin de garantir la sécurité sur les lignes de production et
protéger leur machine d’un vieillissement mécanique prématuré.
En outre, lorsqu’une défaillance est constatée sur la chaîne de
production, les équipes mènent l’enquête avec ses outils d’analyse
matériaux. Ainsi, l’origine du problème matière n’est plus un
secret, qu’il s’agisse d’une casse, un défaut process ou un changement
d’état de matière non souhaité (analyse fractographique,
expertise de corrosion).
MAÎTRISER LA QUALITÉ DES PRODUITS EN FIN DE
CHAÎNE
La hausse des cadences de production nécessite pour des industriels
de garantir et d’assurer une maitrise totale sur la qualité des
produits sortant des chaines de production. À ce titre, 6Napse
développe des moyens de contrôles simples et rapides à destination
des opérateurs pour valider, par des technologies, les produits
finis. Directement intégrés aux lignes de production, ces bancs
de tests en fin de chaîne sont conçus sur-mesure, fabriqués et
assemblés par les équipes du groupe. Dès lors, les pièces sont
vérifiées en fin de montage-assemblage et en fin de production
pour contrôler leur bonne fabrication ●
Pierre Weber
28 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

DOSSIER
SOLUTION
Mieux contrôler la présence
d’un taraudage sur une pièce avant
les phases d’assemblage
Développé il y a une quinzaine d’années par la société Kaman, le ThreadChecker n’est apparu discrètement sur le
marché français que depuis cinq ans. Mais peu de temps avant la crise de 2020, cet outil de contrôle de taraudage a
connu un important succès auprès des industriels, en particulier dans l’automobile. Explications.
Mise au point par le fabricant Américain Kaman
spécialisé dans le domaine des capteurs de déplacement
et distribué par la société PM Instrumentation, le
ThreadChecker est un outil de mesure permettant de contrôler
la présence d’un taraudage sans contact avec la pièce, que ce
soit en cours de production ou en bout de ligne.
Techniquement, cet appareil comporte une sonde de mesure
que l’on vient introduire dans le trou à vérifier. Munie d’un
capteur, cette sonde est étanche et peut être utilisée sur tout type
de matériau (aluminium, cuivre, acier ou fonte), ainsi que dans
le liquide de coupe. « La fonction première du ThreadChecker
consiste, sur une pièce ou un élément de sous-ensemble doté
d’un grand nombre de trous, de vérifier que tous les trous ont
bien été taraudés, rappelle Jean-Luc Barette, directeur technique
de PM Instrumentation. Cet appareil présente un intérêt
particulier pour mener un contrôle sur des pièces non planes
ou aux géométries complexes telles que des alternateurs, des
pompes à eau ou encore des moteurs de voiture avant d’être
envoyées en production ou à l’assemblage. »
Focus sur les
caractéristiques
techniques du
ThreadChecker
• Contrôle de taraudage
automatisé : présence /
absence / réalisation partielle
• Qualité de détection < 4 PPM
• Temps de détection < 0.1 s
• Utilisation sur aluminium,
acier, fonte, cuivre...
• 4 sondes de détection de
taraudage (M5 à M14)
• Apprentissage par bouton
poussoir
• Sonde IP67, insensible
à l’huile, fluide de coupe/
poussières etc...
• Contrôle de taraudage par
refoulement
• Contrôle de taraudage par
déformation
• Adapté aux postes de
taraudage robotisés
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I29

DOSSIER
MISE EN APPLICATION CHEZ UN GRAND
SOUS-TRAITANT DE L’AUTOMOBILE
L’avantage est que le ThreadChecker s’adapte à toutes les
géométries, mais pas seulement. En effet, cet appareil
permet de contrôler en production et donc gagner un
temps considérable à la fois au moment de la mesure
(sans contact, grâce à une simple sonde) mais aussi en
permettant de vérifier bien en amont et intervenir au bon
moment. « Lorsque nos clients s’aperçoivent qu’un trou
n’a pas été taraudé, cela peut considérablement retarder
la production et bloquer la ligne d’assemblage, poursuit
Jean-Luc Barette. Il faut en effet rechercher la pièce et
son fournisseur ».
De grands sous-traitants dans l’automobile utilisent
notamment le ThreadChecker sur certains éléments tels
que des alternateurs, démarreur ou pompe à eau. « Ce
type de sous-ensemble doit faire l’objet d’un contrôle à
100%. Cette vérification s’effectue grâce à un robot muni
du ThreadChecker. Plusieurs dizaines de pièces – comprenant
une multitude de trous – sont concernées ; les
sondes, au bout desquelles un cône de champ magnétique
est noyé dans la matière, descendent dans les trous. Une
fois le contrôle effectué, un signal “bon” ou “mauvais”
apparaît, cette information peut être directement traitée
par le contrôle ».
ENTRETIEN
Quand l’IA se mêle
On parle de plus en plus d’intelligence
artificielle (ou « IA ») associée au contrôle de
la production. Mais qu’entend-t-on réellement
par « intelligence artificielle » ? Et en quoi
peut-elle être un atout dans les opérations
de contrôle qualité ? La réponse avec Vincent
Noblet, responsable commercial de la
jeune société Psycle Research, implantée à
Compiègne.
Le logiciel Interact permettant d’annoter les photos
Quand et à partir de quel constat a été créée la société
Psycle Research ?
Outre la rapidité d’exécution, la répétabilité des opérations
semble avoir séduit les sous-traitants. Ce retour d’expérience
devrait, dans les mois qui suivent, convaincre
d’autres industriels en particulier chez les équipementiers,
fournisseurs d’accessoires industriels ou encore
les intégrateurs ●
Olivier Guillon
L’idée « Psycle Research » est née à l’été 2017 et la société existe
officiellement depuis décembre 2017. Le constat était le suivant :
de très grandes entreprises innovent toujours plus et déploient
des technologies très avancées (notamment les Gafam). Un fossé
se crée alors entre les entreprises qui suivent le mouvement et
celles qui, par choix ou par contrainte, n’en tirent pas parti (en
particulier sur le domaine de l’intelligence artificielle).
Psycle Research a pour objectif de rendre opérationnelles et
simples d’utilisation des technologies récentes pour un secteur
en retard et pourtant tellement critique pour notre économie :
l’industrie manufacturière.
30 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

