Essais & Simulations n°122

www.mesures-et-tests.com
Accompagner la croissance
de l’automobilepar lesessais
Page 42
MESURES ET MÉTHODES DE MESURE
Spécial Enova Paris et CIM 2015
Page 8
ESSAIS ET MODÉLISATION
Focus sur lesmoyens d’essais d’Intespace
Page 32
N° 122 • SEPTEMBRE 2015 • TRIMESTRIEL • 20 €

edito
Essais et tests :l’automobile
face àses nouveaux défis
Crash-test et piratage :voici les – nouveaux – défismajeurs qui attendent les acteurs des
essais dans l’automobile. Tout d’abord, le durcissement des tests lié à l’évolution de la
réglementation déterminée par Euro NCAP, l’organisme européen ayant notamment
comme pouvoir de délivrer le fameux « Cinq étoiles » au crash-test. Et comme le souligne le
quotidien Les Échos dans son édition des 14 et 15 août derniers, le graal sera de plus en plus
difficile à atteindre. Déjà, ces dernières années, nos confrères notent une baisse significative
des taux de réussite :70%en 2013 contre 42 %l’an dernier et… près d’un tiers seulement
en 2015 !Encause ?L’intégration de nombreux éléments supplémentaires de sécurité active,
pesant désormais « le quart de la notation globale », rappelle le quotidien.
Autre problématique de taille pour les industriels de l’automobile, le piratage. Relevant davantage
des compétences de la sécurité informatique, il n’en demeure pas moins une préoccupation
pour les constructeurs – à l’instar des premières victimes Tesla et Chrysler – et bien
d’autres acteurs de la filière désireux de développer à la hâte une nouvelle génération de
véhicules connectés. Tous devront répondre par la technologie aux menaces de ces attaques
qui présenteront au moins l’avantage de pousser les industriels à multiplier et à renforcer leurs
opérations d’essais et de simulation.
Ces nouveaux défiss’ajoutent à des exigences déjà fortes pour les constructeurs et les équipementiers
– en termes de fiabilité, derejets de gaz à effet de serre, de réduction de la consommation
et de poids, de nuisances vibratoires et acoustiques, de CEM avec les véhicules
hybrides et électriques, de nouveaux matériaux, sans oublier naturellement les coûts et les
délais etc. Comme vous pourrez le découvrir dans ce nouveau numéro d’Essais &Simulations
dont le dossier central est entièrement consacré à l’automobile, cette filière est particulièrement
expérimentée enmatière d’essais et demeure la plus en avance dans l’utilisation de la
simulation numérique. Et le fait que le secteur – en particulier en France – reprend le chemin
de la croissance, les technologies d’essais et de simulation promettent de jouer un rôle déterminant
dans les années à venir.
Olivier Guillon
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 1

LABORATOIRE D’ESSAIS MECANIQUES
VIBRATOIRES ET CLIMATIQUES
Tests d’endurance au vibrations
(aléatoire, sinus, chocs, sinus sur bruit...)
Recherche de fréquences de résonance
Essais climatiques
(températures, chocs thermiques)
Essais combinés
Réalisation des supports et pièces de
liaison par CAO et calculs élements finis
R&D
Contrôle qualité
Automobile
Ferroviaire
Aérospatial
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sommaire
ActuAlités
Un congrès pour promouvoir la simulation
numérique dans la mécanique ..............................4
Apave Aeroservices et Cesa Drones créent
Qualidrones ...........................................................4
Conférence Comsol 2015 :11 e conférence
annuelle sur la simulation multiphysique...............6
Nouveaux conditionneurs de thermocouple rapides
développés par TEXYS (Publi-communiqué ).......7
Mesures et Méthodes de Mesure
Enova mise sur les objets connectés
et l’embarqué ........................................................8
La métrologie s’ouvre à de nouveaux domaines...10
Dossier Automobile
Simuler un capteur de position par induction ........ 42
La simulation numérique, l’élément incontournable
dans le secteur automobile.................................... 44
ANew Reliability Methodology for the Validation
of Mechatronic Systems ........................................ 45
L’automobile maintient son avance dans le
prototypage virtuel................................................. 50
Le Madrillet, une terre d’essai del’automobile ...... 52
L’automobile reprend des couleurs........................ 57
Conception de radars FMCW pour des applications
de sécurité active................................................... 58
Conception d’une plateforme d’étalonnage de
compas de courantomètres et résultats obtenus ..14
Robotiser les phases de contrôle et de mesure
de la production...................................................19
Un point sur le marché et les solutions
d’acquisition de données.....................................21
essAis et ModélisAtions
Retour sur quelques faits marquants
du Bourget 2015..................................................23
Equipements pour la simulation de
l’environnement et services associés
(Publi-communiqué )...........................................25
Validation des systèmes ADAS complexes
(Publi-communiqué )...........................................30
Premier vol pour le salon Aérotek .......................32
Focus sur les moyens d’essais d’Intespace
À Toulouse, la chambre vide thermique des grands
équipements spatiaux de demain est déjà en
service .................................................................32
Prendre à bras le corps le virage de l’ingénierie...33
Le nouvel ADN des essais en Europe :
Airbus Defence and Space et Intespace s’associent
dans le Cluster Environmental Tests .....................38
Emitech installe un nouveau laboratoire
à Toulouse ...........................................................40
Vie de l’Aste
Assemblée générale et conseil d'administration
de l'ASTE.............................................................61
outils
Programme des formations .................................62
Agenda ................................................................63
Répertoires des annonceurs ...............................64
Modernisation du caisson de vide thermique 3m 3 ..35
DynaPrepa, un outil de préparation
des campagnes d’essais .....................................36
Des données d’essais accessibles partout
en temps réel grâce au télémonitoring ................37
Essais &Simulations est la revue partenaire exclusive
de l’ASTE (Association pour le développement
des sciences et techniques de l’environnement).
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 3

ActuAlités
actualités marché
MSC Apex nominé finalisteduprix
r&d 100 Awards
MSC Software Corporation a annoncé
que sa plateforme de simulation de nouvelle
génération MSC Apex a été sélectionnée
comme finaliste du prestigieux
prix R&D100 Awards. Cette distinction
témoigne de l’engagement de MSC dans
le développement de logiciels desimulation
d’ingénierie innovants, destinés à
aider les industriels et les chercheurs à
améliorer la conception deleurs produits
à moindre coût. Les prix R&D100 Awards
récompensent les 100 produits les plus
importants enmatière de développement
de technologies présentés aucours de
l’annéeprécédente.Les finalistes sont sélectionnéspar
un jury indépendant de plus
de 70 experts.
Création du plus important
laboratoireprivéfrançais de
caractérisation de matériaux
aéronautiques
À l’occasion du salon du Bourget, laSRC
Rescoll et Critt Matériaux Poitou-Charentes
ont signé le 17 juin dernier un protocole
d’accord préparant la fusion des
deux entités d’ici la fin decette année.
Ces laboratoires, tous les deux qualifiés
par les grands donneurs d’ordres aéronautiques,
enparticulier Airbus, Safran,
General Electric et Stelia Aerospace, pour
la réalisation d’analyses tests et caractérisation
de matériaux « avionnables », représentent
aujourd’hui respectivement le
troisième et le quatrième laboratoire français
en taille et activité dans le domaine.
Événement
un congrès pour promouvoir
la simulation numérique dans
la mécanique
Le Cetim et Nafems France organiseront
le 13 octobre prochain à Saint-Étienne le
premier congrès commun sur la simulation
numérique pour les mécaniciens. Ce
premier congrès sedonne pour objectif
de promouvoir la simulation numérique
auprès des ETI et des PMI de la mécanique.
Ce premier congrès débutera avec une
session plénière d’ouverture sur l’état de
l’art et les apports de la simulation numérique
pour les métiers de la mécanique
(choix des procédés de fabrication et
impact sur le cycle de vie des produits).
Deux sessions parallèles se tiennent
ensuite. La session 1, intitulée « Simulation
des procédés », traite de l’optimisation
des procédés par la simulation.
Des témoignages industriels portent sur
l’expérience et les gains réalisésgrâce à
la simulation. Parmi les procédés visés :
Fabrication additive, Emboutissage, Forgeage,
Injection polymère, etc.
La session 2sera quant à elle consacrée
à l’exploitation de la simulation numérique
dans les procédés spécifiques
tels que les assemblages mécaniques,
les traitements thermiques, la protection
contre la corrosion…Enfin, la session
plénière de clôture fait le point sur
les perspectives et les attentes des
grands donneurs d’ordres face aux
PMI sous-traitantes.
Qualification
Apave Aeroservices et Cesa
drones créent Qualidrones
Ansyspropose une version gratuite
de son logiciel de simulation pour les
étudiants
Ansys Student est une offre académique
gratuite à destination des étudiants souhaitantseformer
aux principes fondamentaux
de la simulationetacquérirenmême
temps une connaissance des méthodes
actuelles de simulation et des solutions
Ansys de pré-traitement, post-traitement
et de résolution. « Nos étudiants trouvent
pratique d’avoir le logiciel sur leurs ordinateurs
pour faire leur travail à la maison et
leurs projets », explique Rajesh Bhaskaran,
directeur du Laboratoire d’ingénierie
Swanson à l’université Cornell qui utilise
ce logiciel dansune douzaine de cours en
géniemécaniqueetaérospatial.
Face à la croissance de l’activité
drones sur l’ensemble du territoire
français et à défaut de maîtrise de la
qualification des exploitants de ces
nouveaux appareils volants, Apave
Aeroservices et Cesa Drones (le
centre d’essais et de services sur les
systèmes autonomes) ont décidé de
créer Qualidrones.
L’ambition de Qualidrones est de
permettre aux exploitants de démontrer
leur niveau d’intégration (sécurité,
réglementaire, protection des droits privés,
assurances ou encore qualité de
service) et d’accéder par cette reconnaissance
à de nouveaux marchés ;
aux clients de favoriser la sélection
des exploitants en se reposant sur une
qualification établie par des experts du
domaine en toute indépendance ;aux
assureurs de mieux évaluer les risques
liés à l’exploitation de drones pour
proposer des primes d’assurance RC
adaptées et enfin aux pouvoirs publics
de faciliter l’exploitation des dossiers
de demande d’autorisation, de réduire
les délais d’instruction et de référencer
et de qualifier les exploitants.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 4

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ActuAlités
actualités marché
Événement
Conférence Comsol 2015
11 e conférence annuelle sur la simulation
multiphysique
Cette année, la 11 e Conférence Comsol sur la simulation multiphysique aura lieu d’octobre à
novembre 2015 dans six villes à travers le monde :Boston (USA), Grenoble (France), Pune (Inde),
Curitiba (Brésil), Beijing (Chine) et Séoul (Corée du Sud). Cet événement international réunit plus de
2000 ingénieurs, chercheurs et scientifiques à travers le monde et constitue une excellente opportunité
de se former et de présenter des travaux innovants et à la pointe de la simulation numérique, notamment
dans des disciplines croisées et en multiphysique. Pour l'édition européenne, Comsol organisera
sa conférence à Grenoble, du 14 au 16 octobre prochain.
Cette conférence propose des dizaines
de minicours dans tous les domaines
de la physique, répartis sur plusieurs
jours, et permet de se former à la version
5.1 du logiciel Comsol Multiphysics.
Elle permet aussi de découvrir ce
qui se fait dans d’autres domaines que
le sien, grâce aux 850 présentations
utilisateurs prévus. Le comité de programme
ad’ores et déjà invité les ingénieurs
et chercheurs à soumettre les
résumés deleurs projets et travaux réalisés
avec Comsol, pour une présentation
durant la conférence. Cet événement
sera également l’occasion de
dialoguer avec des utilisateurs experts
de l’industrie, notamment lors des sessions
posters, et d’échanger avec les
développeurs de Comsol Multiphysics.
La Conférence Européenne Comsol
aura lieu cette annéeausiège social de
Comsol France, au World Trade Center
de Grenoble, du 14 au 16 octobre
2015. Pour connaître le programme
des minicours, les thèmes abordés par
les conférenciers, s’inscrire et planifier
sa venue, rendez-vous sur www.comsol.fr/conference2015/grenoble.
La Conférence Européenne
en quelques mots :
• Près de400 participants attendus et
200 présentations orales et posters
sur la simulation multiphysique
• Présentations de techniques de modélisation
avancées par des conférenciers
invités experts de l’industrie
et de la recherche et travaillant
pour les sociétés ABB, ArcelorMittal,
Chloé et B&C Speakers.
• Une trentaine de minicours et ateliers
en langue anglaise dans toutes les
physiques, pendant les 3jours.
• Présentation de la nouvelle version
5.1 de Comsol Multiphysics, avec le
révolutionnaire constructeur d’applications
de modèles Application Builder.
• Des stands d’exposition des partenaires
Comsol et des consultants
certifiés Comsol.
• Une Démo Station avec la présence
d’experts Comsol qui répondront à
toutes les questions.
Thématiques des communications
orales et posters
• AC/DC
• Acoustique et Vibrations
• Batteries, Piles à Combustible,
et Électrochimie
• Bio-ingénierie et Biomédical
• Génie Chimique
• CFD
• Électromagnétisme et Chauffage
Électromagnétique
• Géophysique et Géomécanique
• Transfert de Chaleur
• MEMS et Nanotechnologies
• Microfluidique
• Optique, Photonique, Semi-conducteurs
• Optimisation et Méthodes Inverses
• Suivi de Particules
• Composants Piézoélectriques
• Plasma
• Ingénierie RF et Micro-ondes
• Méthodes Numériques
• Mécanique des Structures
et Contraintes Thermiques
• Phénomènes de Transport
• Multiphysique
• Changement de Phase
Comitédeprogramme
et remise de prix
Cette année, le Comité de Programme
est constitué d’une vingtaine de chercheurs
et scientifiques, tant du monde
de l’université que de l’industrie,
comme les sociétésProcter &Gamble,
Philips, Nokia, EDF, Thales Underwater
Systems, Alstom Grid, le CEA et le
Cern.
Six prix seront remis pour récompenser
les meilleures publications : les
membres du Comité du programme
technique éliront les trois meilleurs papiers
et les deux meilleurs posters, et
les participants de la conférence voteront
pour leur poster préféré lors de la
session posters.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 6

ActuAlités
produits et technologies
PuBli-coMMuniQué
Nouveaux conditionneurs de thermocouple
rapides développés par TEXYS
Créée en 1998, TEXYS, PME française basée à Varennes-Vauzelles (58), conçoit, développe, fabrique et
commercialise sous la marque texense® une vaste gamme de capteurs et conditionneurs analogiques ou
numériques, destinés aux essais embarqués (mesures de température, inertielles, aérodynamiques, d’effort).
Conditionneur de thermocouple
miniature numérique texense® THN
CertifiéeISO 9001, la PME nivernaise collabore
de longue date avec les structures
compétition des grands constructeurs et a
récemment développé ses activités vers
les centres d’essais automobile et équipementiers,
ainsi que les centres d’essais
en vol des avionneurs et hélicoptéristes.
L’introduction de la technologie des moteurs
turbocompressés hybrides en compétition
(F1, 24heures du Mans®…) a
généré de nouveaux besoins en mesures
de températures. Notamment la maîtrise
et l’optimisation du fonctionnement des
accessoires moteur passent par la surveillance
de brusques et rapides changements
de température.
En parallèle, des besoins similaires ont
été spécifiés par les motoristes aéronautique,
recherchant pour leurs centres
d’essais des capteurs ou des conditionneurs
permettant d’appréhender plus
finement les phénomènes complexes
régissant les températures dans les moteurs
à réaction.
C’est ainsi que la conception de conditionneurs
de thermocouples, à haute
fréquence d’échantillonnage (100 Hz à
1kHz), et à simple ou multiple canaux de
mesure en sortie numérique (bus CAN,
RS 485…) aété une préoccupation majeure
des ingénieurs d’essais ces dernières
années.
De plus, les applications étant principalement
dédiées aux essais embarqués,
et que ce soit sur une monoplace ou un
avion de chasse où le moindre gramme
rajouté et le moindre mm² occupé doivent
être justifiés, la miniaturisation était une
contrainte forte.
Regroupant ces requis techniques, les
ingénieurs R&D de TEXYS ont mené
un programme conséquent d’études et
de développements qui est maintenant
achevé.
Ces travaux ont été orientés avec pour
objectif de conserver le concept des
conditionneurs numériques existants
texense® THN, basé sur un connecteur
femelle miniature de sonde thermocouple
intégrant une électronique de
conditionnement embarquée. Cet axe
de recherche devait également intégrer
le développement d’une nouvelle architecture
électronique afin d’atteindre la
plus haute fréquence d’échantillonnage
possible.
En outre, « la demande du marché pour
disposer d’un conditionneur miniature
simple voie pour bus CAN a été un défi
supplémentaire à relever par nos ingénieurs
» déclare Philippe Leuwers, dirigeant
de TEXYS.
Après six mois d’études et développements,
et d’intenses campagnes d’essais,
le lancement commercial des nouveaux
conditionneurs rapides texense®
THNF permet de répondre aux exigences
des ingénieurs d’essais tant en
compétition automobile qu’en aéronautique
de défense.
Le conditionneur numérique à sortie 0-5V
texense® THNF-A offre maintenant une
fréquence d’échantillonnage de 1kHz. Il
est décliné dans une version numérique
pour bus CAN :texense® THNF-C.
Nouveau conditionneur miniature texense®
THNF-C :sortie numérique pour bus CAN,
échantillonnage à 1kHz
Nouveau module de conditionnement
pour thermocouples texense® THNF4x-C :
4voies numériques pour bus CAN,
échantillonnage à 125 Hz par voie
Deux conditionneurs, également pour bus
CAN, ont été développés etréalisés en
version multivoies :
– THNF4x-C :4voies à 250 Hz d’échantillonnage
chacune
– THNF8x-C : 8 voies à 125 Hz chacune,
et boîtier ultracompact intégrant un
connecteurdesortie étanche.
Au niveau intégration, les concepteurs de
TEXYS ont travaillé intensivement pour
aboutir à des dimensions extrêmement réduites
pour des conditionneurs offrant des
performancessiélevées :
– 39 x19x10mmpour THNF-Aet THNF-C
– 93 x16x22mmpour THNF4x-C
– 104 x21x35mmpour THNF8x-C
Compte-tenu des applications dites
« duales » (sports mécaniques et aéronautique),
la gamme d’alimentation des conditionneurs
va de 6 à 25V, ettout type de
jonction froide est disponible (B, K, J, T…)
de même que toute gamme de mesure :
-20/+120 °C, -50/+200 °C, -100/+400 °C,
0/+1 250 °C, 0/+1 800 °C.
Proposant une compensation optimisée
de soudure froide de -40 °C à +125 °C,
les nouveaux conditionneurs rapides
texense® THNF sont aussi bien adaptés
aux essais embarqués qu’aux tests sur
bancs.
Les objectifs fixés par les donneurs
d’ordres ont donc été atteints par les
équipes d’experts en mécatronique de
TEXYS, franchissant ainsi un saut technologique
dans la conception de capteurs
dédiésaux essais embarqués.
>> Contact :
David Garnier
Tel:+33(0)3 86 21 27 18
Email :sales@texense.com
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 7

