Passage du laboratoire au site

Acteurs : CTTM, IFSTTAR, ICAM, GeM

Le transfert technologique vers un environnement industriel des méthodes ECND actives ainsi que passives est un enjeu capital. En effet, en laboratoire, les bancs de mesures permettent d’avoir des résultats précis dans des conditions environnementales contrôlées (température, humidité, vibrations et bruits environnants…). Sur site, ces conditions ne sont pas réunies, ce qui implique l’introduction de différentes phases de calibrage de la chaîne de mesure, de dimensionnement des grandeurs à suivre, de prise en compte des biais environnementaux.
De nombreux questionnements apparaissent pour le suivi des structures en cours de fabrication, de transformation et lors de leur utilisation en conditions environnementales réelles :
Dans les ouvrages et structures de génie civil, un état mécanique non conforme aux hypothèses de départ peut apparaître selon le déroulement du chantier, ce qui tend à les affaiblir ;
Pour les structures en matériaux composites ou métalliques, des contraintes internes de fabrication liées au mode de mise en œuvre (réticulation, solidification, refroidissement) et ce particulièrement sur de grandes structures ou sur des assemblages, viennent contrarier la géométrie ou peuvent générer des contraintes fortes de fabrication qu’il faut appréhender ;
L’utilisation extérieure (présence de pluie, brouillard, poussières) peut rendre certaines techniques inopérantes. Des études sur les conditions limites d’utilisations sont alors nécessaires pour cerner la dégradation des performances attendues et pour adapter les stratégies de mesure ;
L’adaptation à un environnement particulier. On pense notamment à l’environnement marin qui nécessite de prendre en compte l’étanchéité et la résistance à la corrosion.
L’adéquation aux grandes structures, qui peut conduire à la multiplication (à limiter) des capteurs. Il faut donc envisager leur autonomie énergétique et la constitution de réseaux de capteurs (avec et sans fils).
Le durcissement des capteurs et de la chaîne d’acquisition pour assurer la pérennité et qualité du signal mesuré.
Enfin, il est opportun d’amorcer le dialogue avec d’autres champs disciplinaires afin de proposer une vision qui impacte le monde industriel et la société à travers l’emploi de capteurs et à la meilleure interprétation possible du signal délivré.
L'objectif de cet axe sera de définir des stratégies d’instrumentation : la complexité des structures industrielles conduit à rechercher une méthodologie apte à rationaliser l’emploi de capteurs pour quantifier les grandeurs principales et pour vérifier que la structure répond conformément aux hypothèses de dimensionnement.

Projets de recherche :

Lors du dernier CPER, les partenaires du GIS ECND_PdL avait proposé un projet nommé « EQUIPAGE ». Cet équipement est destiné au développement, à la validation et au transfert industriel de techniques d'auscultation ou de surveillance non destructives pour les pièces ou structures de grandes dimensions. Il a vocation à faciliter le passage du laboratoire au site des méthodes d'auscultation non destructives (en couvrant un large panel de méthodes d'ECND et d'instrumentation). Les objectifs du projet EQUIPAGE ont pour vocation d’être adaptés et poursuivis dans ce nouveau cadre.
L’ICAM est en contact avec deux entreprises pour étudier et implanter des méthodes ECND sur des chaînes de production. Le point clef de ce projet consiste à évaluer les performances sur site, les méthodes de mesure développées en laboratoire.
Dans le cadre du projet SURFEOL, IFSTTAR et GeM travaillent en partenariat avec STX à l’instrumentation de structures offshore pour les EMR. Ce projet comporte deux étapes, la première sur maquette, la deuxième sur structure réelle.
Le suivi des propriétés mécanique d’un composite, dans un moule ou en fonctionnement, doit prendre en compte l’environnement physique en terme de température ou de gel par exemple. Deux axes de contrôle permettent de répondre en temps réel à d’éventuels défauts nécessitant une intervention externe : un contrôle en cours de fabrication et un contrôle en cours de fonctionnement du matériau composite.
Le suivi du processus de fabrication des matériaux composites : il s’agit d’instrumenter un moule (capteurs acoustiques, fibre optique) afin de suivre les propriétés notamment mécaniques des structures en cours de fabrication. Ce suivi nécessite une instrumentation haute température qui assure une bonne stabilité et reproductibilité des mesures (durée typique de la polymérisation des résines 2h ~ 4h en fonction de la nature du composite). Ce suivi permet d’un côté de s’assurer du bon déroulement de la phase de polymérisation ayant accès en temps réel aux vitesses longitudinales et transverses dans le composite permettant de révéler un taux de porosité élevé par exemple et donc d’optimiser son coût énergétique et d’autre part, il permet de définir un état initial/état de référence de la structure.
Dans le but de contrôler une pale d’éolienne, un réseau de capteurs permettra de détecter et de localiser un défaut/impact grâce à des ondes guidées (idéales pour les grandes structures). Cela consiste à exploiter l’interaction de ces ondes avec le défaut par méthode échographique appuyée par l’étude de la diffusion d’une onde de surface par un impact ou un défaut non débouchant. Ces mêmes capteurs pourront être utilisés pour réaliser une écoute passive des signaux d’émissions acoustiques pour suivre la cinétique de la propagation d’un défaut ou celles relatives au vieillissement de la structure concernée. D’autre part, ce suivi permet de valider/fournir les métadonnées en temps réel, nécessaires à la réactualisation des modèles physiques pour une meilleure précision. La mise en œuvre de cette technique en temps réel nécessitera une adaptation aux conditions climatiques. Par exemple, en cas de formation de couche de glace sur la pale, les courbes de dispersion de certains modes visant à détecter des défauts surfaciques ou les impacts peuvent changer et altérer le résultat du modèle.