de contrôle qualité...
La mallette contenant
le produit Kit Vision
(caméra + éclairage
+ nano-pc + tablette)
Comment, au sein de votre société, définit-on l’intelligence
artificielle ? Sur quoi repose cette technologie ?
Psycle Research conçoit, développe et commercialise des systèmes
de contrôle qualité pour l’industrie (directement intégrés sur
des lignes de production) via l’intelligence artificielle. C’est un
ensemble d’outils d’apprentissage pour reconnaitre, en temps
réels, les défauts d’aspects que la vision traditionnelle ne peut pas
reconnaitre. Ceux-ci reposent sur des réseaux de neurones liés à
des données (images) annotées par des humains.
À quoi peut-elle servir dans les domaines contrôle qualité de
la production ?
Sur les lignes de production françaises passent, chaque jour,
des millions de produits. Cette masse constitue une véritable
source de connaissances et d’expertise sur laquelle l’industrie
se doit de capitaliser. L’IA permet de « garder en mémoire » les
différents types de défauts auparavant observés afin d’automatiser
les contrôles. De plus, en reliant les informations d’un produit
à sa qualité, ainsi qu’à l’état des machines environnantes, nous
sommes capables de détecter des fonctionnements anormaux
pour ensuite permettre à l’industriel de les corriger, voire de les
anticiper (cf. maintenance prévisionnelle).
Plus précisément, à quelles problématiques les techniciens
chargés du contrôle qualité sont-ils confrontés et
comment vos outils d’intelligence artificielle répondent-ils
concrètement à celles-ci ?
Deux options se présentent. Premier cas, l’industriel ne possède
pas d’outil de contrôle automatisé : ce sont alors des collaborateurs
qui ont pour mission de détecter des défauts directement sur ligne.
Autant dire qu’avec des cadences toujours plus élevées, il s’agit
d’une tâche très complexe, épuisante et peu efficace. Nos outils
d’intelligence artificielle facilitent le quotidien de ces opérateurs
pour leurs filtrer la majorité des cas et leurs laisser analyser les
produits qui demandent une réelle expertise. Ils peuvent donc se
concentrer sur des tâches à plus haute valeur ajoutée.
Second cas de figure, l’industriel
dispose déjà d’outils de
contrôle automatisé en place
: depuis des années, la vision
traditionnelle a conquis une
bonne part du marché. Néanmoins,
celle-ci étant basée sur
des règles visuelles statiques
de contrôle, les techniciens se
doivent de régler constamment
les systèmes où ces réglages
définiront les performances
du contrôle. Notre technologie
permet de s’abstraire de tous
les paramètres non pertinents
Exemple d’installation pour faisabilité avant
industrialisation
(l’intelligence artificielle exploite, en effet, le « Deep Learning »)
pour le contrôle et dépasse les attentes des collaborateurs pour
une analyse plus précise et évolutive avec la production (facilité
d’ajouter de nouvelles références).
Avez-vous des exemples concrets à nous citer ?
Nous avons installé, entre autres, des systèmes dans des sociétés
industrielles telles que BIC et Babynov. À titre d’exemple, chez
Babynov, nous avons automatisé à 100% un point de contrôle sur
ligne de production de boîtes de conserves, afin de détecter les
déformations éventuelles. Chez BIC cette fois, plusieurs systèmes
au sein du laboratoire de qualification permettent d’analyser la
qualité des encres.
Les gains de nos solutions ainsi installées sont multiples. Sur
certains sujets nous atteignons des analyses 120x plus rapide par
rapport aux contrôles manuels, 10% de réductions des arrêts de
ligne, une hausse de 99,97% de performances (trois produits sur
10 000 non éjectés) et quarante produits analysés par seconde ! ●
Propos recueillis par Olivier Guillon
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I31

DOSSIER
ÉTUDE DE CAS
Expédition et installation
d’appareils médicaux
extrêmement efficaces
grâce aux étiquettes RFID
Un fabricant de machines souhaitait améliorer le niveau de service client tout en réduisant les coûts.
L’entreprise recherchait un partenaire pour mettre en œuvre une solution garantissant des livraisons
d’appareils médicaux complètes et rapides, et accélérant l’installation dans les hôpitaux. Comment Brady a
relevé le défi ? La réponse dans cette étude de cas complète.
déchargés plus efficacement car les étiquettes
RFID et le logiciel personnalisé indiquent
l’emplacement d’installation de leur contenu.
Les installateurs peuvent ainsi organiser
efficacement les boîtiers de composants à leur
déchargement. Via le logiciel, l’étiquette RFID
sur chaque boîtier informe les installateurs
de l’ordre d’installation correct. Les alertes
de proximité permettent de localiser le plus
petit des boîtiers de composants nécessaires
pour installer de façon rapide et décisive le
nouvel appareil médical de l’hôpital.
Brady a collaboré avec un partenaire
pour présenter une solution
logistique complète et efficace
basée sur la technologie RFID.
Brady a proposé des étiquettes RFID et des
solutions d’impression et de programmation
RFID, et notre partenaire a fourni un logiciel
personnalisé et des scanners.
Brady a sélectionné son étiquette RFID
L-2588-26B et l’a personnalisée au format
A5 souhaité. Une incrustation RFID adaptée
offrant une distance de lecture jusqu’à 10
mètres a été intégrée et chaque étiquette a été
équipée d’un adhésif acrylique. Les étiquettes
peuvent être programmées et imprimées
par le client avec les solutions d’impression
et de programmation RFID fournies par
Brady. Les étiquettes sont ajoutées à chaque
boîtier de composant d’appareil médical
lorsqu’il est collecté dans l’entrepôt du
fabricant de machines. Ainsi, la ligne de
visée n’est plus nécessaire pour identifier
chaque composant, et l’identification est
possible à une plus grande distance.
Les portails de lecture RFID contrôlent
chaque boîtier de composant par rapport
aux bordereaux de chargement dans le
système ERP de notre client. Les composants
incorrects sont alors facilement filtrés. Le
système indique également toute pièce
manquante et confirme l’intégralité d’une
livraison.
À l’arrivée chez l’utilisateur final ou partout
dans la chaîne logistique, l’intégralité du
chargement est rapidement contrôlée en
faisant le tour du camion avec un lecteur
RFID. Les boîtiers de composants sont
RÉSULTATS : INSTALLATION
PLUS RAPIDE DES APPAREILS
MÉDICAUX GRÂCE À
DES ÉTIQUETTES RFID
PERSONNALISÉES
Les appareils médicaux peuvent désormais
être installés plus rapidement dans les
hôpitaux grâce à la technologie RFID.
La garantie de l’intégralité des livraisons
des boîtiers de composants d’appareils
médicaux à tout hôpital du monde entier
permet d’améliorer l’efficacité logistique. Les
installateurs n’ont plus besoin de visualiser
des centaines de boîtiers de composants
et peuvent désormais s’appuyer sur la
détection de proximité basée sur un logiciel
personnalisé, des scanners RFID et des
étiquettes RFID imprimables sur site ●
EN SAVOIR PLUS > www.brady.fr
32 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