mesures et methodes de mesure
Événement
Enova mise sur les objets connectés
et l’embarqué
En lien avec les tendances actuelles portées par l’Industrie du futur, Enova Paris ouvrira ses portes 22
au 24 septembre prochains à Paris Porte de Versailles, dans le Hall 4. Il mettra tout particulièrement en
lumière les avancées en matière de systèmes embarqués et d’objets connectés.
Lancementdu17 e Congrès
de métrologie
50 milliards d’objets connectés dans le
monde de 2020 et445 millions d’objets
connectésprévusenFrance d’ici2018,
soit une augmentation de 74 %depuis
2013. Voici les chiffres retenus par
les organisateurs dusalon Enova Paris
2015 et qui ont justifié la présence
d’un espace entièrement dédié à l’embarqué
et aux objets connectés, lesquels
feront l’objet de deux cycles de
conférences organisées par les pôles
Cap’Tronic, Cap Digital et Systematic.
L’innovation sera toujours sous les feux
des projecteurs avec la 5 e édition des
trophées de l’Innovation. Ce concours
valorisa les initiatives et technologies
les plus innovantes des exposants
autour des catégories – Qualité/Sécurité,
Productivité et Technologie embarquée
– auxquelles se rajoute cette
année, Usage Objet connecté.Denouveau,
l’innovation Coup de cœur des
visiteurs sera aussi primée.
La 4 e édition du congrès des applications
des fibres optiques, dressera le
panorama de la très grande diversité
des applications de la fibre optique
appuyé par des retours d’expériences.
Diversité à travers les applications
des capteurs et réseaux de capteurs
à fibres optiques pour l’agriculture, le
BTP et la surveillance de structures,
l’avionique, le spatial, etc. Avec en
nouveautés les fibres optiques actives
et les fibres optiques pour l’imagerie.
Conjointement à Enova Paris, le
17 e Congrès international de métrologie
(CIM) organisé par le Collège
français de métrologie sera le lieu
d’échanges techniques entre tous
les acteurs du monde de la mesure.
Pierre Claudel (Cetiat) et Jenny Hully
(NPL – Royaume-Uni), tous deux
coprésidents du congrès, donnent
ainsi rendez-vous aux visiteurs pour
une nouvelle édition une fois de plus
riche en conférences techniques.
Les professionnels de la métrologie
se rassembleront donc de nouveau
en septembre à Paris pour cette manifestation
unique en Europe. « Ses
objectifs sont innovants mais aussi
très pratiques », précise-t-on au
sein de l’organisation : il s’agit en
effet de présenter les évolutions des
techniques demesure, les avancées
R&D et leurs implications pour l’industrie,
mais également de montrer
comment la mesure améliore les processus
industriels et la maîtrise des
risques.
Le contenu du congrès CIM est large :
180 conférences, six tables rondes,
une exposition des innovations technologiques,
trois visites techniques
proposées à pas moins de 1000 participants
venant d’une cinquantaine
de pays ; parmi eux, des utilisateurs
de moyens de mesure, des responsables
fiabilité et qualité, des managers
et autres décideurs, mais aussi
des constructeurs et prestataires, des
enseignants et des chercheurs. Une
traduction simultanée français/anglais
sera assurée tout au long des conférences
et des différents moments forts
du congrès.
une relation étroiteentre le CfM
et Enova
Le Collège français de métrologie
(CFM) provoque les rencontres pour
que les processus de mesure soient
mieux compris, pour qu’un instrument
de mesure soit plus qu’une machine
qui « sait » pendant que son utilisateur
ne « sait pas vraiment », pour que l’innovation
soit transférée à l’industrie.
Ainsi, le concept du Salon Enova est
d’être le point de rencontre de l’innovation
industrielle, scientifique et universitaire.
Il s’agit d’une plateforme
d’échanges entre industriels, ingénieurs
et chercheurs, le lieu privilégié
de l’électronique, de la mesure, la vision
et l’optique, réunissant l’ensemble
des professionnels du secteur. Ilétait
ainsi naturel que le CFM et Enova proposent
ensemble une offre complète
pour ces quelques jours.
Olivier Guillon
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 8

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mesures et methodes de mesure
Entretien
La métrologie s’ouvre àde nouveaux domaines
Le Congrès international de métrologie (CIM) entamera sa 17 e édition durant le salon Enova qui se
déroulera du 22 au 24 septembre prochain à la Porte de Versailles, à Paris. L’occasion pour la revue
Essais &Simulations de s’entretenir avec son coprésident, Pierre Claudel. Le directeur des Essais,
des Étalonnages et de la Certification du Cetiat* revient sur les temps forts du congrès ainsi que les
grandes thématiques abordées et plus généralement sur les applications futures de la métrologie dans
l’industrie ;celle-ci promet notamment de s’ouvrir aux énergies alternatives mais aussi et surtout au
secteur médical.
Essais &Simulations
Pierre Claudel, qui êtes-vous et
quelles sont les activités de votre
direction ?
Pierre Claudel
J’assure la direction des Essais, des
Étalonnages et de la Certification au
CETIAT. J’ai encharge les laboratoires
qui produisent des essais en vue d’une
reconnaissance, d’un marquage ou
plus génériquement de la vérification du
respect d’un référentiel spécifique, etc.,
ainsi que les laboratoires d’étalonnages
de capteurs industriels (température,
humidité, débit, pression), services réalisés
également sur les sites industriels.
Quel est le lien entre le Cetiat et le
CFM ?
Depuis plus de dix ans, le CETIATs’est
rapproché du Collège français de métrologie
(CFM), association dont le but
est de créer un réseau dans le monde
de la mesure, essentiellement dans
l’industrie. Les membres fondateurs
du CFM sont le Laboratoire national
de métrologie et d’essais (LNE), le Bureau
national de métrologie (BNM), le
constructeur automobile PSA ainsi que
le Cetiat. Initialement, le CFM a été créé
par des acteurs de la mécanique et de
l’aéronautique, avant d’évoluer vers
d’autres secteurs tels que la santé, domaine
d’activité qui est aujourd’hui très
demandeur de moyens et de méthodes
de métrologie et de mesure.
Quel rôle jouez-vous au sein du CFM
mais également au sein du congrès?
Je continue depuis quelques années à
jouer un rôle actif au sein du collège,
structure dont j’ai occupé la présidence
entre 2010 et 2014. Il en est de même
pour le Congrès international de métrologie
puisqu’aujourd’hui, j’assure la
coprésidence de cet événement avec
Jenny Hully, duNational Physical Laboratory
(NPL), équivalent britannique
du LNE.
Pourquoi avoir décidé de coorganiser
le congrès avec une autre
entité ?
L’idée decerapprochement de mettre
en place une double tête pour présider
le Congrès international de métrologie
2015 est justement née dufait que cet
événement est international, et ce depuis
déjà très longtemps ; ce grand
rendez-vous accueille en effet plus
de 30 % de participants étrangers à
chaque édition. Ainsi, nous avons exprimé
la volonté cette année d’appuyer
cette connotation internationale en
créant une coprésidence avec le NPL.
Il est également important de souligner
que le comité scientifique et technique,
en charge du choix des conférences et
de leur contenu, est à la fois présidé par
le LNE en la personne de Jean-Rémy
Filtz, et l’Institut portugais de la qualité
(IPQ) avec Eduarda Filipe. Enfin, j’attire
votre attention sur le fait que le CIM est
un congrès unique en Europe ;celui-ci
se positionne également à la deuxième
place au niveau mondial des rendez-vous
de ce type (le premier ayant
lieu aux États-Unis). Au total, pas moins
de 800 personnes sont attendues sur
trois jours ;ils’agit donc d’un événement
incontournable.
Pour quelle raison ce congrès a-t-il
lieu en France ?
Pour plusieurs raisons. La première réside
dans le fait qu’il existe en France
une culture forte de la métrologie :il
ne faut pas oublier que la France est à
l’origine du système métrique, et que le
Bureau international des poids et mesures
(BIPM) se situe à Sèvres, dans
les Hauts-de-Seine. Une autre raison
tient quant à elle un peu plus du hasard
puisque le fondateur du congrès, Pierre
Barbier, issu de l’aérospatial, secteur
d’activité dominant en France, aorganisé
le premier événement à Bordeaux.
Qu’apporte concrètement le fait
d’organiser le congrèsdemétrologie
en même temps que le salon Enova ?
Le premier motif est d’ordre économique
: avant, nous organisions cet
événement seul avec une exposition
afin definancer le congrès. Mais c’est
exposition venait en concurrence avec
Enova. Lorsque GL Events arepris les
rênes du salon, l’équipe organisatrice
s’est rapprochéedenous et nous aproposé
d’organiser nos événements ensemble.
De là, nous avons donné naissance
à une grande exposition tout en
gardant notre propre organisation ainsi
que la maîtrise du congrès etleVillage
de métrologie présent sur le salon. Le
second motif était une question de volume
:avec une exposition et un village
important, le salon était devenu encore
plus attractif pour les organisateurs qui
profitent d’un public de 800 personnes
hautement qualifiées.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 10

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mesures et methodes de mesure
un pointsur la «Métrologie 4.0 »
L’usine du futur sera intelligente, extrêmement efficace et reposera sur le principe de « faire bien du premier coup ».
Elle mêlera la conception à une chaîne de production des plus performantes. La métrologie nous permettra d’atteindre
ces objectifs en évaluant l’adaptation, la performance et la fonctionnalité de chaque partie du produit fini,
tout en assurant zéro déchet et zéro émission. Elle fera la liaison entre R&D et production avec un process unique
ayant une faible consommation d’énergie et un faible impact environnemental. Laraison d’être de la métrologie va
au-delà de l’enregistrement de données numériques. Elle fournit des solutions de productions grâce à l’intégration de
plusieurs disciplines au sein d’un réseau de mesure.
La fabrication intelligente porte sur l’amélioration des produits fabriqués, l’optimisation des processus de production,
une production automatisée ouencore la réduction de l’impact environnemental. Celle-ci met en œuvre à la fois
des machines à mesurer connectées à leur environnement opératoire en temps réel, à l’aide de capteurs contrôlant
les paramètres tels que la température et la pression, mais également des objets physiques intégrés encontinu,
un réseau global d’informations, sans oublier la fabrication additive. Mais tout cela sera possible au moyen d’outils
informatiques de pointe, de logiciels et de technologies de communication ainsi que le développement de nouveaux
capteurs basés sur la biotechnologie etlananotechnologie. La Métrologie 4.0 interconnectera un nombre très varié
de différents capteurs et intégrera des données provenant de multiples systèmes de réseaux de mesure. Ces derniers
assureront que les valeurs d’étalonnage sont actualisées dans tout le réseau en connectant toutes les données. Cette
approche va engendrer une nouvelle interprétation de la traçabilité tout au long du système.
Quels seront les temps forts du CIM
2015 ?
Tout d’abord, le congrèsdémarrera avec
la cérémonie d’ouverture qui aura lieu
le lundi soir et au cours de laquelle interviendront
des conférenciers sur deux
sujets plutôt larges et décalés :lepremier
portera sur la métrologie dans les
services et la mesure de la satisfaction
d’un client, tandis que le second concernera
la métrologie et la criminalistique.
Autres temps forts, la session plénière
qui aura pour thématique la métrologie
4.0 et tentera de répondre aux questions
qui concernent les évolutions
fortes liées à l’industrie connectée et
le rôle de la métrologie dans cette nouvelle
révolution industrielle avec trois
intervenants :unreprésentant de l’organisme
de métrologie américain (Nist)
qui nous parlera du rôle de la métrologie
dans la fabrication additive, un intervenant
issu de l’organisme allemand de
métrologie (PTB) qui traitera quant à lui
du rôle de la métrologie dans la vision
4.0 outre-Rhin et, pour finir, unspécialiste
de l’observation de la terre issu
du NPL. La dernière journée, le jeudi,
la conclusion du congrès sera prononcéepar
le prix Nobel de physique 1997,
Claude Cohen-Tannoudji.
Et concernant les tables rondes ?
Pas moins de six tables rondes auront
lieu, une part demi-journée, d’une durée
dedeux heures chacune. Celles-ci
viendront en complément des conférences
et porteront sur différents sujets
à commencer par le domaine de la
santé, secteur émergent à la recherche
de solutions et de compétences ;d’ailleurs,
lors de l’appel à conférence, le
nombre de propositions était particulièrement
élevé et arévélé l’intérêt grandissant
de ce secteur.Dans ce domaine
activité, larecherche et développement
s’orientent vers trois axes forts répondant
à des enjeux majeurs :l’obligation
des laboratoires de biologie médicale
d’être accréditésd’ici la fin2016, la production
et les méthodes deproduction
de médicaments et de vaccins ainsi que
le rôle croissant de la mesure dans la
validation des médicaments et dans le
suivi et la fabrication jusqu’à la mise sur
le marché, sans oublier les sciences
de la vie et notamment la médecine
nucléaire :denombreux accidents en
radiothérapie sont souvent liés à une
machine ou un équipement mal contrôlés
oumal vérifiés. À noter également
l’intérêt grandissant pour la métrologie
dans les systèmes de perfusion et d’injection
de médicaments.
Autre sujet en vogue, la transition énergétique.
Les tables rondes tenteront
de montrer comment la métrologie relève
le défi des énergies alternatives
et renouvelables mais aussi de l’interconnexion
des réseaux. Ces tables
rondes traiteront donc des aspects de
production d’énergie mais aussi leur
utilisation. Enfin, des sujets plus industriels
seront également mis à l’honneur
à l’image de l’externalisation de la fonction
métrologie et de la place de celle-ci
dans la nouvelle approche ISO 9001.
*Centre technique des industries aérauliques et thermiques
Propos recueillis par Olivier Guillon
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 12

mesures et methodes de mesure
Étalonnage
Conception d’une plateforme d’étalonnage
de compas de courantomètres et résultats
obtenus
Les vitesses et directions des courants marins se mesurent de façon ponctuelle à l’aide de courantomètres
(AQD) ou sur une colonne d’eau à l’aide de profileurs appelés AQP ou ADCP pour Acoustic
Doppler Current Profiler. Lorsque ces instruments sont montés sur un porteur, une ligne instrumentée
ou une cage de mouillage, il est nécessaire de corriger les données qu’ils mesurent, en cap, roulis et
tangage, afin deles interpréter dans un référentiel terrestre. Pour ce faire, ils sont dotés de compas et
de capteurs d’inclinaison.
Mots-clé
courantomètre, profileur de courant, hydrolienne, étalonnage
Abstract
The speeds and directions of sea currents can be measured in acell of water with currentmeters (AQD) or on a
water column with profilers called AQP or ADCP which stands for Acoustic Doppler Current Profiler. When these
instruments are installed on carriers, mooring lines or mooring cages, it is necessary to correct the measured data
in heading, roll and pitch, in order to interpret them in aterrestrial referential. In this way, they are equipped with a
magnetic compass and tilt sensors.
Magnetic environment influences compasses responses, and here was no system to calibrate currentmeters in their
using configurations. Following amethod perfected in 2007 in order to correct angle errors and warranting ameasurement
uncertainty in the case of instruments fixed in mooring cages, acalibration platform for magnetic compass
and tilt sensors has been built. In order to show the interest and the corrections allowed by this equipment, this
publication shows the effects of the instrumentation of aDORA mooring cage on the compass response of an AQD.
The measurements underscore that the initial compass error of ± 4 ° peak-peak is between –10 ° and +5.7 ° after
installation inthe cage. This publication shows also the results obtained after the calibration of astock of 30 AQD
and 22 AQP. The manufacturer specifications of ±2 ° in heading are respected only in 37% of cases for AQD’s and
23% for AQP’s. The heading and roll specifications of ±0.2 ° are never respected but 86% of profilers and 53% of
currentmeters show errors less than 2 °.
currentmeter, current profiler, tidal turbine, calibration
Keywords
Les compas étant sensibles à leur environnement
magnétique, il n’existait
pas de système permettant d’étalonner
les courantomètres dans leurs configurations
d’utilisation. Suite à une méthode
mise au point en 2007 pour corriger
les erreurs angulaires et garantir
une incertitude de mesure dans le cas
d’instruments montés dans une cage
de mouillage, une plateforme d’étalonnage
des compas magnétiques et des
capteurs de tilts a été fabriquée.
Afin d’illustrer l’intérêt de cette installation
et des corrections que cette
plateforme permet de réaliser, cet article
montre les effets de l’instrumentation
d’une cage du type DORA sur
la réponse d’un compas d’AQD. Les
mesures mettent en évidence que
l’erreur initiale du compas qui était de
±4 ° crête-crête, se trouve comprise
entre –10 » et +5,7 ° après installation
dans la cage. Cet article montre
aussi les résultats obtenus suite à
l’étalonnage d’un parc de 30 AQD et
22 AQP. Les spécifications constructeur
de ±2 ° en cap ne sont respectées
que dans 37 %des cas pour les
AQD et23%pour les AQP. Les spécifications
de ±0,2 ° en roulis et tangage
ne sont jamais respectées, mais
86 %des profileurs et53%des courantomètres
présentent des erreurs
inférieures à 2 °.
Description du besoin
Il yaquelques années encore, les courantomètres
à rotor constituaient une référence
en matière de mesure de vitesse
et direction des courants marins. Ils ont
été remplacés progressivement par des
technologies acoustiques. On distingue
les courantomètres acoustiques (AQD)
qui mesurent l’effet Doppler produit dans
un petit volume d’eau proche de l’émetteur,
des profileurs de courant (appelés
AQP ou ADCP selon les marques), qui
mesurent la vitesse dans un nombre
spécifié de cellules correspondant à des
temps de retour d’impulsions émises sur
une portéequi dépend des conditions de
réflexion acoustiques(Figure 1).
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 14