MESURES
TECHNOLOGIE
Une solution pour optimiser
la vibrométrie laser 3D
Dans cet article tiré d’une intervention lors d’Astelab 2021, la
société HGL Dynamics présente une solution permettant de
résoudre les défis que posent les instruments actuels en matière
de vibrométrie laser 3D.
Exemple de cas réel avec une table vibrante excitant
en horizontal et le laser en vertical se déplaçant en
horizontal par un bras articulé
Dans le cas de l’étude vibratoire
des structures, même si
excitation se fait à l’aide un
excitateur dynamique dans
une seule direction, la réponse s’obtient
aussi dans les autres directions. Prenons
l’exemple d’une équerre qui excitée
verticalement aura une déformation
horizontale. Pour se rapprocher des
conditions d’excitations forcées de la
structure, plusieurs excitateurs sont
utilisés. Ce mode est appelé MIMO –
multi-entrées / multi-sorties.
PRINCIPE DE LA MESURE
Afin de mesurer les réponses de la
structure dans les trois directions
cartésiennes, il existe deux méthodes
principales : l’accéléromètre triaxial
Ce second exemple montre deux excitateurs produisant
des déplacements verticaux via trois têtes
Le principe est de disposer
de trois têtes laser
avec un angle entre elles
lié à la distance du point
de mesure
et le capteur vibromètre laser sans
contact 3D. Le premier présente un
faible coût mais des inconvénients tels
que son implantation intérieure de la
structure, l’influence de la masse sur
les résonances, une fixation rigide et un
mode en multipoints difficile. Concernant
le vibromètre 3D, si la masse n’a pas
d’influence et le mode en multipoints
est facile, son coût est important et le
logiciel s’avère complexe.
La solution présentée par HGL Dynamics/
Julight permet de réduire les coûts avec
l’utilisation d’une électronique de semiconducteur.
De plus, elle apporte une
bonne réflexion de surface avec l’infrarouge…
notamment.
LE CAPTEUR
Le principe est de disposer de trois têtes
laser avec un angle entre elles lié à la
distance du point de mesure. L’électronique
reconstruit les vecteurs cartésiens par
projection sur le repère. Le calcul est
assez simple par cosinus sinus. De plus,
la solution d’acquisition et logicielle permet
l’utilisation du matériel existant du client
généralement équipé d’acquisition et de
logiciel d’analyse modale.
Dans cet exemple, la géométrie est
synchronisée avec l’analyseur piloté
par le logiciel d’analyse modale. Le
déplacement des points est donc manuel
pour une économie de matériel mais il
existe l’option « Scanner » pour balayer
en automatique les points ●
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I33

MESURES
SOLUTION
Un module d’acquisition compact,
durci, autonome et connecté
Dans la perspective d’offrir au
marché une solution alliant
le meilleur de la mesure et
le meilleur des solutions
d’acquisition électronique
que PCB Piezotronics s’est
associé à Safran Data System
pour proposer une solution
numérisée, agrégeant les
données capteurs au niveau
des points de mesure sans
perte de qualité.
Étapes de conception du produit
L’IoT ouvre la voie à de
nombreuses nouvelles
technologies (par exemple, sans
fil ou à faible consommation),
pendant que l’électronique continue
de gagner en performance tout en
réduisant consommation électrique et
encombrement. Inspiré par les retours de
la communauté des essais en vol, Safran
Data Systems a étudié un concept universel
multi-applicatif, et au facteur de forme
alternatif au boîtier parallélépipédique.
Les principaux moteurs du processus
d’exploration, présentés ci-après, étaient :
faciliter l’installation, faciliter les opérations
quotidiennes et minimiser l’intrusion des
unités d’acquisition de données. Ce concept
se nomme HeimSmall S1.
Concevoir des plaques et supports
mécaniques de montage spécifiques pour
installer les appareils dans le véhicule
d’essai est coûteux, prend du temps et
affecte la réactivité face aux conditions
changeantes. Une forme cylindrique
s’adapte bien aux connecteurs cylindriques
et permet d’utiliser des supports, pinces ou
sangles standard du marché déjà utilisés
dans le véhicule lui-même par les ingénieurs
d’essai. L’un des principaux objectifs
Étapes de conception de la « cellule »
était donc de proposer une architecture
qui offre toute la polyvalence attendue et
répond à des besoins uniques. Le concept
de « brique de construction », basé sur
des cellules cylindriques accueillant les
composants électroniques, permet ainsi
au produit d’être modulaire et polyvalent.
Son montage/démontage complet est simple
et ne nécessite aucun outil.
Garder l’appareil aussi petit que possible
était une lourde contrainte. Le juste milieu
entre la volonté de réduction d’échelle et
le type de fonctionnalités à intégrer dans
l’appareil a conduit à un diamètre optimal
d’environ 24 mm.
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Le produit se compose de plusieurs types de
cellules. Les cellules d’acquisition hébergent
le frontal de conditionnement du signal
analogique (AFE) et le convertisseur
analogique-numérique (ADC). Une
cellule optionnelle de stockage de données
peut être ajoutée dans l’appareil. La
source d’énergie peut être de différents
types : interne avec batterie (de la pile
bouton AA au 18650) ou externe via
Power over Ethernet (PoE). La cellule de
traitement et de liaison de données gère les
communications et la synchronisation avec
le système d’essai en réseau pouvant être
constitué d’autres HeimSmall S1 ou d’autres
briques matériels d’instrumentation
de Safran Data Systems, ou bien un
appareil mobile (PC, tablette etc.) via des
communications filaires ou sans fil.
Par ailleurs, le produit possède la capacité
34 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