mesures et methodes de mesure
rapport au nord géographique. Dans la matrice (2), l’angle ψ
représente le roulis et θ le tangage (C =cos and S =sin).
V x
V y
V z
=
2
3sin( )
0
1
3cos( )
1
3sin( )
1
2 sin( )
1
3cos( )
1
3sin( )
1
2 sin( )
1
3cos( )
V x
V y
V z
(1)
Figure 1. schéma d’un ADCP et des cellules de mesure
jusqu’à la surface. Doc. Teledyne R.D. Instruments.
U
V
W
=
C C ( S S C + C S ) (S S C + C S )
C C (S S C + C S ) ( S S C + C S )
C C S C C
(2)
V x
Vy
Vz
Les courantomètres et profileurs mesurent des vitesses (V 1
,
V 2
,V 3
)dans la direction de leurs faisceaux. Les transducteurs
sont inclinés à 20 °, 25° ou 30 ° (angle β), selon l’instrument
(et le choix de l’utilisateur à la commande). L’angle β étant
connu, les vitesses (V x,
V y,
V z
)peuvent être calculées dans le
repère des faisceaux (matrice 1). Ces instruments sont équipés
également de compas du type « flux-gate » pour retrouver
la valeur du vecteur courant (U, V, W)par rapport au nord
magnétique (Ω angle de cap). Connaissant la déclinaison magnétique
du lieu, on peut ensuite référencer les mesures par
Les données des courantomètres et profileurs de courant
sont utilisées pour élaborer des cartes de courants, des modèles
de courantométrie 3D, ou également pour calculer le
débit des rivières et des fleuves. Si pour les cartes de courants,
la tolérance sur les mesures de direction est de 10 °,
avec le développement des systèmes marins d’énergie renouvelable
et, en particulier, des hydroliennes, le besoin est
apparu d’avoir une exactitude plus grande sur la connaissance
de leur direction. Contrairement à de nombreux types
d’éoliennes, les turbines des hydroliennes sont le plus souvent
montées sur des supports fixes par rapport au courant.
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mesures et methodes de mesure
La figure n° 2, issue de la thèse en référence
[1], montre les courbes de rendement
d’une turbine en fonction de sa vitesse
de rotation, pour différents angles
d’incidence du courant :0°,10°,20° et
30 °.Ilest visible qu’au-delà de 20 ° d’incidence,
le rendement décroîtfortement.
Il est donc important de pouvoirdéterminer
avec exactitude la direction des courants
marins afin d’orienter convenablement
le support des hydroliennes.
Jusqu’à présent, il n’y avait aucun
instrument qui permette de garantir
l’exactitude des mesures de direction
des courants marins, ainsi que les
spécifications des constructeurs. Le
SHOM disposant d’un parc de 43 courantomètres
et 47 profileurs, il a été
décidé de concevoir et de fabriquer
une plateforme d’étalonnage pour répondre
à ces besoins.
Conception et fabrication
de la plateforme
Le besoin a été spécifié afin d’obtenir
des incertitudes sur les angles de référence,
qui soient meilleures que celles
des courantomètres qui sont de : ±2 °
en cap, ±0,2 ° pour les inclinaisons,
avec une fidélité de 0,5 ° pour le cap et
0,1 ° pour les inclinaisons.
Le capteur d’inclinaison est nécessaire
afindecorriger l’angle que peut prendre
l’instrument par rapport à la verticale,
lorsqu’il estdéposé sur le fond ou quand
il se balance sur une ligne de mouillage.
Il permet, dans le cas des profileurs, de
retrouver les valeurs vraies des vitesses
et de la distance des cellules de mesure.
Les angles de cap sont mesurés par un
compas magnétique etcelui-ci est sensible
aux anomalies du champ magnétique
terrestre. Ces anomalies peuvent
être engendrées par des éléments
métalliques magnétiques présents à
proximité du compas. Il est donc nécessaire
d’étalonner ces derniers dans leur
environnement de travail, c’est-à-dire,
montés dans lacage de mouillage instrumentée
qui servira aux mesures in
situ. Decefait, la plateforme adû être
conçue pour supporter (sans déformation)des
charges allant jusqu’à 800 kg.
Dans son principe, la conception de la
plateforme répond à des expériences de
faisabilité réalisées en 2007 [2] et elle a
été l’objet d’une seconde publication en
2014 [3], dont une traduction simplifiéea
étééditéedans Essais &Simulation [4].
Une cartographie magnétique a été réalisée
endifférents endroits sur le site du
SHOM afin dedéterminer un emplacement
où les gradients magnétiques sont
inférieurs à 5nTm -1 .Ces mesures, corrigées
des variations temporelles et séculairesduchamp
magnétique terrestre,
ont été réaliséeavec un magnétomètre à
proton GSM 19. Al’emplacement où les
gradients sont minimaux, un support en
béton a été coulé. Ilprésente une pente
maximale de 3mm/m ce qui correspond
à 0,18 ° d’erreur, etsarugosité équivaut
à une incertitude de 0,15°. Unsupport
amagnétique tournant et inclinable a été
réalisé et installé. Son inclinaison peut
être mesurée à l’aide d’un rapporteur
électronique étalonné dans un laboratoire
de référence avec une incertitude
de 0,12 °.Une fois ces travaux terminés,
une seconde cartographie magnétique a
été réalisée pour vérifier l’uniformité du
champ sur et autour de la plateforme.
Une direction deréférence a été déterminée
à l’aide d’un récepteur GPS Leica
utilisé en mode RTK(Real Time Kinematic),
par rapport à une station terrestre de
référence, puis le bloc en béton a été
gradué à l’aide d’un rapporteur à alidade.
L’incertitude élargie (calculée selon
la référence [5]) sur les directions de
référence a étéétablie à 0,55 °.Lareproductibilité
des mesures sur la plateforme
a été évaluée (0,18 °), de même que
l’homogénéité du champ magnétique.
Au final, l’incertitude élargie sur lesdirections
de référence, tenant compte des
incertitudessur le positionnement et sur
le champ magnétique est de 0,97 °.Sila
fidélité descourantomètres, donnéepar
le fabricant, est prise en compte, cette
incertitude élargie se monte à 1,1 °.
Mise en évidence des effets d’une
cage instrumentée
Un courantomètre AQD NORTEK
n° 2060 atout d’abord étéétalonné seul,
fixé dans une cage amagnétique. Il aensuite
été installé dans une cage DORA
équipée pour une campagne de mesures,
de son lest, d’un largueur iXsea,
d’un turbidimètre WETLAB, d’une sonde
SBE 39 et d’une lampe flash (Figure 3).
Figure 2. rendement (CT) de la turbine d’une hydrolienne en fonction de différents
angles d’incidence (yaw) du fluide, et de la vitesse de rotation (TSR), d’après [1]
Avant l’installation dans la cage DORA,
l’amplitude de la fonction d’erreur du
compas était de ±4 ° crête-crête. Après
son installation, cette fonction présente
des écarts entre –10 ° et +5,7 ° et deux
maximums au lieu d’un. Ces erreurs
peuvent être corrigées avec la relation
dite d’Archibald Smith [6], ou avec
une fonction polynomiale. Elle permet
d’obtenir un écart type sur les erreurs
résiduelles de 0,59 ° (Figure 4). Les
réponses des capteurs de tangage
et de roulis ne sont pas affectées par
le placement dans la cage. Celles-ci
peuvent être corrigées par des relations
polynomiales. Le logiciel Hypack
[7], utilisé pour traiter les données
de courant, a été programmé pour
prendre en compte ces relations.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 16

mesures et methodes de mesure
Étude des erreurs du parc des
AQD et AQP du SHOM
30 courantomètres NORTEK du type
AQD 200, 2000 et 6000 mappartenant
au SHOM, ont été étalonnés
sur la plateforme, de même que 22
profileurs NORTEK AQP 400 kHz,
600 kHz et 1MHz, 5AWACdemarque
NORTEK et 3ADCP Workhorse de la
société Teledyne RDI.
Figure 3. À droite, plateforme avec un AQD durant une phase de test.
À gauche, cage DORA instrumentée avec un système d’alignement,
durant son étalonnage en inclinaison.
Concernant les 30 AQD, si l’on prend
en compte l’erreur crête-crête de
leurs compas, on peut voir que 87 %
présentent des erreurs inférieures à
10 ° et 37 %sont dans la spécification
constructeur des ±2 ° (Figure 5).
10 ° est la tolérance requise pour la
réalisation des cartes de courants.
Figure 4. Carrés bleus, fonction d’erreur de l’AQP n° 2060 seul.
Triangles verts, fonction d’erreur après installation dans la cage DORA.
Carrés mauves, résidus de la correction.
Figure 5. répartition des erreurs
crête-crête des compas des 30 AQD 200,
2000 et 6000 mduSHOM.
du 21 au
24 sept
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Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 17

mesures et methodes de mesure
Figure 6. répartition des erreurs crête-crête des compas
des 22 AQP 400 kHz, 600 kHz et 1MHz du SHOM
Figure 7. répartition des erreurs crête-crête des compas
des 5AWAC (en bleu) et des 3Workhorse (en rouge)
13 % présentent des erreurs entre
10 ° et 20 ° cc. Concernant les erreurs
entangage etroulis, aucune
n’est dans latolérance des ±0,2 °
donnée par les constructeurs, tolérance
très difficile à vérifier dans
la pratique. En tangage, 53 %présentent
des erreurs inférieures à
2 ° cc et cechiffre est de 70 %pour
le roulis. Le reste des erreurs est
entre 2et4°.
Concernant les erreurs maximales
des compas des 22 AQP, 73 %sont
dans lalimite des 10 °, etseulement
23 %sont dans les ±2 °. 18%des
instruments présentent des erreurs
entre 10 et 20 °, mais deux d’entre
eux présentent des erreurs très importantes
de24,0 ° cc et 34,4 ° cc.
(Figure 6). Si l’on s’intéresse aux
étalonnages en tangage et roulis,
aucun n’est dans la spécification
des ±0,2 °, mais 86 % présentent
des erreurs inférieures à 2 ° cc en
tangage et en roulis, cequi est un
bon résultat, d’une grande importance
pour les profileurs. Les autres
instruments présentent encore des
erreurs entre 2et4°.
Enfin, concernant les cinq AWAC
et les trois Workhorse, 100 % des
AWAC présentent des erreurs inférieures
à 10 ° en compas, mais parmi
eux, quatre sont dans latranche
6-8 °. UnWorkhorse présente des
erreurs inférieures à ±2 ° (2.8 ° cc),
un est dans la tranche 4-6 ° mais un
autre présente des erreurs jusqu’à
21,5 ° cc. (Figure 7). L’observation
de leurs erreurs en roulis et tangage
montre une fois de plus qu’aucun
n’est dans les ±0,2 °. Les AWAC
présentent des erreurs réparties
entre 0,5 et5° cc. Les Workhorse
quant à eux, ont leurs erreurs comprises
entre 1° et 3 °.
Conclusions
Les caractéristiques métrologiques
de la plateforme d’étalonnage des
compas et capteurs d’inclinaison
qui a été mise en place permettent :
– de prendre en compte etdecorriger
les erreurs sur les mesures de
direction apportées par les instruments
installés sur les cages de
mouillage ;
– de contrôler les caractéristiques
techniques des courantomètres
et profileurs par rapport aux données
des fabricants.
La plupart de ces instruments
n’entrent pas dans ces spécifications,
et certains d’entre eux, dès
leur recette, présentent des erreurs
inacceptables qui peuvent cependant
être évaluées et corrigées. Un
étalonnage en direction et inclinaison
est donc indispensable avant
utilisation.
Après avoir étalonné ce parc d’instruments,
il reste à déterminer comment
les réponses des compas
et capteurs d’inclinaison peuvent
évoluer dans le temps, ceci afin de
pouvoir ajuster leurs périodicités de
retour en étalonnage.
Enfin, les étalonnages en direction
étant maîtrisés, il nous reste à étudier
une méthode qui permettra de
contrôler l’exactitude des mesures
de l’effet Doppler.
Marc Le Menn (*), Laurent Pacaud
(*)Marc.lemenn@shom.fr – SHOM, 13,
rue du Chatellier, CS92803, 29228 Brest Cedex
REFERENCES
[1] Kari Medby Loland, ‘Wind Turbine
in Yawed Operation’, Master of
Science in Energy and Environment,
Norwegian University of Science and
Technology, June 2011.
[2] M. Le Menn, M. Le Goff, ‘A method
for absolute calibration of compasses’,
Measurement Science and Technology,
18, 1614-1621, (2007).
[3] M. Le Menn, A. Lusven, E. Bongiovanni,
P. Le Dû, D.Rouxel, S. Lucas,
L. Pacaud, ‘Current profilers and currentmeters
compass and tilt sensors
errors and calibration’, Measurement
Science and Technology, 25 (2014)
085801 (6pp).
[4] M. Le Menn, A. Lusven, E. Bongiovanni,
P. Le Dû,D.Rouxel, S. Lucas, L.
Pacaud, ‘Correction des erreurs angulaires
issues de mesures de courants
marins basées sur l’effet Doppler’,
Essais &Simulations, 115, 46-50, octobre
2013.
[5] ‘Evaluation of measurement data
– Guide to the expression of uncertainty
in measurement’, JCGM
100:2008, GUM 1995 with minor corrections,
BIPM, 2008.
[6] W. Denne, ‘Magnetic compass deviation
and correction’,3 rd edition Brown,
Son and Fergusson, 165 p., 1998.
[7] HYPACK, Hydrographic survey
software, HYPACK 56 Bradley Street,
Middletown, CT06457, USA.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 18

mesures et methodes de mesure
Contrôle en production
robotiser les phases de contrôle
et de mesure delaproduction
On parle de plus en plus de robotique et d’automatisation dans la production, pour les opérations de
manutention, pour les tâches pénibles pour l’opérateur, mais peu dans le domaine du contrôle et de la
mesure. Pourtant, ici aussi le robot présente d’innombrables avantages comme en témoigne Actemium
Toulouse Robotique et Automation, l’une des business unit de la marque du groupe Vinci Énergies,
et qui développe des solutions de pointe depuis plus de quinze ans, en particulier dans le secteur de
l’aéronautique.
Face à la montée enpuissance de la
robotisation, la marque Actemium, à
travers son entreprise Actemium Toulouse
Robotique et Automation*, a
compris qu’il fallait développer à tout
prix son savoir-faire en la matière.
Cet essor est en effet révélateur d’une
profonde mutation dans les process
industriel mais également dans les
esprits de chacun. Chef d’entreprise
d’Actemium Toulouse Robotique et Automation,
Jérémie Pedros se souvient:
« il yaencore cinq ans, au cours d’un
repas, lorsque je disais que j’étais spécialisé
dans les robots, tout le monde
s’étonnait que l’on puisse s’intéresser
à un équipement soi-disant destructeur
d’emplois. Aujourd’hui, le robot
est plutôt synonyme de progrès social
et d’avenir industriel ». Pour lui,
le robot est une composante à part
entière du phénomène en vogue « Industrie
4.0 », etdont le pilier repose
sur l’humain ; « l’homme doit être mis
au cœur de l’industrie ». Delà, Actemium
amené une profonde réflexion
sur deux segments de spécialisation :
l’un portant sur le soudage par friction
malaxage (FSW) pour lequel l’entreprise
développe une solution destinée
à la recherche et à la production pour
ses clients dans l’aéronautique.L’autre
concerne la robotique du contrôle et de
la mesure.
Ce domaine d’activité très ciblé est né
il yaune dizaine d’années du constat
que lorsqu’un client démarrait une
démarche lean, il apparaissait que la
mesure demeurait à côté, comme un
« parent pauvre » du processus de
fabrication. Mais progressivement,
les règles d’optimisation ont justifié
l’idée d’intégrer des éléments de mesure
au plus près des lignes de production.
« C’est à cette étape de la
démarche que nous nous sommes
rendu compte que la mise en œuvre
des moyens de mesure était souvent
artisanale. Puis nous avons beaucoup
travaillé afin defaire entrer la mesure
dans des systèmes plus industrialisés
et plus proches de la robotisation ».
Ainsi, l’entreprise Actemium Toulouse
Robotique et Automation a développé
et mis au point des solutions spécifiques,
et tout particulièrement dans
l’aéronautique, répondant notamment
aux besoins du secteur dans les matériaux
composites et les sauts technologiques
qu’ils impliquent. « Pour
sécuriser leurs process de production
et de contrôle, nos clients ont tendance
à intégrer du contrôle à 100 %. Ils ne
pratiquent plus la stratégie d’échantillonnage.
Il yadonc eu un double effet
lié à la démarche lean et à l’arrivée de
nouveaux matériaux ».
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 19

mesures et methodes de mesure
une synergie de compétences
dans la robotique du contrôle
et de la mesure
Le savoir-faire développé par Actemium
Toulouse Robotique et Automation en
matière de contrôle et de mesure dans
le domaine de la robotique concerne plusieurs
techniques. Au niveau du contrôle
non destructif, les applications de robotisation
font appel à deux famillesdeCND.
D’une part,lecontrôle parultrason ;unà
deux bras robotisés etdotés desondes
émettent des ultrasons puis on vient analyser
les ondes pour détecter les éventuels
défauts. Cette opération s’élabore
grâce à des scans depièces effectués
sur l’intégralité de la surface, lesquels
sont destinés à lever les doutes quant à
la conformité des pièces. « Ces installations
sont particulièrement techniques
et complexes, souligne Jérémie Pedros.
Elles nécessitent une forte expertise en
robotique mais également dans le domaine
de l’ultrason. Dans ce contexte,
notre stratégie d’entreprise est d’associer
ces compétences à travers des partenariats
étroitsavecdes spécialistesdel’expertise
procédés par exemple, à l’image
de la sociétéNDT Expert. »
Qu’apporte le contrôle ultrason par un
robot ? « Dans la mise en œuvre de
cette technique, lasonde vient balayer
la surface, ce qui, manuellement, représente
une opération fastidieuse et
impossible à réaliser sur d’importants
volumes de production. De plus, les
personnes affectées sont bien souvent
surqualifiées pour ce type d’opérations,
répétitives et à faiblevaleur ajoutée.
D’où l’intérêt delarobotisation. »
D’autre part, Actemium Toulouse Robotique
et Automation arecours aux
CND par rayons Xpour des opérations
de contrôle directement liées cette fois
à la sécurité des process automatisés.
Pour cette technique, qui exige des
mouvements précis sur des géométries
parfois complexes des pièces, les
systèmes robotiques se prêtent bien
au jeu :unrobot porte la source RX
avec pas moins de six degrés deliberté
tandis que l’autre porte l’écran pour
l’acquisition de données en effectuant
les mêmes mouvements.
Autre procédé :lamesure dimensionnelle.
« Nous intégrons delamétrologie
de dimension de pièces avec des
systèmes de mesure embarqués sur
un robot. » Là encore, Actemium Toulouse
Robotique et Automation travaille
avec des partenaires de premier
choix, en particulier pour les solutions
de palpage par tracker laser (un Leica,
d’Hexagon Metrology pour être plus
précis). Mais l’entreprise de la marque
Actemium aaussi recours à une autre
pratique complémentaire : la stéréophotogrammétrie.
Derrière cette appellation
de plus de vingt lettres se cache
un système de plusieurs caméras :
« on projette une lumière structurée
sur la pièce et les caméras en reconstruisent
le volume afin d’en analyser
les dimensions », explique Jérémie
Pedros. Les caméras vont, ensemble,
générer un nuage depoints qui permettront
de déterminer avec précision
les cotes de la pièce.
des avantages inhérents
àlarobotique
La démarche d’intégration du contrôle
et de la mesure dans la ligne de production
et la mise en œuvre d’un
contrôle en ligne nécessite une industrialisation
du contrôle lui-même ;
celle-ci est possible avec la robotisation
dans la mesure où ces systèmes
apportent davantage de flexibilité en
raison de leur possibilité d’aborder les
géométries les plus complexes. Une
fois terminées, les pièces peuvent directement
être contrôlées en sortie de
ligne. Deplus, le robot offre la possibilité
de s’interfacer avec de multiples
systèmes, selon les procédés deCND
mis en œuvre par exemple, mais également
de dialoguer avec l’ensemble
des éléments environnant.
*Actemium Toulouse Robotique et Automation est l’un
des nombreux business unit d’Actemium (marque du
groupe Vinci Énergies)
Crédit photos : ©Actemium
Olivier Guillon
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 20