MESURES
Concept HeimSmall S1
dans un système de test en réseau
d’auto-découverte et d’auto-configuration,
suivant le comportement par défaut
sélectionné par l’utilisateur (par exemple,
performances maximales, meilleure gestion
de l’énergie…).
Du point de vue de l’architecture, il est
possible d’utiliser un seul HeimSmall
S1 indépendant, ou bien un nombre
illimité connectés avec ou sans fil afin
de bâtir un nouveau type d’architecture
distribuée et mobile. Il est aussi possible
d’utiliser HeimSmall S1 comme extension
d’un système existant, par exemple en
modification de dernière minute pour
aller chercher des voies supplémentaires
pour compléter un plan de mesure.
DES GAINS RÉELS DANS LES
ACTIVITÉS D’INSTRUMENTATION,
DE TEST ET DE CERTIFICATION
Cette stratégie n’est pas anodine. Il a fallu
capitaliser sur des décennies d’expérience
dans l’innovation et le développement de
systèmes d’instrumentation, imaginer de
nouvelles solutions et de nouveaux usages
avec les acteurs de l’instrumentation,
penser les systèmes et les architectures
d’une manière nouvelle, développer
une nouvelle approche modulaire de
l’électronique 3D, rechercher les meilleures
technologies basse consommation, et
sans fil du monde de l’IoT et les adapter
à l’environnement de l’instrumentation
pour les essais et la mesure.
Nos études et nos tests réalisés dans les
laboratoires et le Paris Training Center
de Safran Data Systems (aux Ulis,
dans l’Essonne), ainsi que dans des
environnements réels, démontrent que cette
nouvelle approche de la conception et de
l’utilisation (unité d’acquisition de données
au plus près du capteur, pas de modification
des structures, réaction immédiate,
dépannage en direct, auto-configuration,
plug and play, reconfiguration rapide...)
génère de réels gains dans les activités
d’instrumentation, de test et de certification.
Le concept global HeimSmall S1 a d’ailleurs
fait l’objet d’un brevet ●
Ghislain Guerrero et Adrien Fustier
(Safran Data Systems)
MÉTHODE
Mesure de champs de déplacements
3D par corrélation d’images numériques
Cet article met en
avant l’utilisation
de la corrélation
d’images numériques
(« DIC ou Digital Image
Correlation ») dans
le but de caractériser
le comportement
mécanique des
matériaux et des
structures, à travers
le logiciel Simcenter
Testlab de Siemens.
Le développement rapide de la technologie des caméras numériques en combinaison avec
la corrélation d’images numériques (DIC) offre un changement radical dans le domaine
de la caractérisation du comportement mécanique des matériaux et des structures sous
charge. Grâce à cette technique, il est désormais possible d’extraire la géométrie 3D et
les champs de déplacement, de déformation et d’accélération sous n’importe quel chargement et
pour presque tous les types de matériaux, avec une instrumentation réduite.
Le logiciel Simcenter Testlab de Siemens Digital Industries Software permet l’acquisition et l’analyse
d’images lors d’essais structurels pour identifier et caractériser le comportement mécanique des
matériaux et des structures sous charge. La technique repose simplement sur des images numériques
capturées par des caméras, aucun instrument supplémentaire n’est nécessaire pendant la mesure,
à l’exception d’une source de lumière suffisante pour assurer une bonne visibilité de l’objet.
Une fois la configuration calibrée, l’algorithme DIC compare toutes les images avec une image de
référence et extrait les informations de forme et de déplacement dans la zone d’intérêt sur des milliers
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I35

MESURES
de points de mesure et avec une résolution de mesure maximale
d’environ un centième de pixel. Une fois que les déplacements sont
disponibles, les déformations, les contraintes et autres grandeurs
cinématiques dérivées peuvent être immédiatement calculées. Par
conséquent, il est possible d’obtenir une vue détaillée du champ
de déformation complet de l’objet testé au fur et à mesure que
le chargement évolue, de surveiller le niveau de déformation et
d’identifier les zones présentant des niveaux de contrainte critiques.
La corrélation d’images numériques peut être utilisée pour tester
des échantillons de matériaux et des composants mécaniques de
structure dans des conditions de fonctionnement, sans limites
sur leur taille, à l’exception de celles imposées par le champ de
vision des caméras. Et même dans ce cas, la technologie permet
de combiner les informations de plusieurs caméras.
UN NOUVEAU PARADIGME DANS LES ESSAIS DE
MATÉRIAUX
La corrélation d’images numériques trouve son origine dans le
domaine de l’ingénierie des matériaux comme moyen de résoudre
les problèmes associés à l’utilisation de jauges de contrainte. Lors
de la caractérisation des propriétés mécaniques d’un matériau,
des échantillons de formes spécifiques sont créés et installés sur
une machine d’essai. Des chargements sont alors appliqués et les
propriétés mécaniques des matériaux sont identifiées en enregistrant
la déformation de l’échantillon. Cependant, les jauges de contraintes
n’offrent que des informations localisées sur le comportement du
matériau, et à mesure que l’échantillon approche de son point de
rupture, la fiabilité de la mesure du capteur diminue. En tant que
technique sans contact de mesure des champs 3D, la corrélation
d’images numériques surmonte toutes ces limitations, permettant
à l’utilisateur de suivre le comportement de l’échantillon et de
surveiller précisément la propagation des fissures jusqu’à la rupture.
De plus, étant une technique sans contact, elle peut être utilisée
pour tester et caractériser tout type de matériaux, du béton au
polymère et des métaux aux composites, y compris des échantillons
légers sur lesquels aucun capteur ne pourrait être appliqué sans
impacter considérablement ses propriétés.
DÉVELOPPEMENT DE JUMEAUX NUMÉRIQUES
MATÉRIAUX
Alors que l’industrie évolue vers une conception de produits
basée sur le numérique, il est essentiel de disposer d’informations
précises sur les propriétés des matériaux. De plus, la nécessité
d’améliorer les performances a poussé l’industrie à développer des
matériaux innovants et à tirer parti de leurs propriétés orthotropes,
voire anisotropes. Être capable d’identifier ces propriétés en toute
confiance à partir de données expérimentales devient crucial.
Grâce à une large bibliothèque de modèles de matériaux et à
la mise en œuvre de la méthode des champs virtuels (« VFM
ou virtual fields method »), le logiciel offre un environnement
unique pour tirer parti des résultats expérimentaux 3D et extraire
les paramètres des matériaux directement à partir des données
mesurées. Cela réduit considérablement le temps par rapport
aux approches inverses standard basées sur l’optimisation des
modèles éléments finis.
ACCÉLÉRER LES TESTS DE VALIDATION DES
COMPOSANTS ET DES SYSTÈMES
L’un des principaux avantages de la corrélation d’images numériques
est sa simplicité de mise en œuvre. Oubliez le processus long
et souvent difficile pour placer avec précision des centaines de
capteurs, mesurer leur position et leur orientation, gérer tous
les câbles et s’assurer que la configuration des voies de mesure
est correctement définie. Avec DIC, vous n’aurez besoin que de
deux caméras, d’un mouchetis appliqué à la zone d’intérêt et
d’une lumière artificielle pour éclairer la scène que vous souhaitez
analyser. Ceci est suffisant pour fournir des milliers de points de
données, auxquels les déformations et contraintes seront disponibles
pour différentes conditions de charge ou de fonctionnement, et
ce, que la structure d’essai soit un pilier en béton, une structure
métallique, un panneau composite ou une couche de mousse
pour absorber le bruit et les vibrations.
36 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

MESURES
Un module dédié de validation de modèle permet ensuite d’intégrer
le modèle FE dans le logiciel DIC, de générer des images virtuelles
correspondant aux étapes de chargement FE, puis d’appliquer aux
images générées virtuellement le même traitement DIC utilisé pour
les images expérimentales. Seule cette approche unique permet
de comparer pleinement les mesures DIC avec les simulations FE.
Les différences entre le comportement numérique et expérimental
sont présentées sur un diagramme de champ de corrélation, qui
met immédiatement en évidence les zones où il pourrait être
nécessaire de modifier le modèle FE pour mieux correspondre
à la réalité du test.
MESURE DE VIBRATIONS ET ANALYSE MODALE
Bien qu’historiquement, l’application principale du DIC ait été
de mesurer les déformations lors de charges statiques ou quasistatiques,
l’amélioration récente de la résolution et de la vitesse des
caméras permet également d’utiliser cette technologie pour mesurer
des vibrations 3D et de tirer parti de la nature sans contact de cette
technique. Lors de la mesure des vibrations sur des composants
légers, la masse des capteurs peut avoir un impact significatif sur
leur réponse aux vibrations.
D’autre part, des équipements complexes sont nécessaires pour
mesurer les structures tournantes. DIC offre une solution simple
dans les scénarios où il est difficile de fixer un capteur à la structure
et de le connecter au système d’acquisition avec un câble. En outre,
dans des scénarios de test plus standard, il offre une alternative
pour collecter des données de vibration, en particulier lorsqu’une
résolution spatiale fine est nécessaire ou que la taille de l’objet
rend difficile la résolution correcte des phénomènes d’intérêt.
DIC ne requiert pas nécessairement de caméra à haute vitesse
pour mesurer les vibrations. Des caméras à basse vitesse plus
abordables peuvent également être utilisées. Dans ce cas, une
technique de rééchantillonnage automatique est utilisée pour
extraire les vibrations à des fréquences supérieures à la cadence
maximale des caméras.
Enfin, DIC peut être utilisé pour les tests de vibrations en tant que
système autonome ou en combinaison avec le matériel Simcenter
Scadas. Par exemple, dans ce dernier scénario, il est possible de
dériver des fonctions de réponse en fréquence (FRF) à partir
des déplacements mesurés par les caméras, ou de combiner le
comportement structurel global capturé avec des accéléromètres
avec des informations locales 3D provenant d’un système DIC. De
plus, comme la méthode DIC ne peut être utilisée que pour mesurer
ce que la caméra peut voir physiquement, une configuration
hybride permet une plus grande flexibilité dans la capture de
toutes les informations nécessaires. Une fois les données DIC
traitées, elles seront disponibles dans toutes les autres applications
Simcenter Testlab, où elles pourront être utilisées pour l’analyse
modale expérimentale ou opérationnelle ●
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I37

MESURES
EXPERTISE
Utilisation conjointe
de la photogrammétrie et d’une
caméra thermique pour valider
et affiner les modèles prédictifs
La prédiction et la vérification des déformations thermoélastiques sont des sujets particulièrement difficiles
dans le domaine de l’industrie spatiale, et peu de données issues de l’expérience sont disponibles pour corréler
les modèles numériques. L’ESA a initié un programme de recherche dans le cadre du TRP (Technology Resarch
Program) avec l’objectif d’améliorer les méthodes associées à la validation des modèles de prédiction des
déformations thermo élastiques des structures de satellite, avec en particulier la spécification d’un test dédié.
Cet article se concentre sur les aspects métrologiques du test.
Philippe
Baussart
Référent Métier
Alignement Thales
Alenia Space France,
Philippe Baussart est
spécialiste en mesure
dimensionnelle par
procédés optiques,
responsable
alignement des
programmes science
ESA (Planck –
Herschel) et charges
utiles optiques. Il
assure à la fois la
définition et la mise
en œuvre des essais,
et l’exploitation des
mesures en fonction
des exigences
techniques exprimées
par les analystes
Thermique &
Mécanique.
En vue de collecter les données nécessaires
à la corrélation de modèle et compte tenu
des objectifs de précision, une attention
particulière a été placée dans la collecte
des champs de température et des distorsions
associées. Dans ce but, il a été décidé de recourir
aux techniques de mesure les plus performantes
tant pour les mesures de température par imagerie
infrarouge que pour les mesures de distorsion
géométrique par photogrammétrie.
Thales Alenia Space a une longue expérience
quant à l’utilisation de la photogrammétrie et a
développé un système d’acquisition en chambre à
vide thermique 1 . L’ESA a proposé sa contribution
à ce test en y intégrant ses propres systèmes de
photogrammétrie et d’imagerie infrarouge.
LES CONDITIONS DE L’ESSAI
Dans ce cadre, Thales Alenia Space et l’ESA
ont réalisé un test de distorsion thermique sur
le Site de Cannes. Cet article décrit brièvement
le test en lui-même 2 , alors que les analyses de
corrélation mécaniques et thermiques sont
décrites séparément dans un autre article 3 .
L’objectif de l’essai était de créer une distribution
en température sur un spécimen représentatif
d’une structure satellite, mettant en œuvre en
conditions de vide secondaire des gradients
de températures. Les zones où les gradients
sont appliqués sont caractérisées à l’aide de
thermocouples et d’une caméra infrarouge, dans
le but d’y associer les déformations induites par
la photogrammétrie et les jauges de contraintes.
Le spécimen de test était basé sur une plateforme
satellite représentative d’une structure vol,
rééquipée pour accueillir des éléments
additionnels tels qu’un télescope, un mécanisme
de déploiement antenne en fabrication additive
(ADPM) et une structure fibre de carbone
sandwich CFRP en U avec peaux aluminium.
Figure 1 • Spécimen (panneau de référence +Z) et soussystèmes
additionnels.
38 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