mesures et methodes de mesure
Entretien
un point sur le marché et les solutions
d’acquisition de données
Responsable commercial Test &Measurement chez HBM, Bruno Cathala revient sur les grandes tendances
de marché en matière d’acquisition de données ainsi que sur les besoins des industriels, en
particulier dans le domaine des essais. Il nous livre également des conseils afin debien utiliser les
systèmes que l’on trouve aujourd’hui sur le marché.
Essais &Simulations
Présentez-vous (votre parcours et
votre fonction au sein de HBM)…
Bruno Cathala
Entré chez HBM en 2002 au sein
de la division Pesage (aujourd’hui
nommée Weighing technology), j’ai
démarré en qualité d’ingénieur commercial
pour lesud de la France. En
2009, HBM a choisi de me confier
l’activité « Grands comptes » sur le
territoire national avec pour mission
principale ledéveloppement de notre
profondeur de gamme auprès deces
sociétés. L’activité Test & Measurement
étant très fortement liée à celle
des Grands comptes, j’en ai pris la
gestion en 2010.
À ce jour,mes fonctions de responsable
de l’activité Test & Measurement en
France s’articulent autour de trois axes
principaux : participer au groupe de
travail T&M de l’usine pour intégrer les
spécificités commerciales &spécificités
produits liées au marché français, assurer
un transfert d’information et de compétence
(technique et commerciale)
entre l’usine et la structure France, et
développer les ventes en collaboration
avec toute l’équipe HBM France.
La mesure 3D de précision
sur mesure pour la production
GEOMNIA répond aux enjeux industriels de la métrologie 3D, embarquée dans le processus de production ou en bord de ligne,
par une gamme logicielle de métrologie, laconception et la réalisation de dispositifs et machines de mesure 3D innovants, multicapteurs
sans contact.
GEOMNIA propose :
• des dispositifs de mesure 3D sans contact de haute et de très haute
précision, traçables, rapides et robustes utilisable en ligne ou en bord
de ligne
• une gamme logicielle de métrologie GEOMAX avec des capacités
très évoluées de calcul géométrique et métrologique, en particulier
pour le traitement, dans des conditions de rapidité industrielle, de
très gros nuages de points
• des solutions de recalage et adaptation automatiques de
trajectoires pour des Procédés Adaptatifs Robotisés de précision
• des prestations au Laser Tracker àforte valeur ajoutée de mesure
tridimensionnelle
Le savoir-faire GEOMNIA arendu possible le contrôle 3D automatique,
exhaustif, très rapide et de haute précision (incertitude de quelques
micromètres àquelques nanomètres) de pièces mécaniques variées en taille
et en complexité géométrique, (automobile, aéronautique, horlogerie…),
GEOMNIA est en partenariat de recherche très étroit avec leLNE, des
laboratoires et des partenaires industriels.
GEOMNIA est agréée CIR.
GEOMNIA est certifiée PTB
Site Web:www.geomnia.eu
PRECILINE-AB :MACHINE DE MESURE 3D
&LOGICIEL DE METROLOGIE
REFERENCES :
BOSCH -VALEO -DELPHI -MAGNETTO WHEELS -AIRBUS
-SAFRAN -SNECMA -DASSAULT AVIATION -AREVA -
FIVES -AIR LIQUIDE -ROSLER -MS3D -CIMLEC -ALEMA
AUTOMATION -MICROEPSILON -LNE
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 21

mesures et methodes de mesure
Pour qui travaillez-vous (quels secteurs
d’activité) ?
En moyenne, sur les dernières années,
notre répartition est la suivante :
40 %pour le secteur aéronautique et
spatial, 30 %pour le secteur automobile,
20 %pour le secteur énergie et
10 %dans la catégorie « divers » qui
regroupe notamment les transports,
l’enseignement, etc.
À quels métiers les systèmes
d’acquisition de données
s’adressent-ils ?
La R&D et les essais fonctionnels
représentent notre cœur de métier ;
chaque industriel doit s’assurer des
performances et de la durabilité des
produits qu’il développe. Ces dernières
années, les attentes en termes
d’optimisation (temps ou matière première)
ont occasionné une demande
croissante en matériel d’acquisition de
données dans tous les domaines. En
effet, les démarches d’optimisation des
moyens de R&D, essais, qualité et production
ainsi que les actions engagées
pour limiter les pertes de matières ont
conduit bon nombre de fabricants à
s’équiper en systèmes d’acquisition
de données afin depouvoir attester de
leur performance ou des actions correctives
à apporter.
Dans les essais, quand fait-on appel
à l’acquisition de données ?
Chaque banc de test (fixe ou mobile)
est conçu pour tester un produit afin
d’en quantifier sa performance. Tous
ces systèmes sont donc nécessairement
équipés d’un ensemble de produits
permettant la mesure, l’acquisition
et le stockage de l’information
souhaitée.
Quelles sont les problématiques de
vos clients dans ce domaine ?
Celles-ci sont forcément nombreuses ;
tout dépend sous quel angle on analyse
la question mais si on ne traite que
de la problématique liée à l’utilisation
des systèmes d’acquisition, les principaux
problèmes sont liés à l’adéquation
entre le besoin et le matériel mis
en œuvre et le temps. Par ailleurs, la
prise en considération de l’ensemble
de la chaîne de mesure est primordiale
et constitue à mon sens l’essentiel
des sources d’erreur possible. Trop
souvent, on constate que les données
obtenues ne correspondent pas aux
attentes à cause d’une négligence
subie sur unmaillon de la chaîne. Un
filtre inadapté, une négligence sur le
câblage, un positionnement mal défini
(pour le point de mesure) ou encore un
capteur limité en dynamique sont autant
de sources d’erreurs pour les données
acquises. Une bonne acquisition
est également trop souvent synonyme
d’acquisition « dont les résultats sont
conformes aux attentes » ;mais sontils
corrects pour autant ?
Enfin, nous évoluons vers un monde
qui a de moins en moins de temps
et de plus en plus de classification
(ranking). En effet, on constate que la
tendance est forte sur le sujet et nous
classifions de plus en plus les équipements,
les produits ; cela permet de
gagner du temps et de s’assurer que
la fonctionnalité ou la performance attendues
sont bien présentes mais cela
cultive également la négligence du détail,
sans oublier qu’il devient alors de
plus en plus difficile de différencier un
produit Aduproduit B.
Quelles solutions technologiques
leur proposez-vous ?
Afin de suivre la tendance actuelle
et aux demandes d’optimisation de
temps, nous proposons notamment de
plus en plus d’appareils dont l’utilisation
est devenue beaucoup plus intuitive.
De plus, le contexte actuel induit
une nécessité de réactivité beaucoup
plus forte depuis le développement du
produit jusqu’au transfert de compétences
qui se fait aujourd’huiautravers
de médias « professionnels » mais
aussi « grand public » afin dediffuser
des cas d’applications, des séquences
de formations ou de promotion de nos
produits industriels.
Quels conseils pouvez-vous nous
donner pour bien mettre en pratique
et bien utiliser un système d’acquisition
de données ?
Avant toute considération de détail,
je pense qu’il est primordial de sensibiliser
l’ensemble des intervenants
sur l’importance d’une certaine notion
d’expertise et de compétence suffisamment
élevée pour permettre à
chacun des acteurs (vendeur, intégrateur,
client final…) desecomprendre
et de saisir les nuances techniques qui
existent entre deux systèmes ou deux
modes de fonctionnement.
Il me semble que la principale difficulté
est de réunir les compétences permettant
de choisir ou de qualifier un
système en fonction d’un besoin. C’est
de ces compétences que découlera
ensuite l’ensemble des précautions et
des actions à intégrer sur le plan technique.
Propos recueillis par Olivier Guillon
un nouvel appareil pour l’acquisition de données
àgrande vitesse pour applications sur banc d’essai
Nouveau GEN3t, permettant une acquisition
de données à grande vitesse pour
un montage en armoire électrique
Le nouveau système d’acquisition
de données GEN3t de la gamme
Genesis Highspeed de HBM Test
and Measurement est disponible
en version portable ou, en option,
en version armoire électrique. Le
développement de ce système
d’acquisition de données répond
aux besoins enmatière de système
à montage compact destiné aux
applications sur banc d’essai typiques, telles que pour les moteurs électriques,
les convertisseurs et les générateurs. Il prévoit trois slots destinés à
des cartes d’entrée, jusqu’à 96 voies et un transfert de données continu de
50 Méga échantillons/s vers un ordinateur de contrôle adéquat. Une carte
SSD (Solid State Disk) intégrée à l’appareil permettant même un transfert
de données de 100 Méga échantillons/s est disponible sur demande. Pour
étendre le nombre de slots disponibles d’une manière générale, le GEN3t
peut également et aisément se synchroniser avec d’autres appareils de
base de la gamme Genesis Highspeed.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 22

essais et modelisation
Compte rendu
retour sur quelques faits marquants
du bourget 2015
Au-delà du succès habituel duplus prestigieux rendez-vous mondial de l’aéronautique et du spatial, le
salon du Bourgets’estrévélé cette année comme étant un lieu d’échanges et d’affairesbien plus important
que les éditions précédentes. Il paraissait donc impossible defaire le détail de toutes les nouveautés
;toutefois, certains événements etinnovations méritent tout particulièrement d’être mis en lumière.
L’onerarepense l’avion du futur
Depuis quatre ans, l’Onera mène un
projet quelque peu « iconoclaste ». Le
Centre français de recherche aéronautique
et spatial aprésenté sur son
stand au Bourget la maquette de son
projet Nova, un avion de ligne destiné
à remplacer d’ici une dizaine d’années
les flottes devenues vieillissantes d’Airbus
A320 et autres Boeing 747. À première
vue, ce qui surprend, c’est l’allure
généraledel’appareil. Avec ses winglets
inversées, ses réacteurs situés à l’arrière
et sa forme ovoïdale, cet avion du
futur détonne. Pourtant, cette nouvelle
géométrie del’ensemble s’explique par
le besoin qu’ont les avions denouvelle
génération d’intégrer des turboréacteurs
de plus en plus gros. « Les moteurs des
avions actuels sont plus volumineux et
impliquent un taux de dilution plus élevé
(de l’ordre de 5 à 10 %), explique Olivier
Atinault, ingénieur de recherche au
sein de l’Unité Avions civils de l’Onera.
D’où la nécessité d’augmenter le diamètre
des réacteurs ; à titre d’exemple,
la soufflante d’un réacteur d’A320 est
aujourd’hui d’1,70 mètre (avec un taux
de dilution de 5%)contre2mètres pour
le Neo (et un taux de dilution de 10).
Quant au projet que nous présentons
ici, il prévoit un diamètre de 2,15 mètres
et un tauxdedilution de 16 % ».
Des winglets inversées ?L’idée sedéfend
dans la mesure où ces ailettes
marginales habituellement orientées
vers le haut risquent de provoquer
des casses de voilure. Les avionneurs
sont donc contraints de renforcer
cette partie avec de la matière et donc
d’alourdir la structure. Une thèse menée
par l’Onera apermis de démontrer
qu’en inversant le sens des winglets,
on parvient à un meilleur compromis
aéro-structural : car si elles réduisent
un peu l’aérodynamique de l’appareil,
celles-ci sont en revanche plus solides
et n’impliquent plus d’ajout de matière.
Concernant les moteurs cette fois,
ceux-ci sont partiellement enterrés
dans le fuselage. Pour ce faire, l’Onera
aeul’idée detravailler davantage
sur la couche limite d’épaisseur et d’en
absorber l’intégralité ; ainsi, il serait
possible de réduire la puissance nécessaire
d’environ 20 %. « Nous avons
réalisé des essais en soufflerie à partir
d’une méthode expérimentale mise
au point pour mesurer cette puissance
dont on abesoin en utilisant un moteur
électrique entraînant une soufflante
et doté de deux moyens de mesure :
l’un portant sur la puissance électrique
du moteur, l’autre sur le couple mécanique,
précise Olivier Atinault. Nous
avons ainsi pu faire corréler les différents
résultats et aboutir à la configuration
actuelle qui nous fait gagner entre
3et5%depuissance » ;même si l’ingénieur
souligne toutefois que l’écoulement
non homogène provoque des
phénomènes de distorsion. Au final, le
gain de puissance atteint cependant
1 %. Enfin, la géométrie particulière
de l’appareil permet de dégager de la
garde au sol mais aussi de mieux répartir
les charges et augmenter l’aérodynamisme
général.
À ce jour, le projet achève sa première
phase, celle de l’exploration des
concepts. La deuxième est aujourd’hui
en cours de réalisation et consiste à se
servir des différents travaux menés sur
Nova pour développer de nouvelles
méthodes théoriques et expérimentales
afin d’évaluer la performance de
ces futurs appareils. Une thèse est
Le projet d’avion du futur Nova détonne par ses géométries aussi innovantes que singulières
d’ailleurs menée afin detraiter les résultats
de calculs numériques qui permettront
de développer une méthode
thermodynamique appelée exergie et
d’optimiser la part d’énergie qu’il est
possible de convertir en force mécanique
utile ou pouvant être récupérée.
Enfin, au cours de la troisième phase
du projet, l’équipe de l’Onera espère
fabriquer une ou plusieurs maquettes
au 1/8 e destinées à subir des essais en
soufflerie. « N’oublions pas que l’une
des plus grandes souffleries au monde
se situe à l’Onera » ;auvudeceprojet
d’envergure, ce n’est certainement pas
un hasard.
un GME français sélectionné pour
la réalisation d’un banc d’essai
moteur àl’air libresur le site
de Snecma istres
Le groupement d’entreprises constitué
des sociétés Spherea, Test &Services,
Equip’Aero Services, Latécoère
Services et SNC-Lavalin vient d’être
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 23

essais et modelisation
notifié par le motoriste Snecma (Safran)
pour réaliser un « Banc à l’air
libre ». Partenaire historique du motoriste
Snecma (Safran), Spherea, mandataire
du groupement, et ses partenaires
Equip’Aero Services, Latécoère
Services et SNC-Lavalin se voient
confier la réalisation du banc d’essais
à l’air libre pour de futurs moteurs. Le
périmètre du marché obtenu comprend
l’ensemble des infrastructures et les
moyens nécessaires à la réalisation
d’essais de systèmes complexes.
Un nouveau positionnement. Ce nouveau
marché conforte Spherea dans
ses choix stratégiques et notamment
sur son positionnement de « maître
d’œuvre » de grands projets industriels
et fournisseurs de solutions clés en
mains. Ce projet permet à l’entreprise
d’être durablement présente auprès
des motoristes grâce à une offre complémentaire
aux bancs de test classiques.
Infographie du banc d'essai à l'air libre qui sera implanté sur le site de Snecma Istres
Les quatre sociétés réunies en GME
présentent des savoir-faire naturellement
très complémentaires :Spherea
intervient en tant que mandataire du
groupement, coordinateur du projet et
fournisseur du système de contrôle/
commande (quinze baies de moyens
d’acquisition en containers, un système
de surveillance vidéo et d’automates
de contrôle, une salle de contrôle informatique),
tandis que SNC-Lavalin apporte
davantage main-forte au niveau
des bureaux d’études et la réalisation
du gros œuvre intégrant les bâtiments
et l’infrastructure du site. Latécoère
Services intervient pour la conception,
les calculs de justification mécanique
et la réalisation de la structure porteuse
des moteurs appelée pylône ;
enfin, Equip’Aero Services fournit les
moyens et la gestion des fluides incluant
le kérosène, les huiles et air.
Le périmètre financier global – hors
maintien en condition opérationnelle
(MRO) – est de l’ordre de 10 M€.
Plus d’électricitépour les cuisines
d’avions
L’énergie qui est disponible dans
l’avion est limitée :elle est produite par
les turbines pendant le vol. Lorsque
ces turbines ne fonctionnent pas, par
exemple à la montée età la descente
des passagers, un groupe auxiliaire
de puissance fournit le courant nécessaire.
Autre lacune :lorsqu’on installe
ultérieurement des consommateurs
électriques dans la partie passagers, il
faut homologuer à nouveau le système
d’énergie de l’ensemble de l’avion, car
les nouveaux appareils peuvent perturber
l’alimentation électrique, et au
pire des cas la paralyser. Unsystème
d’alimentation électrique supplémentaire
sous forme de trolley mobile est
installé dans les cuisines embarquées
(galleys) d‘avions pour fournir de
l’énergie. Ce système est développé
par les chercheurs du Fraunhofer-Institut
für Chemische Technologie ICT,
département ICT-IMM de l’établisse-
Spherea Test &Services acquiertPuissancePlus
et se renforce dans l’énergie électrique
Conformément à la feuille de route présentée à la presse au lendemain du rachat par ACE Management etl’IRDI,
Spherea afinalisé le 26 mai dernier sa première opération de croissance externe avec l’acquisition du groupe Puissance
Plus. Spherea se positionne dès aujourd’hui sur les technologies d’avenir en acquérant une société dont le
savoir-faire dans le domaine est reconnu sur le marché. Puissance Plus dispose d’une importante propriété intellectuelle
autour du métier de la distribution et la conversion d’énergie avec des briques technologiques complémentaires
à celles de Spherea. Avec cette acquisition, Spherea assoit sa stratégie de diversification en s’ouvrant au marché
de l’énergie et confirme ainsi sa volonté de rééquilibrer son CA entre le marché de l’aéronautique et les autres
secteurs (énergie, ferroviaire). L’entreprise réalise aujourd’hui 85%deson chiffre d’affaires sur le marché aéronautique.
« L’ensemble nous permettra de devenir un acteur important des futurs systèmes électriques, toutes industries
confondues, précise Christian Dabasse, président deSpherea. Le rôle de l’énergie électrique sera primordial dans
le siècle à venir en raison de la croissance de l’économie numérique et de la transition énergétique et d’un impératif
climatique :réduire les émissions de gaz à effet deserre. Se positionner sur ce secteur est un véritable enjeu stratégique
et pourrait représenter à terme 30 %denotre chiffre d’affaires. »
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 24

essais et modelisation
ment, conjointement avec la société
Diehl Aerospace GmbH et la société
allemande de l’aéronautique et de l’espace
(Deutsche Gesellschaft für Luftund
Raumfahrt DLR). « Ce nouveau
système d’alimentation permet de
combler les lacunes d’énergie, déclare
le Prof. Dr Gunther Kolb, chef de département
à l’ICT-IMM. La procédure
d’homologation sera également simplifiée
:étant donné que l’alimentation en
énergie des galleys et des cabines est
indépendante de celle de l’avion, elle
n’a pas besoin d’une nouvelle homologation
après chaque modernisation. »
Pour cette nouveauté, les chercheurs
misent sur des piles à combustible :
elles permettent une production l’électricité
efficace et silencieuse. En ce qui
concerne le carburant, l’utilisation dans
l’air n’est cependant pas aisée. Car
l’hydrogène ne peut être que difficilement
stockéedans des réservoirs sous
pression à environ 800 bars, ce qui représente
un risque de sécurité considérable
dans le ventre de l’avion. Des
liquides inflammables tels que l’essence
sont également exclus. « Nous
utilisons du propylène glycol, concède
Gunther Kolb. L’avantage de cette
substance est qu’elle est liquide – on
n’a donc pas besoin de réservoirs sous
Les galleys sont des cuisines embarquées, notamment à bord des avions
pression – elle n’est pas inflammable
lorsqu’elle est mélangéeavec de l’eau,
et par ailleurs elle n’est pas toxique. »
En outre, elle est déjà utilisée dans les
avions en tant que réfrigérant et agent
PuBli-coMMuniQué
Equipements pour la simulation
de l’environnement etservices associés
Avec l’acquisition de CTS
SUD OUEST « ERATIS »
en août2015, le groupe
SCS/L2EC ajoute une
corde à son arc et propose
aux groupes industriels et
notamment pharmaceutiques
une offre de services
unique sur le marché
: vente d’enceintes
climatiques, maintenance
préventive et curative, location,
occasion, rénovation,
conception/fabrication de machines spéciales
et une offre d’essais en laboratoire.
Nous commercialisons les enceintes de
grandes marques reconnues pour leur
fiabilité et leurs performances : Thermotron,
Terchy, Eratis et également
notre propre fabrication, SCS. Plus de
100 références sont disponibles pour
cerner au plus près des caractéristiques
diverses detests :volume
de quelques litres à plusieurs
m 3 ,gestion précise
de températures, hygrométrie,
altitude, variation
rapide des paramètres…
Le service au cœur
de notre organisation
Nos différentes implantations
Françaises et un
stock pièces détachées de
plus de 1500 références
garantissent une réactivité
optimale de nos équipes techniques dans
le cadre de contrats de maintenance
préventive ou de dépannage sur simple
appel. SCS dispose d’une expertise étendue
pour la rénovation de matériels anciens
:mise en conformité, amélioration
des performances, transfert de parc clés
en main… SCS conduit également l’arrêt
d’activitésetlareprise des matériels.
Un bureau d’études dédié à la conception
et fabrication de matériels spécifiques
Lorsque les contraintes de tests excluent
l’utilisation de matériel de série, nos
équipes de R&D adaptent une base existante
ou conçoivent de zéro une machine
sur mesure.
Notre laboratoire d’essais (L2EC) propose
quant à lui une offre complémentaire
d’essais climatiques et vibratoires
dans ses laboratoires de plus 1300 m²
(certifiésISO17025-COFRAC).
Grâce à la pertinence de notre offre onestop-shopping
et à la qualité de notre portefeuille
clients, nous comptons continuer
notre progression sur le marché français
et croître à l’export où notre savoir-faire
est recherché et où nous avons remporté
de récents marchés
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 25

essais et modelisation
de dégivrage. Le propylène glycol se
compose d’hydrogène, de carbone et
d’oxygène. Une installation chimique,
le réformeur, décompose le liquide et
en extrait l’hydrogène qui s’écoule directement
dans la pile à combustible
et l’entraîne. Étant donné que le monoxyde
de carbone qui est dégagé lors
de la production d’hydrogène ne serait
pas sain ni pour le personnel de bord
et les passagers, ni pour la pile à combustible,
le réformeur le transforme en
dioxyde de carbone non toxique.
Ce système provient des laboratoires
de Fraunhofer : ses employés ont
développé les catalyseurs qui ysont
contenus, tout en veillant à ce que l’appareil
occupe le moins de place possible.
« Dans le réformeur actuel, nous
avons pu réduire de 90 %l’encombrement
des pièces qui décomposent le
monoxyde de carbone par rapport à
la technique traditionnelle », confirme
Kolb. Les chercheurs ont déjà fabriqué
une maquette du réformeur, autrement
dit un modèle fabriqué à l’échelle, qui
comporte même les éléments individuels.
Au cours des prochains mois,
les scientifiques construiront et testeront
le premier prototype.
Le CNrCmet àl’essai une
technologie de désorbitation
Le Conseil national de recherches du
Canada (CNRC) aappuyé les essais
en vol de l’entreprise polonaise SKA
Polska sur un modèle à échelle réduite
de la technologie ADRiNET, lesimulateur
paramétrique d’un filet lancé qui
pourrait être utilisé pour capturer des
débris spatiaux et les retirer de leur orbite.
Le CNRC aintégré avec succès
le montage expérimental à son avion
de recherche Falcon 20. Ses pilotes
d’essai ont réalisé deux vols en microgravité
comportant 21 paraboles pour
éprouver la technologie dans l’apesanteur.
Lefilet maillant au pourtour lesté
est conçu pour s’éjecter pneumatiquement
d’un cylindre et se déployer dans
le but de capturer les débris spatiaux,
ycompris les gros satellites abandonnés.
En gros, un engin spatial s’approcherait
de la cible et déploierait le
filet dans sa direction. Le filet, toujours
accroché à l’engin spatial, s’ouvrirait
après son lancement et entortillerait
le débris. Une fois la cible capturée,
l’engin spatial pourrait commencer à
se désorbiter. Ilétait essentiel que le
simulateur soit validé dans un environnement
en microgravité lors d’un vol
parabolique afin d’observer certains
aspects de la technologie comme la
dérive du filet et pour prédire la façon
dont celui-ci fonctionnera en orbite.
Le Falcon 20 aeffectué ces vols d’essai
qui comportaient des chutes libres
de 20 secondes chaque fois pour créer
des conditions d’apesanteur à l’intérieur
de l’aéronef. « Le service du
CNRC arespecté toutes les exigences
complexes de notre expérience et
nous apermis d’équiper leFalcon 20
selon nos besoins, amentionné Wojtek
Golebiowski, directeur technique
de SKA Polska. Sur un total de vingtet-une
paraboles, à une seule reprise
un filet a manqué sa cible, ce qui
prouve que l’environnement en microgravité
offert par le CNRC était stable
et prévisible. Les services d’ingénierie
fournis par le CNRC étaient de la
plus haute qualité et tous les composants
supplémentaires achetés par le
CNRC étaient fonctionnels et respectaient
toutes les normes de navigabilité.
Cette campagne aété couronnée
de succès. » « Le CNRC possède une
flotte d’aéronefs uniques offrant des
plateformes de recherche qui sont sollicitées
par des clients du monde entier,
aajouté Stephen Parkinson, directeur
du Laboratoire de recherche en vol
du Conseil national de recherches du
Canada. Alors qu’une grande partie de
notre travail se concentre sur la R-DT
en aéronautique, nous multiplions nos
activités spatiales, et ce projet correspondait
bien à nos engagements de
réduction de l’empreinte de l’industrie
aérospatiale sur l’environnement, que
ce soit à l’intérieur ou à l’extérieur de
l’atmosphère. »
Le projet ADRiNET de SKA Polska
est réalisé pour l’Agence spatiale européenne
dans le cadre de son initiative
Espace Propre qui vise à réduire
l’impact de l’industrie aérospatiale
dans l’environnement terrestre et
l’environnement orbital. L’avion de recherche
Falcon 20 du CNRC est une
plateforme robuste capable de soutenir
des projets exigeant des opérations
à haute vitesse et à haute altitude.
Les modifications du Falcon 20 visant
la microgravité et les analyses techniques
de soutien permettent des opérations
éprouvées et sécuritaires entre
la gravité zéro et deux fois la gravité
terrestre, ce qui inclut la simulation des
gravités martienne et lunaire. Avec le
soutien du Laboratoire des turbines à
gaz du CNRC, le Falcon 20 est en mesure
d’appuyer les essais de biocarburants
novateurs et, en 2012, aréalisé
le premier vol au monde entièrement
propulsé par du biocarburant. L’avion
peut être équipé pour appuyer les
SKA Polska amis à l’essai sa technologie ADRiNET lors d’un vol en apesanteur
à bord de l’avion de recherche Falcon 20 du CNRC (image fournie par SKA Polska)
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 26

essais et modelisation
études dans le domaine des sciences
de la terre et de l’avionique ainsi que la
recherche sur les capteurs aéroportés.
L’équipe de soutien du Falcon 20 aune
vaste expérience des essais en vol et
des expérimentations aériennes.
Nexeya renforce sa présence
dans les marchés aéronautique
et spatial
Lors du salon du Bourget, le spécialiste
des équipements électroniques embarqués
etdes solutions de tests innovantes
pour la sécurité et la certification
aprésenté plusieursnouveautésissues
de ses lignes de produits aéronautiques
et spatiaux. Parmi elles figurent
Systeam, le premier banc d’intégration
système livré en Chine (Nexeya aen
effet été sélectionné par Comac pour
concevoir les moyens d’essais requis
pour assurer la certification du C919),
et Argosia, la station embarquée pour
l’observation, la surveillance et le renseignement
;celle-ci fait actuellement
l’objet de tests dequalification auprès
des services de la DGA avant sa livraison
finale aux unités opérationnelles à
la fin del’année 2015.
Outre le développement de petites
plateformes de satellite pour l’observation,
les télécoms bas débit comme
le M2M ou la démonstration technologique
et le lancement d’une nouvelle
version plus compacte de sa solution
de diagnostic de harnais de câblage,
Nexeya propose désormais une nouvelle
version plus compacte de WiDD
afin de rendre accessible à tous le
diagnostic et la réparation de harnais
de câblage. L’entreprise a également
présenté au salon du Bourget les solutions
Cabletest. Nexeya a en effet
étendu son offre d’expertise en harnais
de câblage et de moyens de tests de
systèmes interconnectés complexes
via l’acquisitiondeCabletest et la création
de Nexeya Canada.
une solution pour mieux identifier
les défaillances au niveau
du câblage
Pour faire face à la complexification
des systèmes toujours plus importante,
la certification des produits a
rendu leur utilisation plus sûre. Mais
trop souvent, la certification d’un
produit n’est pensée qu’une fois le
produit existant, dans une phase de
développement très avancée. Dans
le monde aéronautique, le réseau
de bord électrique est devenu un
système à part entière depuis 2008.
Mais un système est si difficile à
analyser d’un point de vue sécurité
de fonctionnement qu’il est exclu de
la certification. Pour adresser cette
problématique, l’éditeur de logiciels
Keonys adéveloppé, avec le support
de Safran, une plateforme d’étude
pour automatiser les analyses de sûreté
de fonctionnement des réseaux
de bords électriques. Cet outil per-
DES CAPTEURS DE COUPLE DE NOUVELLE GENERATION
de +/- 0,05 Nm à1000 Nm
sans contact jusqu’à 25000 tr/min
BURSTER constructeur réputés de solutions capteursd’efforts et de couple, apportesur le marché
une nouvelle gamme de couple-mètres 8661 de nouvelle génération, alliant précision extrême et
hautelinéarité
La technologie sans contact utilisée alimentepar boucled’induction leséléments de mesuredéposés sur l’arbredetorsion
en métal de hautequalité, sans contact ni frottement, ce qui évitetout couplerésistant pouvant induiredes couples parasites.
Ce concept permet d’atteindredes plages de mesureextrêmementfaibles +/- 0,05 Nm avec des niveaux de précision pouvant
atteindre+/- 0,05 %tout en offrant des résolutions de 16 Bit sur le signal de sortie
L’utilisation de paliers haut de gamme et l’optimisation des tolérances de concentricité permettent une intégration sur des
systèmes fonctionnant àdes vitesses angulaires jusque 25 000 tr/min
Le couplemètreintègreégalement un système de mesureangulaireoptique jusqu’à une résolution de 0,35°
La transmission du signal de haut peut se fairesur des signaux conventionnels mais également sur un port USB directement
intégréàl’appareil
BURSTERproposeencombinaisonàcecapteurdesélectroniquesdetraitementetdeslogicielsd’analysesetd’enregistrement
de données pouvant de plus êtrelivrées avec des certifications DaKKs établis dans le laboratoireinterne àl’usine
BURSTER en Franceinfo@icacontact 03 90 22 66 83 www.burster.de
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 27

Les essais aggravés :
essais et modelisation
mettra d’aider à la mise au point du
dossier de certification imposée par
l’industrie aéronautique.
Ce projet s’inscrit dans le cadre du
consortium Clean Sky, dans lequel
Labinal est leader pour tout ce qui relève
de la sécurité de fonctionnement
au niveau des câblages électriques ;
le groupe aainsi demandé à Keonys
de mettre au point une solution logiciellepermettant
d’intégrerl’ensemble
des données provenant de bases différentes,
qu’il s’agisse du câblage et
des analyses de défaillances allant
au-delà du câblage. « L’idée est de
gagner en temps de cycle, souligne
Jacques Bacry, directeur général de
Keonys. Avant étaient utilisées des
bases très hétérogènes nécessitant
un traitement manuel qui prenait souvent
plusieurs jours contre seulement
quelques heures aujourd’hui avec ce
système ». Lors d’une démonstration
effectuée sur son stand au Bourget en
juin dernier, l’éditeur montre comment
le logiciel permet d’extraire un modèle
du système, d’en formater les entrées
et les sorties au format standard et de
travailler directement sur une base de
production. On obtient l’identité complète
du câblage mais il est également
possible d’y associer une autre base
de données de défaillances ;onexécute
et on obtient unrapprochement
entre les deux systèmes, générant
ainsi un ordre de défaillances à partir
duquel il possible de sortir un historique
dans une optique de maintenance
prévisionnelle.
S’appuyant sur le process défini par
la CS25 (norme aéronautique), cette
plateforme permet de préparer le volet
« Certification » du produit dès le
début de sa conception, d’éviter les
erreurs manuelles sur des tâches
sans valeur ajoutée (arbres de défaillance),
de réduire la longueur des
cycles de simulation etdemaîtriser
la complexité dysfonctionnelle. Pour
cela, la plateforme capitalise une
base de données d’événements et de
taux de panne, génère automatiquement
les études Amdec des composants,
crée etvisualise les arbres de
défaillance grâce à un éditeur adapté.
Enfin, cette plateforme permet
de mener des analyses par zones et
par risques particuliers (défaillances
externes). L’objectif est clair : permettre
aux industriels de dégager
d’importants retours sur investissement
en diminuant le nombre d’itérations
coûteuses et en améliorant le
quatuor qualité/coûts/délais/risques.
Après deux ans de travaux, la solution
en est au stade industriel ; « cet
exemple de ce projet illustre la volonté
de Keonys de se diversifier vers
l’édition de logiciels de niche à forte
valeur ajoutée. Il nous permet de
mettre en avant notre savoir-faire en
termes d’ingénierie et de simulation
au sens large du terme, à l’exemple
de la simulation augmentée, c’est-àdire
l’intégration des résultats de simulation
dans un système de réalité
augmentée ».
Olivier Guillon
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Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 28

Le salon des technologies et des services
ÉLECTRONIQUE I EMBARQUÉ I IoT
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SEPTEMBRE 2015
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MÊME LIEU
21/24 SEPTEMBRE 2015

essais et modelisation
PuBli-coMMuniQué
Validation des systèmes AdAS complexes
• Commencer au plus tôt à
valider les fonctions d’aide
à la conduite (ADAS)
• Pour maîtriser le « time to
market »
La vision d’une conduite plus « intelligente
» et de plus en plus autonome
challenge le monde automobile. D’un
côté par le potentiel d’innovation que
représente le développement des
fonctions d’aide à la conduite (ADAS),
de l’autre par les contraintes environnementales
et sécuritaires qui l’accompagnent.
Comment, dans un contexte réglementé
où les fonctions à tester sont
de plus en nombreuses et complexes,
peut-on améliorer, fiabiliser
et accélérer ses processus de développement
?
À cause de leur complexité, les nouveaux
systèmes ADAS peuvent difficilement
être testés en s’appuyant
uniquement sur des bancs HIL qui ne
permettent pas d’optimiser les délais et
les coûts. Pour tenir les exigences de
qualité et de délai, il est important de
pouvoir intégrer de nouvelles fonctions
et de les tester sur le réseau de calculateurs
le plus tôt possible.
Exemple d’une configuration
avec deux V-ECUs et deux
calculateurs réels sur banc HIL
Pour cela, l’utilisation de la simulation
dans le processus de validation est
devenue incontournable. L’idée est
d’utiliser une plateforme de validation
virtuelle sur PC qui permette de
commencer à tester même si les calculateurs
ne sont pas disponibles.
Pour que cette plateforme de validation
virtuelle sur PC soit efficace, il est
indispensable qu’elle soit intégrée de
façon transparente à l’environnement
de test. Cette parfaite intégration exige
que la plateforme virtuelle supporte les
mêmes standards que les plateformes
hardware, avec entre autres le XIL API
pour l’accès aux contrôles ;nécessaire
pour la définition et l’exécution de tests
automatiques. En d’autres termes, il
s’agit de définir et exécuter des tests
en amont, en s’appuyant sur un environnement
de simulation piloté par les
mêmes outils d’instrumentation et de
test automatique que pour le test HIL.
Ainsi, il est possible de débuter les
tests dèsqu’une version de calculateur
virtuel est disponible. Les tests concernés
peuvent être soit des tests fonctionnels,
soit des tests de validation.
Visualisation d’un exemple
de manœuvre simulée sur PC
Avec VEOS, dSPACE propose un
environnement de test virtuel interfacé
de façon transparente avec
ControlDesk pour l’instrumentation
et AutomationDesk pour le test automatique.Comme
toutesles plateformes
hardware dSPACE, VEOS supporte le
XIL API et peut aussi être piloté à partir
d’outils tiers supportant cette norme.
VEOS permet de simuler le comportement
d’un ou plusieurs calculateurs
virtuels (V-ECUs) interagissant avec
le modèle d’environnement. LeV-ECU
peut être modélisé et généré en s’appuyant
sur une architecture AUTOSAR
grâce à SystemDesk, l’outil dSPACE
d’architecture AUTOSAR. Les communications
CAN, les taches OSEK et les
couches applicatives sont simulées,
permettant de commencer à valider le
logiciel et son architecture. Si l’architecture
logicielle n’est pas AUTOSAR,
il est également possible degénérer un
calculateur virtuel. Les modèles d’environnement
peuvent être écrits en Simulink
TM ou avec tout outil qui supporte
la norme MODELISAR. VEOS comme
SCALEXIO (banc de tests HIL) sont capables
d’exécuter un FMU (Functional
Mockup Unit), provenant de tout outil
supportant la norme. VEOS supporte
aussi l’interfaceFMI (FunctionalMockup
Interface) pour la cosimulation.
En utilisant VEOS au sein de la
chaîne d’outils dSPACE, vous pouvez
commencer au plus tôtlavalidation
de vos systèmes, puis intégrer
des composants réels dès qu’ils
sont disponibles. Mais vous pouvez
aussi gagner du temps en améliorant
l’efficacité de vos processus car vos
modèles et vos tests sont réutilisables
à travers l’ensemble du cycle de développement.
Au final, les délais de développement
sont maîtrisés sans compromettre la
qualité logicielle etlasécurité de systèmes
toujours plus complexes.
>> Pour plus d’information :
www.dspace.fr
Vous souhaitez plus d’information sur nos solutions
destinées au développement de systèmes ADAS ?
Rendez-vous au Forum Mécatronique qui aura lieu
le 19 novembre à Paris
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 30

* Orléans * 3o septembre /1er octobre 2o15 *
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salon des fournisseurs et partenaires des industries
AÉRONAUTIQUE CIVILE ET MILITAIRE // SPATIAL
UNE POSITION IDÉALE AU CŒUR DE MULTIPLES PÔLES ET DE
REGROUPEMENTS D'ENTREPRISES
Fédérer autour du développement et de la productivité, permettre aux professionnels des
domaines de l'aéronautique et du spatial d’échanger pour construire ensemble des solutions
innovantes :tels sont les objectifs du salon AÉROTEK.
Au cœur d’une multitude depôles de compétitivités, AÉROTEK permet à tous les acteurs
des filières aéronautique et spatiale deserencontrer. Les exposants, fournisseurs et
industriels qualifiés etspécialisés, sont tous reconnus dans leur secteur pour la
pertinence de leur offre face à une demande croissante.
Dans une société en pleine évolution et face aux enjeux liés autransport aérien, AÉROTEK
se positionne également comme un espace de travail et de recherche entre professionnels
de l’équipement, de l’ingénierie, de la prestation de service, de la maintenance, de la
distribution et de la logistique.
Rendez-vous les 30 septembre et 1er octobre 2015 pour bâtir une offre d’avenir.
L'AÉRONAUTIQUE, UN SECTEUR EN PLEIN ESSOR
▶ 1er secteur exportateur français (79% du chiffre d’affaires)
▶ la part des fournisseurs dans lecoût d'un avion représente 60%
▶ le prix d'un avion de ligne suivant modèle varie entre 100 à 400 millions de$
▶ en 2003, Airbus et Boeing ont livré 700 avions
▶ en 2013, ils en ont livré 1500
Loin de s'arrêter, la politique ambitieuse des constructeurs va permettre dans les années à
venir, de conforter les sous-traitants qui auront su faire le choix de ce secteur porteur.