MESURES
L’essai a été l’occasion d’implémenter des
techniques d’instrumentation aussi diverses
que l’imagerie infrarouge proposée par
l’ESA et les deux systèmes d’acquisition
photogrammétrie proposés par Thales
Alenia Space et l’ESA.
Ce test est le fruit d’une intense coopération
entre Thales Alenia Space et l’ESA, tant pour
la préparation (définition du test, préparation
du spécimen, instrumentation) que dans les
phases d’exécution avec l’implication de
nombreuses équipes : Structure et Analyse
thermique, Assemblage et intégration test,
conduite d’essais avec la participation
de deux équipes de métrologie. Il a été
l’opportunité de comparer les résultats
/ configurations /contraintes de deux
approches différentes de la photogrammétrie
dans une configuration totalement dédiée
et de constituer une importante base
de données permettant la corrélation
des modèles d’analyses mécaniques et
thermiques.
Figure 2 • Configuration du spécimen testé dans la chambre à vide, face au système d’acquisition
photogrammétrie Thales Alenia Space (bras téléopéré et camera)
LES SYSTÈMES EN PISTE
Le système photogrammétrie Thales
Alenia Space, qui a déjà fait l’objet d’une
présentation complète dans Essais &
Simulations [1] a été mis en œuvre de
manière optimisée sur cet essai. Rappelons
qu’il s’agit d’un système propriétaire
constituée d’une caméra haute résolution
InCa GSI Inc embarquée dans la chambre à
vide thermique et évoluant en cercle devant
l’objet de manière à multiplier les points
de vue (au minimum 72). Le spécimen de
test est instrumenté à l’aide de plusieurs
centaines de cibles autocollantes rétroréfléchissantes,
qui forment les points
d’intérêt suivis en 3D (figures 2 et 3). La
précision obtenue (erreur de mise à l’échelle
comprise) sur les cibles par le système Thales
Alenia Space est de 4µm/m/axe U95 dans
le plan de l’objet et de 8µm/m U95 en
profondeur, excellent résultat compte tenu de
la taille du spécimen (3m x 1,5m). La durée
d’acquisition, liée à la vitesse angulaire du
bras puisque les images sont prises pendant
sa rotation, est inférieure à 15 minutes.
Figure 3 • Positions successives du canister Thales Alenia Space en rotation et exemple de rayons perspectifs
obtenus sur 2 points
Deuxième système photogrammétrie mis
en œuvre lors de cet essai, le tout nouveau
système ESA est basé sur l’utilisation
de plusieurs caméras à bas coût Basler
Ace acA2040-25gm. Elles abritent un
capteur CMOS de 4 Mégapixels avec une
fréquence d’acquisition de 25 Hz à pleine
résolution, mises en œuvre simultanément.
Les électroniques ont pu être placées sans
canister dans la chambre en appliquant
un gainage silicone compatible vide pour
prévenir et contenir les phénomènes de
dégazage.
Un dissipateur de champ en aluminium a
été intégré au gainage abritant le contrôle
thermique de la caméra sous vide, alors
même qu’elle est soumise à des champs
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I39