essais et modelisation
Focus intespace
Premier vol pour le salon Aérotek
Les 30 septembre et 1 er octobre prochains, Orléans accueillera, parallèlement
aux salons Nukléa, Process Industries Centre, Sipec et Ultrapropre,
un nouvel événement dédié à l’aéronautique et spatial :lesalon Aérotek.
Ce nouveau salon apour objectif defédérer
les professionnels des domaines
de l’aéronautique et du spatial (prestataires,
équipementiers et sous-traitants)
autour du développement etdelaproductivité,
etleur permettre d’échanger
pour construire ensemble des solutions
innovantes. Situé au cœur de plusieurs
de pôles de compétitivités (Normandie
Aerospace, Astech Paris Région, Neopolia
Aerospace, Aérocentre, Avia ou
encore Aérocampus Auvergne), Aérotek
ambitionne de devenir un rendez-vous
majeur en permettant à tous les acteurs
des filières aéronautique et spatiale de
se rencontrer en un même lieu.
Pour cette première édition, une trentaine
exposants, fournisseurs et industriels
qualifiés etspécialisés etreconnus
dans leur secteur se sont donné
rendez-vous les 30 septembre et 1 er octobre
prochains au parc des expositions
d’Orléans. Dans une société en pleine
évolution et face aux enjeux liés au
transport aérien, Aérotek se positionne
également comme un espace de travail
et de recherche entre professionnels de
l’équipement, de l’ingénierie, de la prestation
de service, de la maintenance, de
la distribution et de la logistique.
Du côté de l’offre, l’ensemble des technologies
devraient être présentes, à
commencer par les instruments de
mesure, les équipements et outils de
conception et d’industrialisation, en
particulier dans le domaine des composants
électroniques, les outils de
haute précision pour les métaux, la
machine-outil ou encore les composants
mécaniques. Le salon Aérotek
se déroulera parallèlement à d’autres
salons, rassemblés sous une appellation
commune :Orléans 2015. Il s’agit
des salons Nukléa (sur la filière du nucléaire),
Sipec dans le domaine de la
chimie, Ultrapropre et Process Industries
Centre – dont il s’agira aussi de la
première édition.
Olivier Guillon
Investissement
ÀToulouse, lachambre vide thermique
des grands équipements spatiaux
de demain est déjà en service
Intespace aouvert depuis quelques mois un équipement unique en Europe qui
va permettre de simuler l’environnement de systèmes et sous-systèmes spatiaux
dans des conditions extrêmes de température.
Cette nouvelle chambre, c’est l’enceinte
auxiliaire Simles qui peut simuler des températures
allant de 100 Kjusqu’à 440Ket
une pression inférieure à 10 -5 mbar. Elle
mesure 5mètres de long et 4,70 mètres
de diamètre ce qui rend son utilisation
modulaire et flexible :elle peut accueillir
tout type d’équipements sans développement
spécifique. Elle permet par exemple
de tester deux grandes antennes de satellites
en même temps. À la fois économe
en temps grâce aux cyclages rapides
qu’elle autorise et performante en
termes de coûts d’exploitation, l’enceinte
auxiliaire Simles répond parfaitement aux
exigences actuelles de qualification des
futures missions spatiales européennes
comme Solar orbiter,Euclid…
intespace:laméthode agile
L’histoire delacréation de ce nouveau
moyen d’essai illustre aussi la capacité
d’adaptation de l’entreprise. En effet
l’enceinte auxiliaire Simles est au
départ l’annexe où se trouvent le dispositif
de pompage et le miroir de collimation
de Simles, une chambre de simulation
spatiale du centre d’essais de
Toulouse. L’idée detransformer cette
annexe, de manière réversible, en une
cavité thermique complète et autonome
apermis à Intespace de se doter d’un
nouveau moyen, aux qualités uniques
en Europe, en optimisant le potentiel
des moyens déjà présents dans le
centre d’essais. Un investissement minime
pour un service exceptionnel qui
va résoudre bien des problématiques
dans le process de qualification des
équipements spatiaux.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 32

essais et modelisation
Focus intespace
Entretien
Prendre àbras-le-corps le virage de l’ingénierie
L’actuel président-directeur général d’Intespace, Frank Airoldi, nous explique quelleorientation apris la
compagnie depuis qu’il en apris les rênes en 2003. Outre la diversification des activités de la société
vers d’autres secteurs que le spatial, Intespace afortement développé son savoir-faire vers l’ingénierie,
les progiciels ainsi que la formation et la maintenance.
Essais &Simulations
>Quelles sont vos activitésd’essai ?
Frank Airoldi
Nous travaillons sur les produits avant
leur mise sur le marché :ils’agit donc
d’essais de qualification. Nous répondons
à différentes problématiques de
nos clients :réduire le temps de cycle
et enrichir les essais, c’est-à-dire réduire
le nombre et/ou la durée des essais
tout en augmentant leurs informations.
Ainsi, le coût depossession des
essais doit être le plus bas possible et
ce sur toute la campagne d’essais (pas
seulement sur un seul) et avec un objectif
de démonstration finale.
> À quelles évolutions avez-vous
été confrontés ?
Nous montons désormais beaucoup
plus en amont au niveau de la campagne
d’essais avec notre client afin
de mieux définir et optimiser ses opérations.
Auparavant, nous n’étions que
de « simples » exécutants. Aujourd’hui,
nous développons des outils et des méthodes
pour aller beaucoup plus vite,
faire de la simulation et de la sécurisation
d’essai dans le but de réduire tous
les problèmes, au bon moment. Nous
remontons donc beaucoup plus haut
dans la chaîne de valeur de nos clients
afin d’éviter tous les aléas dans les essais.
Nous mettons tout en œuvre de
la conception au pilotage des essais.
> Quel est l’impact de ce phénomène
sur vos activités ?
Nous avons fortement poussé le développement
de nos activitésd’ingénierie
en mettant sur pied une entité dédiée
qui nous permet de définir en amont le
spectre d’essai et d’apporter de l’aide
à la conception du produit simuler les
moyens et les essais, de développer
et mettre des moyens d’essais spécifiques
et de développer une palette
de services pour aider à dépouiller
et traiter les résultats d’essais. Nous
sommes les utilisateurs de nos propres
équipements et logiciels. Intespace est
capable d’accompagner ses clients
dans tout le cycle en V. Aussi, nous
investissons beaucoup afin d’augmenter
notre compétitivité et celle de
nos clients. Nous avons notamment
fortement investi dans le système de
pilotage de nos moyens d’essai :nous
avons développé de nouveaux systèmes
que l’on aensuite harmonisés
afin d’augmenter la rapidité et la précision
dans l’exécution de nos essais et
de réduire ainsi les coûts de formation
et de maintenance.
>Quelle place occupe la simulation
numérique dans vos activités ?
Dans le domaine des essais, la tendance
depuis plusieurs années s’est
tournée vers l’optimisation des processus
et l’anticipation des problèmes
potentiels. De même, on assiste à une
volonté de plus en plus forte de tirer un
maximum d’informations des essais.
Toutefois, cela pose un problème :
chacun donne son modèle à l’autre.
Soit on livre notre modèle au client,
soit c’est notre client qui se décide à
dévoiler ses modèles ;bien souvent, il
montre une certaine réticence même
si ceux-ci restent incomplets et sont
simplifiés au maximum. Ce marché
est donc naissant et n’est pas complètement
standardisé dans l’approche
vis-à-vis des clients ; tous n’ont pas
le même niveau de maturité, enparticulier
chez les équipementiers. Néanmoins,
nous respectons les processus
d’accords de confidentialité. Dans ce
cas, il s’agit bien entendu d’essais
complexes que la simulation vise à
sécuriser au maximum. Cela reste très
marginal dans nos activités.
Bien sûr, le rêve ultime de nos clients
serait de tout faire par la simulation
numérique, mais quoi qu’il arrive, on
pratiquera toujours des essais, comme
la caractérisation des matériaux par
exemple. Il faut cependant bien reconnaître
que les outils de simulation
ont réalisé ces dernières années des
progrès tels qu’ils montrent aujourd’hui
beaucoup de choses et à moindre coût.
Nous nous appuyons donc beaucoup
sur ces technologies, lesquelles nous
permettent de travailler bien en amont
dans le but de faire de l’analyse de résultat
et de la caractérisation d’essais.
C’est précisément le rôle de notre logiciel
DynaWorks. Mais une fois encore,
cela s’adresse essentiellement aux
essais haut de gamme et compliqués,
lesquels représentent environ 30 %.
Les 70 %restants sont plus standardisés
ets’appuient sur des normes.
>Comment voyez-vous l’avenir de
votre secteur ?
Nous avons besoin de poursuivre
notre diversification. Aujourd’hui, l’aéronautique
alevent en poupe, mais
cela ne sera pas forcément le cas dans
les vingt ans à venir. Nous souhaitons
donc nous élargir à d’autres secteurs
tels que l’énergie et les transports.
Par exemple, nous travaillons déjà
avec des fabricants de batterie, des
équipementiers ferroviaire français et
dans le secteur de l’éolien. Intespace
a également besoin d’aller chercher
de nouveaux clients et de se rapprocher
d’eux ou de mettre en place des
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 33

essais et modelisation
Focus intespace
services permettant de gommer l’effet
de distance qui existe dans un monde
de plus en plus étroit ;laTerre est devenue
plate. Dans ce sens, nous travaillons
aussi beaucoup à améliorer
davantage notre offre de service, ainsi
que l’expérience client.
Par ailleurs, les services de formation
et de maintenance figurent comme
des activités enplein développement.
Dans le domaine de la formation par
exemple, nous assurons des cours à
deux niveaux :lecomplément deformation
théorique et la formation sur les
opérations de moyens d’essais, c’està-dire
sur la manière de spécifier un
essai, de bien choisir ses moyens et
de les opérer. Dans le domaine de la
maintenance, nous nous rendons directement
sur les sites des clients pour
effectuer de la maintenance prédictive,
conditionnelle, préventive et corrective
de pots vibrant principalement ou mener
des vérifications de calibration de
capteurs. Enfin, nous assurons l’opération
decentres d’essai pour les clients
qui souhaitent externaliser cette prestation,
à l’exemple de l’Agence spatiale
européenne dont l’exploitation de leurs
moyens d’essai appartient à ETS (European
Test Services), une filiale détenue
à 50 %par Intespace.
Propos recueillis par Olivier Guillon
frank Airoldi –curriculum vitae
Formation :
Ingénieur ESE (Supelec) Promotion 1979
(Degree in Electronics and Automatics Engineering)
CPA:Centre de Perfectionnement des Affaires
(Business School – Management Degree) – Special course for Lagardère group
Parcours :
Depuis septembre 2003 :Intespace – Toulouse
Président-directeur général de la société Intespace, filiale d’Airbus Defence &Space
Juillet 2002-septembre 2003 :Astrium Toulouse (ex-Airbus Defence &Space)
Chargé de mission. Responsable du projet d’amélioration des satellites de Télécommunications et de la mise en
place des centres de compétences.
2000-mi 2002 :Astrium Toulouse :Direction des Satellites de télécommunications
Responsable de la Division Opérations industrielles &Assurance produit.
Support à la Direction pour le pilotage des opérations industrielles et l’amélioration de la performance.
1995-2000 :Matra Marconi Space Toulouse :Direction Opérations France puis des Satellites de communications
Responsable de la division Assemblage intégration etEssais satellite. La division s’occupe de toutes les activités
d’AIT satellite en France et en Angleterre.
1993-1994 :Matra Marconi Space Portsmouth :Direction des Satellites civils de communications
Responsable intégration et essais de la charge utile Inmarsat 3. Développement et qualification des charges utiles
EM et PFM.
Mise en route du processus pour les modèles récurrents.
1991-1993 :Matra Marconi Space Toulouse :Direction des Opérations industrielles
Division Assemblage intégration et test :responsable du département Ingénierie d’intégration et essais.
Préparation des essais d’environnements et essais système pour les satellites réalisés par MMS-F.
1988-1990 :Matra Espace Toulouse :Direction Informatique et réseaux
Responsable du département Télémesure/Télécommande/Gestion Bord.
1986-1988 :Matra Espace Vélizy :Direction Équipements et technologies
Division Informatique Bord : responsable développement des sous-systèmes télémesure/télécommande/gestion
bord pour les satellites Inmarsat 2puis Telecom 2.
1980-1986 :Matra Espace Vélizy :Direction Équipements et technologies
Laboratoire Électronique numérique :responsable du développement de la qualification et de la production des calculateurs
bord et système de gestion des données des satellites Eurostar.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 34

essais et modelisation
Équipement
Modernisation du caisson de vide
thermique 3m 3
Focus intespace
Dans le cadre de son plan d’investissement et de modernisation de son parc de moyens d’essais,
Intespace amis ses compétences d’ingénierie au service du caisson de vide thermique 3m 3 .
– La liaison entre le spécimen et le
moyen permet des séquences automatiques
de pilotage du moyen
indépendamment du spécimen (et
inversement), ce qui garantit une sécurité
en cas d’incidence sur l’un ou
sur l’autre.
– La redondance chaude appliquée
aux systèmes de pompage, au système
de contrôle commande ainsi
qu’au serveur permet de garantir la
fiabilité de l’essai
– Un nouveau fluide caloporteur plus
performant et compatible avec les exigences
de propreté les plus contraignantes
est venu remplacer l’ancien.
Pour Intespace, l’enjeu était double.
D’une part, proposer à ses clients des
gains de productivité avec notamment
la possibilité de ne plus faire travailler
leurs équipes en 24 heures sur 24.
D’autre part, assurer à ses clients de la
fiabilité du caisson en automatisant la
gestion des incidents et des réponses
associées.
Intespace a donc profité de cette
occasion pour doter son moyen de
nouvelles fonctionnalités pilotées à
travers une interface de supervision
dédiée :
– L’automatisation permet de réaliser
des profils complexes sans surveillance
24 heures sur 24, et donc à
moindre coût.
– Ce moyen permet par exemple de
changer de point de pilotage et de
profil selon les contraintes et limites
Caisson de vide thermique 3m 3
rencontrées durant l’essai appelé
« notching thermique ».
– Il rend également possible la régulation
de la vitesse de recompression,
en opérant une vanne micrométrique
à affichage d’ouverture.
– Grâce à son niveau de modularité,
il est possible de modifier à l’infini
les séquences, seuils, alarmes, etc.
pour s’adapter leplus précisément
possible à la problématique de
chaque client. Cela apermis à Intespace
de répondre aux environnements
spatiaux les plus atypiques
comme par exemple sur laplanète
Mars.
– Le progiciel DynaWorks et son applicatif
DynaTherma pour la supervision
d’acquisition des données du
spécimen d’un côté et du moyen de
l’autre, permettent defaire de la corrélation
entre les données du moyen
d’essais et les données du spécimen
en essai.
– Le caisson de vide thermique 3m 3
est relié aux alertes des servitudes
des bâtiments afin depouvoir alerter
l’opérateur en astreinte. Cela permet
également de faire des parallèles
entre d’éventuels événements
qui surviendraient, anticiper des
contraintes ou mieux diagnostiquer
des incidents.
– Enfin une aide en ligne permet de
traiter les alertes sans faire appel de
façon automatique aux personnes de
la maintenance, un outil d’analyse en
ligne permettant une plus grande réactivité
de l’opérateur.
La modernisation de ce caisson offre
donc aux clients d’Intespace des prix
de campagne plus compétitifs, des
essais sécurisés etfiables, une modularité
et donc une capacité d’adaptation
à leurs spécifications sans limites
et enfin laréduction des aléas
planning.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 35

essais et modelisation
Focus intespace
Fonctionnalité
dynaPrepa, un outil de préparation
des campagnes d’essais
Afin dediminuer et paralléliser les temps de préparation des essais et ainsi diminuer l’immobilisation
des moyens, Intespace a doté son logiciel DynaWorks d’un module optionnel de préparation des campagnes
d’essais :DynaPrepa.
• Gestion des versions d’instrumentation
• Gestion des voies recopiées
• Définition des axes d’excitation
• Recherche et filtre de capteurs spécifiques
dans la base des capteurs
• Attribution automatique des « inputs »
• Contrôle de la préparation de l’essai
Fonctionnant dans l’environnement de
développement de DynaWorks V7, DynaPrepa
s’appuie sur toutes les fonctionnalités
degestion et de traitement
des données du logiciel et s’adresse
aux opérateurs d’essais (IHM, workflow,
règles…).
DynaPrepa offre quatre principales
fonctions couvrant les différentes
phases du workflow de la préparation
de l’essai (image ci-contre : Modèle
DynaPrepa) :
>> Gestion du projet de l’essai
Définit les projets d’essais dans une
base de données dédiéeetcentralisée
• Gestion de plusieurs projets d’essais
• Création, modification et édition des
projets d’essais
• Définition des caractéristiques des
projets d’essais avec le moyen d’essais,
la base de données cible où seront
stockés les résultats, les opérateurs
d’essais, le client…
• Export de la liste des projets d’essais
sous Excel
>> Instrumentation de l’essai
Décrit l’instrumentation d’essai en sélectionnant
une liste de capteurs dans
la base de données, associe ensuite le
capteur à un point de mesure et définit
ses caractéristiques comme la direction
et le câblage.
• Accès à la base de données des capteurs
étalonnés (entreprise ou local)
• Visualisation des capteurs du projet
utilisés
• Fonction de filtrage et de recherche
de capteurs spécifique dans la base
• Import et export d’instrumentation externe
sous MS Excel
• Création automatique (glisser-déposer)
ou manuelle de points de mesure
• Gestion en configuration de l’instrumentation
et possibilité de retrouver
des instrumentations antérieures
pour les modifier et ainsi apporter un
gain de temps supplémentaire. Il permet
également de faire des vérifications
de l’installation
• Sélection de capteurs interne ouexterne
• Sélection du type de système de
contrôle/commande, d’acquisition de
données, de baies et de perche
• Attribution automatique des perches
• Vérification de l’instrumentation
>> Préparation de l’essai
Cartographie de chaque point de mesure
avec le bon matériel connecté
pour envoyer les données de préparation
au logiciel d’acquisition.
• Représentation multiple des modes
(vues orientées TestLab ou Test
bench)
• Vérification de la carte instrumentation
par rapport à l’acquisition
• Mise en place de l’acquisition des
données
>> Post-essai
Collecte les résultats d’essais et les
envoie dans la base de données
DynaWorks
L’application intègre également des
fonctionnalités accélérant le travail
des opérateurs comme la détection
d’erreurs à chaque étape du workflow,
l’affichage d’un panneau d’informations,
des bulles d’aide, etc.
Lorsque son instrumentation est prête,
l’opérateur peut ensuite générer automatiquement
la configuration du
système d’acquisition (SetUp). Le système
LMS TestLab V14 est disponible
dès à présent et d’autres systèmes
peuvent être connectés sur demande.
DynaPrepa peut être reliée à l’application
de gestion du parc des capteurs
appelée GESCAO, qui constitue une
suite logique à la gestion de l’instrumentation
en essai, permettant d’avoir
une vue sur la disponibilité des capteurs
sur la validité de leur étalonnage
et d’effectuer des réservations pour
les essais à venir. Elle peut également
être couplée aux fonctionnalités de
post-traitement deDynaWorks V7 et à
l’application Comet pour lagénération
de rapport.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 36

essais et modelisation
Télémonitoring
des données d’essais accessibles partout
en temps réel grâce autélémonitoring
Focus intespace
En tant que partenaire industriel, Intespace aide ses clients à réduire le coût total de leur campagne
d’essai en développant des outils et services autour des essais. Le télémonitoring en est un exemple
puisqu’il permet d’éviter les déplacements sur les sites d’essais en donnant aux responsables techniques
un accès entemps réel à leurs données d’essais et aux outils de monitoring et de traitement
depuis leur bureau.
L’objectif est de fournir le même service
que le client soit à Intespace, à
son bureau, à son hôtel. Cette solution
se montre particulièrement simple à
mettre en œuvre chez les clients.
Intespace propose donc des solutions
permettant de répondre à certaines attentes
clients :
• fourniture des données toutes les
heures par blocs par sftp ou ftp
• fourniture des données toutes les acquisitions
(en général à la minute) par
sftp ou ftp
• accès à des visualisations etdes outils
de traitement
La force de cette technologie est de
mettre à disposition des milliers de
données provenant de différents flux ;
• acquisition du moyen
• données bord
• baies thermiques
• …
permet d’afficher en temps réel des
données flottantes et des mots d’états,
de déclencher des alarmes…
La solution Télémonitoring propose
aux clients d’accéder à un environnement
métier sécurisé (HTTPS) dédié
spécifiquement aux clients ayant fait
la demande etcedepuis n’importe où
via une simple connexion Internet.
La solution s’appuie sur une interface
Web, utilisantainsi la puissance du navigateur
en déportant l’affichage d’une
station cliente Windows DynaWorks
(Figure 1 : Architecture informatique
Télémonitoring).
Cet affichage permet de configurer et
d’exploiter l’application DynaWorks de
la même manière qu’en étant physiquement
sur le site. Les données sont
sur un serveur Linux à Intespace et
sont confinées dans un espace client
non partagé au sein d’Intespace qui
assure l’étanchéité entre les données
des clients. Pour des essais critiques
militaires ou autres, des solutions plus
sophistiquées peuvent être mises en
place en s’appuyant sur des liens VPN
entre le client et Intespace.
Le progiciel de visualisation et de traitements
performants DynaWorks V7
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 37

essais et modelisation
Focus intespace
Collaboration
Le nouvel AdN des essais en Europe :
Airbus defence and Space etintespace
s’associent dans le Cluster Environmental Tests
Cet article présente l’ensemble des savoir-faire et des métiers des
sept centres d’essais d’Airbus Defence & Space et Intespace en
France, Allemagne et Angleterre (figure 1 :Test centers locations)
pour des essais à haute valeur ajoutée dans toute l’Europe.
Pour être encore plus efficace auprès
de ses clients, le groupe Airbus Defence
&Space associe ses forces afin
de proposer une offre d’essais intégrée.
Équipements, expertises, savoir-faire,
process :tous les sites du cluster répondent
aux mêmes niveaux d’exigence.
La prise en charge des problématiques
des clients est la même d’un
site d’essais à l’autre. Les ingénieurs
et techniciens mettent en œuvre une
méthodologie commune qui intègre
totalement les objectifs et contraintes
des donneurs d’ordres afin d’optimiser
trois données essentielles du succès
d’une qualification :laqualité, lecoût
et les délais.
Ce cluster réunit donc l’expérience et
les compétences d’experts éprouvés
sur denombreux secteurs industriels,
du spatial à l’aéronautique en passant
par l’énergie et les transports. En effet,
c’est dans l’espace que ces entreprises
ont construit leur savoir-faire et
leur réputation, proposant des essais
sur des systèmes allant du plus gros
Alphasat (6,6 tonnes au lancement,
plus de 6mdehaut…) auplus petit
microsatellite comme ce Cubesat pour
les étudiants del’université de Montpellier
(un petit cube de 10 cm d’arête
pour une masse d’un petit kg), en
passant par la qualification des équipements
deces satellites. Mais cette
expérience bénéficie aujourd’hui à
d’autres secteurs industriels.
La qualification des équipements de
vol est une étape majeure dans le déroulement
d’un projet aéronautique.
Baies avioniques, calculateurs, ventilateurs,
vannes, clapets… doivent
respecter rigoureusement les spécifications
définies lors delaconception
du produit. Les centres d’essais du
cluster répondent aux exigences de
l’aéronautique, qu’il s’agisse d’équipements
courants, complexes, de
petite taille ou volumineux, selon
les normes DO 160, MIL STD 810,
GAM EG 13, Normes ISO etc. etles
spécifications constructeurs : Airbus
ABD100, Eurocopter SPX 902 A0002
E01, Boeing…
Armoires, baies, pupitres et calculateurs
(PC durcis), consoles, têtes de
missiles, véhicules, shelters, radars/
antennes, voire torpilles dans le domaine
de la Marine… les équipements
militaires sont soumis, en théâtre
d’opération, à des environnements sévères
chargés de mettre à l’épreuve
leur endurance : chocs et vibrations
(chute libre, nids-de-poule, vibrations
aléatoires…), humidité/sécheresse
(brouillard salin, chaud/froid…),
champs magnétiques, champs électriques
élevés… Tous les moyens
d’essais répondent aux normes militaires
MIL-STD-461, DEF-STANAG,
GAM-EG-13.
Outre ces trois secteurs d’activité majeurs,
le cluster EVT adresse également
le marché des transports :équipements
électriques embarqués sur
des trains, des bateaux, des moteurs
(normes de qualification EN 50121,
50124, 50155 et 61373) et le secteur
de l’énergie (centrales électriques,
pétrochimie, fabricants d’équipements
de gaz) suivant la qualification
K3.
Cette offre élargie permet d’aborder
avec pertinence des problématiques
industrielles très diverses et répond
aux contraintes de proximité et de flexibilité
du marché.
Plus de 50 000 m² de centre d’essai
Essais Mécaniques
(figure 2:Chambre acoustique)
>> Essais de vibration et de Chocs
– Essais sinus
– Essais aléatoires
– Vibrations sinus/bruit oubruit/bruit
– Accélération constante
– Chocs
– Pyrotechnique
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 38

essais et modelisation
– Impact d’atterrissage d’avion
– Chocs d’accident (type impact)
– Essais d’analyse modale
– Essais statiques et de fatigue
>> Essais acoustiques
– Engine noise
– Flux aérodynamique autour
de la structure
>> Caractérisation de matériel
>> Mesure de propriétés physiques
– Détermination de masse
– Mesure de centre de gravité
– Calcul d’inertie
– Essais statiques &thermostatiques
Primevère (Figure 3:Primevere)
Pôle à risques et impacts maîtrisés
d’essais de validation et d’essais de
robustesse énergétiques
Thermique &Climatique
– Essais thermiques à pression ambiante
sous azote
– Essais de vide thermique
– Essais de simulation spatiale (avec
simulateur solaire)
– Mesure de déformée thermoélastique
(TED)
– Essais climatiques (Figure 4:Banc
essai pluie)
– Essais aérothermiques et torche
plasma
– Dépressurisation rapide
Électrique – CEM/RF
– Essais de compatibilité électromagnétique
– Essais d’amagnétisme
– Essais réseaux électriques
– Essais foudre
– Signature radar
– Hyperfréquences
– Mesure d’antennes
Maintenance &Métrologie
– Installation et maintenance de moyen
d’essais
– Maintenance prédictive, conditionnelle,
préventive, corrective,
– Installation de moyens d’essaisetrecette
opérationnelle,
– Élaboration de plan de maintenance,
– Analyse des modes de défaillance
(Amdec – analyse des tendances…),
– Déménagement d’installations.
>> Calibration &Contamination
– Des appareils de référence raccordés
Cofrac
– Un banc accélérométrie
– Un banc température
– Un banc pression
– Des appareils de mesure thermo-optiques
Ingénierie d’essais
– Ingénierie de centres d’essais
– Développement et fourniture de
moyens d’essais
– Ingénierie d’essais (spécifications
d’essais, plans et procédures d’essais,
outillage)
– Études (Analyse, méthodes d’essais,
outils d’analyses)
Zones propres
– Assemblage
– Intégration
Formation
– Vibration
– Mesures physiques
– Acoustique
– Thermique
– CEM
Focus intespace
Progiciel DynaWorks (Figure 5:
DynaWorks)
>> Solutions pour les produits
collaboratifs
– Sous-traitance
– Définition de base de données
– Management de procédure d’essais
– Gestion de l’instrumentation des
données
>> Solutions pour les bureaux
d’études
– Spécifications d’essais
Analyse de données pour :
– Essais de vibration
– Essais de chocs
– Essais thermiques
– Essais CEM
>> Solutions pour les bancs et les
centres d’essais
– Télétesting
– Télémonitoring
– Analyse modale
– Comparaison
– Rapport d’essais
– Prediction Notching
– Monitoring d’essais thermiques
et statiques
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 39

essais et modelisation
Stratégie
Emitech installe un nouveau laboratoire
àToulouse
Ça bouge chez Emitech !Alors qu’elle vient de se voir attribuer l’accréditation Cofrac pour les tests
menés sur les équipements ITER, l’entreprise originaire de Montigny-le-Bretonneux(Yvelines) s’agrandit
encore en ouvrant un nouveau laboratoire d’essais CEM, climatiques et mécaniques à Toulouse.
Vibrateur
Créée ilyavingt-cinq ans, la société
Emitech a démarré ses activités de
tests dans un laboratoire d’à peine
200 m². L’entreprise employait alors
cinq personnes contre plus de 300 aujourd’hui,
dont une centaine au siège,
à Montigny. Lereste des effectifs est
réparti à travers les quatre filiales de
ce groupe indépendant qui comprend
au total pas moins de seize centres en
France (la dernière acquisition en date
est celle de Dirac, en février dernier).
Spécialisé dans les essais physiques
et électriques, le groupe asudévelopper
d’autres activités complémentaires
comme la formation et l’ingénierie, et
mène des études approfondies pour
le compte de ses clients afin dedéterminer
les contraintes et le coût des
essais ;l’objectif étant d’éviter – sinon
réduire au maximum – les risques d’erreur
;d’autant que les problématiques
évoluent, apportant plus de contraintes
sur les produits testés etdonnant lieu
à des cahiers des charges de plus en
plus exigeants.
Le groupe Emitech couvre une grande
partie des essais en environnement
– notamment depuis le rachat d’Environne’Tech
il yatrois ans. Les secteurs
visés sont très variés etvont de l’aéronautique
civile (25 %des activités du
groupe) à l’industrie (19 %, essentiellement
dans l’éolien et le nucléaire) en
passant par l’automobile (16 %) et les
produits pour le grand public comme
les télécoms.
Les raisons de ce succès sont multiples
; parmi elles, d’importants investissements
dans la R&D, où près de
cinquante personnes travaillent, mais
également dans des équipements de
pointe pour maintenir le niveau de ses
laboratoires autop de la technologie.
« Chaque année, nous investissons
environ 10 à 15 %denotre chiffre d’affaires
dans les équipements etl’instrumentation;
sans compter l’acquisition
de Dirac, le montant de nos investissements
devrait atteindre3,2 millions d’euros
cette année », souligne Matthieu
Cognet, PDG du groupe. Enfin, et cette
raison est loin d’être négligeable, Emitechn’hésite
à maintenir un haut niveau
de compétences :l’acquisition de sociétés
mais aussi la volonté d’investir dans
Matthieu Cognet, PDG d’Emitech
du personnel très qualifié renforcent le
savoir-faire de l’entreprise : « ici, près
d’un tiers du personnel est ingénieur
et un tiers est composé de techniciens
supérieurs », ajoute Jean-Marc Rogi,
responsable communication-marketing.
un nouveau laboratoire
àToulouse
Toulouse ne sera plus le lieu d’une
« simple » antenne commerciale (ouverte
en septembre 2012). Déjà celle-ci
assurait des fonctions d’ingénierie et de
formation. Mais la ville rose accueillera
désormais le troisième laboratoire
d’Emitech. Conçu de toutes pièces,
le groupe entend bien en faire un site
référence pour les structures à venir :
« c’est l’avantage de partir d’une feuille
Pince couplage foudre aéronautique
Pilotage des moyens d’essais CEM
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 40

essais et modelisation
Cage CISPR
d’essais pour l’aéronautique mais aussi
pour l’automobile etdemettre en place
un service local pour la préqualification
et la préévaluation », souligne le PDG
du groupe. Concernant le laboratoire
de génie climatique et de mécanique, il
s’adressera plus généralement au secteur
du transport, ycompris dans le ferroviaire.
Deux générateurs de vibration (de
60 kN) devront permettre de répondre à
80 %des essais dans l’aéronautique et
l’automobile, avant une nouvelle extension
nécessaire pour pratique des essais
halt &hass et des essais d’altitude.
blanche, nous allons pouvoir équiper
ce laboratoire et l’agencer exactement
comme on le souhaite », seréjouit Matthieu
Cognet. Laproximité d’Airbus a
naturellement orienté le choixd’Emitech
d’installer ses 1700 m² de laboratoire
non loin de l’aéroport Toulouse Blagnac.
Au total, pas moins d’1 million d’euros
ont été investis pour équiper la structure
spécialisée dans la compatibilité électromagnétique
(CEM), les essais mécaniques
et climatiques. Le laboratoire entend
pallier lemanque d’offre en termes
de qualification et de certification en vue
notamment du marquage CE.
Opérationnel depuis la mi-mai, le laboratoire
toulousain se compose de deux
cages de Faraday (dont une de grande
dimension pour se conformer aux exigences
de la norme CE). Une troisième
est prévue, toujours pour répondre aux
besoins pressants de l’aéronautique.
« Dans un deuxième temps, nous envisageons
d’augmenter nos capacités
ITER light
Olivier Guillon
Emitech accroît sa présencedans l’aéronautique avec l’acquisition de diracTechnnology
En février dernier, legroupe Emitech amis la main sur la société Dirac Technology, une entreprise spécialisée dans
les essais en vibration à forte température (jusqu’à 800 °C et1100° par induction). Ce petit laboratoire de quatre
personnes est situé à Dourdan (Essonne) et s’adresse aux secteurs automobile, aéronautique et ferroviaire. Référent
Snecma (groupe Safran) pour les essais de qualification, ce laboratoire permet à Emitech de poursuivre sa présence
sur le territoire francilien mais aussi de se renforcer dans le secteur aéronautique.
Le centre lyonnais d’Emitech va tester les futurs équipements iTEr
La phase d’exploitation duréacteur thermonucléaire expérimental international ITER devrait commencer en 2020.
Pour ce projet expérimental (actuellement en construction à Cadarache à proximité d’Aix-en-Provence) visant à
vérifier la faisabilité scientifique et technique de la fusion nucléaire comme nouvelle source d’énergie, Emitech sera
en charge de tester les équipements pour la France (au total, le projet associe trente-cinq pays). En effet, seuls les
laboratoires Emitech, qui offrent un regroupement de compétences et de moyens d’essais rarement égalé au niveau
européen dans les différents domaines des tests, ont obtenu l’accréditation Cofrac nécessaire pour tester les futurs
équipements. Plusieurs centaines d’équipements du futur réacteur devront ainsi être soumis à des essais. Les premiers
ont débuté en 2014. Le centre de Lyon, dont le personnel est habilité au travail en environnement nucléaire
(DATR B) adéjà répondu à une série des tests de compatibilité électromagnétique, en particulier sur l’immunité aux
champs magnétiques statiques, spécifique à ITER.
Les essais portent sur la spécification ITER 98JL4W :lematériel testé doit continuer à fonctionner normalement
lorsqu’il est soumis à l’un des 5niveaux de champs magnétiques (suivant son éloignement du cœur) de 7,5 mT à
120 mT définis par le cahier des charges. Emitech est équipé de bobines d’induction à section carrée qui permettent
de générer un champ magnétique de 100 mTdurant 5minutes toutes les 30 minutes.
Les laboratoires du groupe proposent une approche globale des campagnes d’essais grâce à leur complémentarité
en CEM, radio et sécurité des équipements, mécanique, climatique physico-chimique et hydraulique. Ainsi d’autres
laboratoires du groupe ont également d’ores etdéjà en place des bancs d’essais séisme « ensemble » et « composants
» :letest soumet les matériels à une excitation simultanée horizontale et verticale. Le déplacement maximal ne
doit pas excéder 250 mm à l’horizontale et 100 mm à la verticale pour une fréquence de 0,1 Hz à 100 Hz.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 41

dossier automobile
En pratique
Simuler un capteur de position par induction
Les voitures fonctionnent dans des environnements extrêmement variables, comme par exemple les
fluctuations de température. Il est donc important dans certains cas de disposer de composants capables
de gérer de telles conditions. Comme un capteur de position par induction dont une étude par
simulation aété présentée lors de la conférence Comsol 2014 à Cambridge.
planes. L’activateur peut se déplacer
ou glisser horizontalement au-dessus
des bobines planes. Il est important de
retenir que la distance activateur-bobine
est fixe.
Quelques utilisations de capteur de position dans une voiture.
Image tirée delaprésentation de A. K. Palit à la Conférence Comsol 2014 à Cambridge
Imaginez que vous conduisez dans le
désert. Quand la nuit tombe, la température
chute également. Une fois arrivé
à destination, vous ralentissez et vous
vous garez. Lorsque vous changez
de vitesse, la voiture réagit de façon
appropriée siles éléments du boitier
de vitesse automatique fonctionnent
correctement. Un de ces éléments est
un capteur de position, intégré dans
le boitier de vitesse automatique et
dans d’autres composants de la voiture,
comme le système d’ajustement
de position des sièges. Ces capteurs
doivent donc fonctionner dans les
conditions d’environnement variables
des voitures.
Un chercheur de la société allemande
Lemfoerder Electronic (ZF-Friedrichshafen
AG. Group) a présenté
les simulations qu’il a réalisées d’un
capteur de position par induction à la
Conférence Comsol 2014 de Cambridge.
Le choix de ce type de capteur
sans contact résultait de sa stabilité
en température et de son faible coût.
Les capteurs de position à effet Hall
couramment utilisés sont en effet plus
chers et leur température varie après
une mesure.
Concevoir un capteur de position
par induction par la simulation
Afin d’analyser, notamment en fréquence,
le fonctionnement d’un capteur
de position par induction, ce chercheur
a utilisé le logiciel d’éléments
finis Comsol Multiphysics pour créer
un modèle de bobine inductive plane.
Dans ce modèle, la bobine plane est
en forme de spirale et un de ses côtés
touche la carte de circuit imprimé. Les
bobines planes peuvent adopter différentes
formes :carré, rectangulaire ou
encore circulaire.
Son modèle inclut également un activateur
(en forme de losange), créé à
partir d’un film mince de cuivre. L’activateur
est positionné entre 0,2 et
0,3 millimètre au-dessus des bobines
Quand l’activateur en cuivre glisse
juste au-dessus d’une bobine plane, les
courants induits réduisent l’inductance
de la bobine. Dans le diagramme, les
bobines 2, 3et4montrent un changement
de leur inductance en lien avec
leur position relative par rapport à l’activateur.
Cette variation de l’inductance
est convertie en un signal de tension
qui donne une idée delaposition approximative
de l’activateur.
Le modèle décrit jusqu’à présent est
limité à une petite partie de la carte
du circuit imprimé. Ceci est lié à la petite
taille et au nombre limité de tours
des bobines planes. De fait, la sensibilité
du capteur est directement dépendante
de la réduction possible de
l’inductance. Pour dépasser ces limitations,
un modèle de double couche de
bobines planes a été construit et comparé
au premier modèle.
Globalement, le capteur de position
peut être vu comme les enroulements
primaire et secondaire, pas très performants,
d’un transformateur, utilisant
l’air comme matériau de cœur.
Image d’un capteur de position par induction, la ligne rouge représente l’activateur.
Image tirée delaprésentation de A. K. Palit à la Conférence Comsol 2014 à Cambridge.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 42