MESURES
rayonnants émis par le spécimen et le
moyen d’essais. Le dissipateur – relié à
l’électronique via un pont thermique – peut
dissiper la chaleur interne de la caméra par
effet radiatif sous vide et peut être contrôlé
en température par des réchauffeurs lorsque
la caméra se refroidit trop. La régulation
thermique de la caméra est automatique.
Enfin, l’objectif est équipé d’une
protection MLI (isolateur thermique multi
couches) pour assurer son découplage de
l’environnement et du spécimen de test,
minimisant de fait l’émission de flux
radiatifs de la caméra vers les parties
sensibles du spécimen (mesure non
intrusive). Le système est compatible avec
des points d’interface mécanique soumis à
n’importe quelle température comprise entre
celle de l’azote liquide et +30°C environ.
Le système de photogrammétrie ESA utilisé
pour ce test met en œuvre huit caméras
qualifiées et calibrées. Le système permet
de créer une configuration dédiée avec
caméras fixes dans la chambre à vide. Le
recours à ce réseau de caméras fixes permet
de réaliser des mesures de distorsion durant
les phases de transition thermique (« mesure
de la géométrie du spécimen à la volée »),
les temps d’acquisition étant instantanés.
Figure 4 • Photogrammétrie Thales Alenia SPACE -
déformation entre cas 0 et cas 1: refroidissement de
la structure, on observe une contraction globale du
spécimen de test
Le système ESA est un système quasi
temps réel. L’exploitation de l’image et
des données est confiée au logiciel Fovex
Measure3D. Bien entendu, la résolution
des caméras et le nombre de points de vue
(x8) étant inférieurs au système Thales
Alenia Space, la précision atteinte est
sensiblement moindre mais reste dans ce
cas suffisante, compte tenu de l’amplitude
des déformées thermoélastiques générées
lors de cet essai. Les mesures s’effectuent
sur des dizaines de cibles communes aux
deux systèmes de photogrammétrie,
ouvrant la voie à des inter-comparaisons
directes. Celles-ci ont clairement
démontré la très bonne cohérence des
résultats fournis par les deux systèmes
en termes d’estimateurs de précision
associés aux valeurs calculées, l’intervalle
de confiance de la mesure ESA incluant
la valeur plus précise de la mesure Thales
Alenia Space.
Enfin, la partie thermographique de l’essai
a été confiée à une caméra IR Flir SC7600
Medium Wave, intégrée dans un canister
pour le contrôle en pression et température.
Le canister est accroché en partie haute
de la chambre à vide. La caméra IR a pu
effectuer une acquisition toutes les 30
secondes du début à la fin de l’essai. Des
films time lapse en ont été tirés et ont
grandement participé à la compréhension
de la dissipation des flux thermiques dans
le spécimen pendant l’essai.
Dans ce cas précis, il n’y avait aucune
possibilité de réaliser une calibration endto-end
de la caméra IR. En lieu et place,
la mise à l’échelle des flux thermiques
mesurés a été réalisée en partant de
l’émissivité du panneau de référence
du spécimen (peint en noir, avec un
traitement de surface connu) et en la
croisant en post traitement avec les valeurs
des thermocouples visibles sur ce même
panneau. La valeur de l’émissivité a aussi
été confirmée par une mesure spécifique.
La caméra IR requiert une calibration
préalable dans la gamme de température
attendue. Lors de ce test où il n’était pas
attendu de température inférieure à 0°C,
la gamme d’étalonnage été limitée aux
températures >0°C.
LES ENSEIGNEMENTS DE L’ESSAI
L’essai proprement dit a permis de créer
une dizaine de cas thermiques en vide
moléculaire. Ces cas ont consisté à injecter
des gradients de 0/+50°C dans certains
équipements et tout ou partie de la structure.
Les effets en ont été précisément quantifiés
par les mesures de photogrammétrie
Thales Alenia Space en palier. Des mesures
photogrammétrie ESA ont été bien sûr
réalisées et exploitées en palier mais ont
été principalement utilisées en transitoire.
Les effets de distorsion prédits par
les modèles thermiques, notamment
sur le panneau de référence qui porte
les équipements, n’ont pas toujours
été constatés lors des mesures
photogrammétrie, ce qui a soulevé de
nombreuses questions. La caméra IR a
permis de comprendre le phénomène :
le pilotage en température qui s’est fait
classiquement via 4 thermocouples au
voisinage des 4 angles du panneau, n’est
pas représentatif de la température d’un
panneau loin d’être aussi homogène
qu’espéré (figure 5). Une fois cette
information intégrée dans le modèle
thermique grâce aux valeurs indiquées par
la caméra thermique et celui-ci réajusté,
les mesures photogrammétrie ont pu être
corrélées avec succès (figure 6).
40 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

MESURES
La photogrammétrie
Thales Alenia Space
a permis une modélisation
fine et complète
du panneau de référence
et de tous les équipements
intégrés avec précision
Figure 5 • Cas 1, supposé être homogène à 0°C. Les flèches rouges indiquent les thermocouples utilisés pour
le contrôle thermique actif. Ils sont effectivement à 0°C. Les zones en bleu foncé hors plage de calibration de la
caméra sont imprécisément mesurées.
Ces techniques de mesure fines et
complémentaires ont permis d’améliorer
la compréhension des phénomènes
thermiques et des comportements
thermoélastiques des structures lors de ces
essais. Les gradients thermiques constatés
ont été bien supérieurs à ceux prévus, et
sans l’apport de la caméra IR, ils n’auraient
pas pu être suffisamment caractérisés. Les
données de la caméra IR sont un élément
clé pour une corrélation thermique réaliste
du modèle.
Figures 6 • Cas 3 : un panneau aluminium monté
au milieu du panneau +Z est chauffé par l’arrière
à +50°C (à gauche l’image IR ESA, à droite l’image
photogrammétrie Thales Alenia Space
correspondante)
La photogrammétrie Thales Alenia
Space a permis une modélisation fine et
complète du panneau de référence et de
tous les équipements intégrés avec une
excellente précision. Les deux techniques
ont surtout apporté des données essentielles
à la corrélation du modèle thermique. On
retiendra surtout :
• L’excellence du système photogrammétrie
Thales Alenia Space pour les mesures en
paliers stabilisés.
• La très bonne corrélation entre les deux
systèmes de photogrammétrie, une fois
prise en compte leurs précisions respectives.
• La versatilité et la qualité du système
photogrammétrie ESA, très adapté aux
phases transitoires.
• La constitution d’une base de données
importante pour des analyses ultérieures.
Ce test a permis de réaliser une comparaison
en chambre à vide entre deux systèmes de
photogrammétrie très différents et de valider
leurs résultats. C’est la première fois qu’une
telle comparaison entre laboratoires est
réalisée sur un même essai en conditions
de vide thermique. Pari gagné ! ●
[1] Philippe Baussart « La photogrammétrie : un procédé fiable
et incontournable pour une caractérisation 3D précise d’un
satellite », Essais & Simulations – Janvier 2020
[2] Philippe Baussart, Jurij D’Amico, Stéphanie Behar Lafenetre,
Mathieu de Cillia, Benoit Laine, Steven Sablerolle, Hanno
Ertel, Matthew Vaughan, Luca Perachino « Thermo-elastic
test campaign in the frame of ESA activity “I-Meter” », congrès
ECSSMET I-Meter 2021 / Thales Alenia Space - ESA.
[3] Luca Perachino, Benoit Laine, Savino De Palo, Vincenzo
Mareschi, Fabio Acquaviva, Jurij D’Amico, Stephanie Behar-
Lafenetre(3), Philippe Baussart, Simon Appel, Matthew
Vaughan, Steven Sablerolle, Hanno Ertel, Mathieu De Cillia,
Paul Atinsounon « Improvement of methodologies for thermoelastic
predictions and verification » congrès ECSSMET I-Meter
2021 / Thales Alenia Space - ESA.
ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I41

OUTILS
ÉVÉNEMENT
Appel à communication
Astelab, qui aura lieu
fin juin chez EDF Lab
à Palaiseau
L’Association pour le développement des sciences et techniques de l’environnement (ASTE)
organisera les 28 et 29 juin prochains, en partenariat avec EDF R&D et Nafems, sur le site d’EDF
Lab à Palaiseau (91) un colloque sur le thème « Essais et Simulation ».
C’est désormais un rendez-vous
annuel : Astelab revient cet été
les 28 et 29 juin chez EDF Lab à
Palaiseau. Ce colloque portera sur les essais
et la simulation. L’appel à communication
est donc lancé. Plus précisément, les
thèmes principaux listés ci-après doivent
être en rapport avec la prise en compte de
l’environnement mécanique :
• Applications des nouvelles méthodes
issues de NF X 50-144-3 ; CEI 60068-2-
64:2019 ; MIL STD 810 H…
• Capteurs sans contact, capteurs multi
physiques, virtual sensors,
• Préparation d’essais, traitement de
données, stockage de résultats, échanges
de données,
• Simulations, « Simulation Data Life
Management », simulations multi
physiques,
• Nouveaux moyens d’essais, essais
combinés,
• Comparaison calcul essais, recalage de
modèles, dialogue essais/calculs.
• Virtual testing,
• Mesures par caméra : stéréo-corrélation…
• Particularités des essais d’environnement
mécanique sur les batteries électriques
(aspects « sécurité » sous-jacents, piles à
hydrogène…),
• SHM (Structural health monitoring),
• Mesures 3D, analyses 3D, vibrations
multi-axes (MIMO…).
Par ailleurs, un salon en accès libre réunira
les fabricants de capteurs et de moyens
d’essais ainsi que les développeurs de
solutions, est organisé parallèlement au
colloque.
SOUMISSION ET CALENDRIER
Le contenu des conférences devra avoir
un caractère novateur, technologique
et/ou économique. Les exposés retenus
privilégieront les témoignages industriels
et scientifiques issus des expériences
d’utilisateurs et de fabricants en évitant
les aspects commerciaux. Les conférenciers
pourront présenter leur sujet soit en anglais
soit en français (préférentiellement). Les
intervenants bénéficieront de l’exemption
des frais d’inscription pour la journée de
leur présentation.
Les PPT des interventions seront à
fournir au plus tard une semaine avant
l’intervention. Seuls les articles rédigés
de plus en .doc seront éligibles à une
publication dans la revue Essais et
Simulation.
>>> Toutes les intentions de communications
(titre, noms des auteurs, résumé) sont à
adresser à l’ASTE (pperrin@aste.asso.fr)
avant le 15 mars 2022. Elles seront soumises
à l’approbation du comité de programme
qui statuera au plus tard le 30 mars ●
À noter...
Une journée thématique se déroulera chez Ariane Group dans la région de Bordeaux, en
septembre prochain (la date n’est pas encore déterminée). Cette journée portera sur le
thème de la vision. Des précisions sont à venir dans la prochaine édition du magazine
Essais & Simulations et sur le site Web aste.asso.fr.
Pour obtenir des renseignements
complémentaires :
Tél. : 01 61 38 96 32
info@aste.asso.fr
Téléchargez l’appel à communication
d’Astelab 2022 sur le site de l’ASTE :
EN SAVOIR PLUS > aste.asso.fr
42 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

INDEX
Au sommaire du prochain numéro :
DOSSIER
ESSAIS ET MODÉLISATION
©CGTECH
Spécial
Défense - Eurosatory
Répondre aux enjeux
de la défense (aérienne,
terrestre et marine)
© Cevaa
Moyens & matériels d’essai
Guide des technologies /machines /
équipements et leurs applications
Focus sur les essais d’environnement
mécanique (fluides, matériaux, vibrations,
tribologie, thermique ...)
MESURES
Mesure d’états de surface
Comment assurer un bon état de
surface de ses pièces mécaniques ?
©Keyence
Vision industrielle et tomographie
De la tomographie à la mesure optique :
quels équipements utiliser pour le contrôle
qualité ?
Liste des entreprises citées et index des annonceurs
6NAPSE....................................................................28
AIR LIQUIDE.............................................................12
ALLIANTECH..................................................15 et 25
AP2E.........................................................................18
ASTE...................................................... 7, 19, 42 et 43
BRADY....................................................... 21, 27 et 32
COLLÈGE FRANÇAIS
.................................11 et 12
DE MÉTROLOGIE (CFM)
COMSOL ................................. 23 et 4 e de couverture
DAM..........................................................................20
DB VIB............................................. 2 e de couverture
DJB INSTRUMENTS................................................13
ENGIE.......................................................................14
EUROSATORY.............................................................2
GAS ANALYSIS.........................................................11
GLOBAL INDUSTRIE...................... 3 e de couverture
HGL DYNAMICS.......................................................33
M+P INTERNATIONAL............................................21
MICRONORA..............................................................4
NEXTER......................................................................6
PCB PIEZOTRONICS................................................34
PM INSTRUMENTATION.........................................29
PSYCLE RESEARCH................................................30
SAFRAN DATA SYSTEMS........................................34
SERMA TECHNOLOGIE..................................45 et 46
SIEMENS..................................................................35
THALES ALENIA SPACE.........................................38
25 %
C’est la baisse – pour ne pas dire la « chute » – du
nombre d’essais physiques et structurels dans le monde
depuis la déferlante « Covid-19 », selon une enquête
menée par le cabinet d’étude britannique Interact
Analysis. Ce chiffre approximatif serait même de 30% ;
une chute qui s’explique naturellement par la crise
sanitaire puis économique qui s’en est suivie, mais aussi
puisque l’étude s’appuie sur les données issues de
l’automobile, secteur particulièrement touché par une
baisse des ventes de véhicules neufs (y compris au niveau
des flottes d’entreprises et des loueurs) mais aussi par
les confinements successifs. Pour autant, les exigences
gouvernementales en matière d’électrification et plus
récemment en matière d’hydrogène devraient tirer ces
chiffres vers le haut ; parallèlement, le cabinet anticipe
déjà une hausse des ventes de véhicules située entre 15
et 20% pour cette année (comme en 2021).
EN SAVOIR PLUS > www.interactanalysis.com
Retrouvez nos anciens numéros sur :
www.essais-simulations.com
44 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

Sous le haut patronage de
Monsieur Emmanuel MACRON
Président de la République
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