dossier automobile
À gauche :Position Xoff (mm) horizontale de l’activateur fonction de l’inductance de la bobine (nH) d’une bobine plane simple couche.
À droite :Position Xoff (mm) horizontale de l’activateur fonction de l’inductance de la bobine (nH) d’une bobine plane double couche.
Image tirée delaprésentation de A. K. Palit à la Conférence Comsol 2014 à Cambridge.
Analyse des résultats
Cette simulation aaidé à mieux comprendre
le fonctionnement réel de ce
type decapteur de position, en précisant
la variation d’inductance d’une bobine
plane en fonction dudéplacement
horizontal de l’activateur juste au-dessus.
Dans lecapteur deposition, un
changement deposition horizontal Xoff
est corrélé avec un déplacement physique
de l’activateur. Classiquement,
Xoff signale une pause ou un arrêt de
transmission, ce qui se traduit dans la
simulation par une diminution del’inductance
de la bobine plane. Dans les
graphiques, Xoff=0 indique le centre
d’une bobine plane. À cet endroit, l’inductance
doit être à sa valeurminimale.
Le graphique suivant montre comment
le déplacement horizontal del’activateur
influe sur l’inductance d’une bobine
plane à une fréquence de 10 MHz.
Bien que les deux courbes présentent
la même allure, les résultats montrent
des différences significatives. Pour le
graphique d’une bobine plane en une
couche, le glissement de l’activateur
provoque une variation d’environ 49 %
de l’inductance de la bobine. Cette variation
atteint 53 %pour l’inductance
de la bobine double couche, dont la
valeur est par ailleurs plus élevée. Ce
sont des résultats attendus, puisqu’une
plus grande surface de bobine entraine
une plus grande inductance. Cet effet
est à priori favorable pour améliorer la
sensibilité du capteur de position.
L’amplitude de la densité de flux magnétique
(en mT) aaussi été calculée à
la fréquence de 10 MHz pour les deux
modèles de capteur. Onobserve ainsi
la variation de flux magnétique dansl’air
du noyau. Bien que difficile à comparer
directement, les deux images montrent
un flux magnétique plus important dans
le cas de la double couche, et donc une
preuve supplémentaire de l’intérêt des
bobines planes double couche.
utiliser la simulation dans un test
de conduite
À partir des modélisations du capteur
de position par induction et des informations
obtenues lors des simulations,
le chercheurest parvenu à concevoir un
design qui répond aux contraintes de
fonctionnement du véhicule. Ce design a
ensuite été optimisé en analysant grâce
aux simulations l’influence des différents
paramètres, comme les distances entre
les différents éléments (en pratique les
positions horizontales et verticales de
l’activateur), la géométrie et les tailles
sur la sensibilité et l’efficacité du capteur.
Un point mis en évidence apar exemple
été la possible réduction de l’impédance
d’une bobine plane, quand l’activateur
est placé au centre de la bobine, avec
une inter-distance d’au plus 0,2 millimètre.
Ce résultat a été utile dans le
développement d’une boîte de vitesse
automatique d’une voiture allemande.
>> Pour plus de détails, lire sur
Comsol.Comsol.fr/papers-presentations
l’article d’A.K. Palit, Frequency
Response Modeling of Inductive
Position Sensor with Finite Element
Tools, présenté lors la Conférence
Comsol 2014 à Cambridge – Article
extrait du blog Comsol Comsol.
Comsol.fr/blogs/modeling-an-inductive-position-sensor/
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 43

dossier automobile
Entretien
La simulation numérique, l’élément
incontournable dans le secteur automobile
Démarrer le développement d’un véhicule le plus en amont possible grâce à la simulation, telle est
la priorité – entre autres – des constructeurs automobiles et des équipementiers, comme l’explique
Benoît Vidalie, directeur de dSPACE France, à travers de multiples exemples d’applications des solutions
mises au point par le fabricant d’outils d’ingénierie.
Essais &Simulations
Comment se positionne dSPACE
dans le secteur de l’automobile et
quelle part occupe-t-il dans vos activités
?
Benoît Vidalie
L’automobile est notreprincipal client et
constitue lapart la plus importante de
notre chiffre d’affaires. Nous sommes
un fournisseur majeur d’outils logiciels
et matériels pour le développement de
systèmes mécatroniques embarqués,
très largement utilisés pour les calculateurs
installés dans les voitures. Des
millions de véhicules circulent avec des
fonctions et du code développés puis
testés avec les solutions dSPACE.
Comment a évolué – plus globalement
– ce secteur et à quelles
problématiques sont aujourd’hui
confrontés à la fois les constructeurs
et les sous-traitants ainsi que
les équipementiers ?
La part de l’électronique dans les véhicules
ne cesse de croître dans le but
de répondre à des exigences environnementales
et de sécurité toujours plus
draconiennes. Par exemple, l’Euro 7
exige d’énormes progrès sur les motorisations.
Autre exemple, la détection
de piétons et le freinage d’urgence
étaient, il yapeu, des options pour les
véhicules haut de gamme. Ils figurent
maintenant sur la liste des prérequis
nécessaires pour obtenir les cinq
étoiles décernées par Euro NCAP pour
les véhicules les plus sûrs. Également,
avec les ADAS, les constructeurs développent
de nouvelles fonctions pour
se différencier de la concurrence.
La conséquence de cela est que le
nombre de projets calculateurs ne
cesse d’augmenter. Pour structurer les
développements de logiciel embarqué,
de nombreuses normes ont ainsi vu le
jour. Des normes comme Autosar permettent
par exemple de « séparer » le
développement du logiciel de l’électronique
et d’échanger très efficacement
entre partenaires. Autre exemple,
pour les systèmes critiques, comme
par exemple le freinage d’urgence, la
norme ISO 26262 définit les règles à
respecter pour que le niveau de qualité
requis soit atteint.
En quoi ces évolutions impactent-elles
vos activités et à
quelles exigences devez-vous aujourd’hui
répondre ?
L’évolution de l’électronique dans le
véhicule exige de suivre les technologies
de pilotage, les capteurs et les
actionneurs associés. Ainsi, dSPACE
a été l’un des tout premiers acteurs à
proposer des outils de prototypage en
temps réel de fonctions de contrôle
de machines électriques. On peut citer
comme autre exemple le « downsizing
» des moteurs thermiques qui
nécessite le support de nouveaux
capteurs. Nous devons aussi être attentifs
à l’évolution des processus de
développement de nos clients. Par
exemple, parce que le nombre de
projets de développement calculateur
augmente fortement, nos clients font
face à des quantités dedonnées de
tests et de modélisation, toujours plus
importantes. Pour répondre à cette
problématique, dSPACE adéveloppé
Synect, un outil de gestion centralisée
de données pour le Model Based Design.
Par ailleurs, afin que nos clients
puissent développer leurs produits
tout en respectant la nouvelle norme
ISO 26262 pour les applications critiques,
nos outils de génération de
code et de test font l’objet de certificats
du TÜV allemand ; ceux-ci garantissent
que ces outils sont « fit for
purpose » pour l’ISO 26262.
Pouvez-vous nous donner quelques
exemples de demandes clients
très spécifiques* (et pouvant ainsi
mettre en avant votre savoir-faire
et votre valeur ajoutée par rapport à
d’autres éditeurs) ?
Pour le test d’un freinage d’urgence,
un constructeur nous ademandé de
réaliser un banc. L’enjeu était de commencer
les tests avant que le véhicule
ne soit disponible. Le système met en
jeu de nombreux calculateurs et de
nombreux réseaux. Pour répondre à
cette demande, un véhicule virtuel permettant
de reproduire en temps réel le
comportement du véhicule aété développé.
Lerésultat est que le client apu
commencer ses tests très tôt dans le
cycle. Il a été aussi capable de tester
des situations de conduite critiques
qu’il serait dangereux de produire avec
un véhicule réel sur piste.
Autre exemple de demande spécifique
:letest de fonctions de contrôle
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 44

dossier automobile
de machines électriques particulièrement
innovantes chez un équipementier.Les
stratégies de contrôles doivent
être validées sans la machine réelle.
Pour y parvenir, le client utilise une
plateforme à base de FPGA et des modèles
ouverts pour cette plateforme.
De cette façon il est capable de reproduire
en temps réel le comportement
de machines électriques dont les fréquences
sont très élevées. Grâce à ce
moyen, les stratégies de commande
sont validées plus tôt dans le processus.
Il est également possible d’effectuer
des tests en situation critique, là
où il yaurait un risque de détérioration
de matériel ou un défaut de sécurité.
Également, sur simulateur temps réel,
les tests sont automatisés.
Un client constructeur a besoin de
démontrer la faisabilité de fonctions
de conduite autonome. Pour cela, il
doit développer un véhicule prototype
sur lequel des fonctions d’aide à la
conduite sont ajoutées. Pour yparvenir,
ilutilise des systèmes MicroAutobox
de dSPACE, directement programmables
à partir du modèle. En partant
directement du modèle, l’utilisateur
peut très facilement modifier ses stratégies
de contrôle et les fonctions sont
opérationnelles rapidement.
Autre exemple, un client équipementier
développe du logiciel sur des électroniques
tierces parties. Il s’appuie
sur la norme Autosar, définit l’architecture
logicielle interactivement avec
SystemDesk et génère le code directement
à partir du modèle avec Target-
Link. SystemDesk et TargetLink sont
parfaitement intégrés. On obtient le
résultat suivant :uncycle de développement
très efficace, avec un « time to
market » optimisé et un code à la qualité
irréprochable.
Comment voyez-vous l’avenir de
la simulation numérique dans l’automobile
? À quels enjeux et défis
technologiques ou réglementaires
devra répondre ce secteur en pleine
mutation ?
La simulation numérique est de plus
en plus utilisée pour commencer à tester
les calculateurs le plus tôt possible
dans le cycle de développement. Une
évolution récente, liée à l’émergence
d’Autosar, consiste à produire un calculateur
virtuel, capable de reproduire
en simulation le comportement temporel
des couches applicatives, des bus,
des taches, etc. Dèsqu’il a été généré,
le V-ECU peut être simulé en boucle
fermée avec le modèle du système à
piloter.Ilest ainsi possible de commencer
à tester le calculateur très tôt dans
le cycle. Également, le V-ECU peut
être exécuté sur banc HIL en temps
réel. Il est ainsi possible dedémarrer
les tests HIL, même si un calculateur
n’est pas encore disponible. Pour
échanger les modèles, constructeurs
et équipementiers ont développé de
nouvelles normes. Les plus connues
sont Modelica (langage de modélisation)
et Modelisar (format d’échange).
Enfin, dans le but de rendre l’exploitation
des outils de test plus efficace, des
modèles simulant les tests standardisés
sont disponibles. On peut citer par
exemple, les tests standardisés Euro
NCAP pour le freinage d’urgence.
Propos recueillis
par Olivier Guillon
Méthodologie
ANew reliability Methodology
for the Validation of Mechatronic Systems
1. introduction
The international industry is under
a high competition. For instance, in
2014, the automotive industry has produced
more than 74 million cars in the
world, equivalent to 2.13 cars every
seconds! To survive and grow in such
a competitive business environment,
manufactures must deliver reliable
products with more features, at lower
cost, and in less time. In response to
these market forces, manufacturers
are challenging reliability professionals
as well as providing opportunities to
improve reliability, shorten design cycle,
reduce production and warranty
costs, and increase customer satisfaction.
To meet these challenges, reliability
professionals need more effective
techniques to assure product reliability
throughout the product life cycle. In
mechatronic reliability, afamous technique
used is HALT. But, when afailure
appears during this extremely severe
test, how can we evaluate the vehicle
risk and so change the design of the
product? Through aFrench research
program called FiRST-MFP, this paper
proposes anew approach to fix acriteria
based on fatigue evaluation.
2. background of the HALTHASS
process
HALT [1]
Throughout aHALT process, the intent
is to subject the UUT (Unit Under Test)
to stimuli well beyond the expected field
environments to determine the operating
and destruct limits of the product.
Failures that typically show up in the
field over aperiodoftime at much lower
stress levels are quickly discovered
while applying high stress conditions
over ashort period of time.
HALT is primarily a margin discovery
process. In order to ruggedize the UUT,
the root cause of each failure needs
to be determined and the problems
corrected until the fundamental limit
of the technology for UUT can be
reached or until the limits of the used
HALT test means are reached. This
Abstract: The purpose of this
article is to propose an innovative
methodology helping in the decision
if aprecipitated failure during
HALT isrelevant (or not) to aDesign
change.
Keywords: HALT, Fatigue, Design,
Life Profile, Reliability,Vehicle
Risk, Mechatronics
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 45

dossier automobile
process will yield the widest possible
margin between UUT capabilities and
the environment in which it will operate,
thus increasing the product’s reliability,
reducing the number of field returns and
realizing long-term savings.
HALT isused to supplement Qualification
testing – not replace it. HALT test
is a “qualitative” test, not a “quantitative”
test as an “Accelerated test”. An
“Accelerated test” must apply astress
load which can precipitate afailure as
in the field.
HASS [1]
The principle ofthe Highly Accelerated
Environmental Stress Screening (HA-
ESS) is to submit equipments coming
out of production to levels of constraint
far above the specified values while
staying below the destructive limits
which could have been revealed by a
campaign of Highly Accelerated Tests
The most evident objective of screening
is to discover and precipitate any
weaknesses in the product; the consequences
are to improve
-the operational reliability of the population
of similar (same definition) items
by precipitating latent failures and removing
the weak items
-the manufacturing processes and eliminate
residual design defects
>HALT and HASS main objectives
are to:
• Reveal more quickly the latent defects
• Detect more quickly the
process faults
production
• Identify the defects that may not have
been revealed by a «conventional
ESS” operation
• Reinforce the product maturity and
robustness
3. NewMethodoloyproposed
This methodology proposes acriteria
to decide if aprecipitated failure during
HALT isrelevant (or not) to achange
of Design.
Step #1: calculation of the absolute
FDS of the HALT repetitive shock stimuli
Figure 1. Synopsis of the methodology
After the observation of failure during
HALT test, a new measurement of
the component must be done at lower
stress. With a Rainflow counting, a
Basquin’s law can be used to assess
the Fatigue Damage Spectrum (FDS
HALT)
Step #2: calculation of the absolute
FDS of the life profile sequence to
which is expected to be applied to the
product
Based on Life Profile specification,
like aPower Spectrum Density (PSD
in g 2 /Hz) representative of the vehicle
stress, aFatigue Damage Spectrum is
identified (FDS Lp).
Step #3: comparison of the 2above
FDS, in the range of frequencies
concerned by the precipitated defect.
Obtain the ratio of damage between
HALT test (DHALT) and damage of
Life Profile (DLp) focus in the critical
frequency bandwidth.
Step #4: application of criteria to
conclude on the relevance of the failure
to be corrected.
Compare the ratio in the step #3 with
the criteria: Variability of the Environment
(ie: uncertainties of the measurement)
called Env multiply by Variability
of the Product (ie: various strength
from the process) called Prod. This
scalar is with the exponent of Basquin’s
b coefficient.
If the ratio in step #3 is higher of the
criteria, the failure seen in HALT test
is not arisk for the vehicle (no design
change). In the opposite conclusion,
the risk for the vehicle seems to be relevant
and adesign change is necessary.
4. Concretecase study
Figure 2. Hammers in HALT bench
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 46

dossier automobile
An electronic equipment has been submitted
to aHALT vibration stress test.
The corresponding stimulation is the
result of repetitive Shock Vibration, a
vibration originating from a repeated
shock impulse excitation, typically
created from pneumatic hammers impacting
avibration table to which the
Unit Under Test is attached.
Several points were measured on PCB
card and components by accelerometers
sensors and by a3Dvibrometer
laser. During aprevious HALT test, a
failure appeared on the capacitor at 45
gRMS.
Figure 3. HALT test with sensors
measurement
The question is the same:
“Do we have to change the Design
of the product regarding the vehicle
risk?”
a. HALT procedure
The standard HALT procedure [2] recommends
that Vibration step stress
begins at achamber set point of 1to
10 Grms, as measured over a2Hz to
2000Hz or greater bandwidth (5 Grms
recommended) and increases in 1to
10 Grms increments (5 Grms recommended)
upon completion of the dwell
period and subsequent functional test
The dwell time at each level of vibration
is aminimum of ten minutes.
Functional testing is performed at the
conclusion of the 10 minutes dwell period,
thus the total dwell at each level of
vibration of time it takes to run one cycle
of functional testing on the sample.
Note that the functional test may be,
and is recommended to be performed
throughout the step, however it must
minimally be performed at the conclusion
of the 10 minutes dwell. The vibration
step stress is continued until the
operational limit of the sample
The vibration step stress is continued
until the operational limit is determined
or the chamber maximum is achieved.
b. Particularities of this repetitive
shock vibration
The particularities of this repetitive
Shock Vibration stimulation are:
1. Mechanical excitation on a given
point of the testing table (receiving the
UUT) is the result of synchronized impact
on all the pneumatic hammers.
So, the relation of the effect (vibration
on agiven point) and the cause (the
impact at the different points of impact)
is not biunivocal: the effect is the result
of the nhammers .Therefore, if
we compute the Coherence function
between aresponse measured on the
UUT and apoint on the table representing
the input, it will be very far from
the ideal value of 1. The consequence
of that is the difficulty to characterize
atransfer function. AFatigue Damage
Spectrum (FDS) will be more appropriate
to characterize the range of
frequencies where there is adynamic
work between an input and an output.
2. The repetitive shock stimuli, represented
by the FDS is very similar in the
3axis; the supplier ofthe HALT machine
claims that the rotations around
each of the 3axis are also very significant
and are participating to generate a
thorough UUT stimulation.
3. When increasing the RMS value of
overall acceleration, all the frequencies
are concerned by the growth and the
FDS is uniformly translated.
4. The distribution of the instantaneous
acceleration values is not following
a Normal law (also called Gaussian
Law). One shape parameter of the
distribution is given by the Kurtosis,
that is ameasure of the flatness of the
probability distribution of areal-valued
random variable about its mean.
Figure 4. Kurtosis [3]
For aGaussian distribution, the Kurtosis
should be lower than 3. Above a
kurtosis of 3, we consider ahigh transient
phenomenon (important shock in
the signal).
Figure 5. Kurtosis values on different
measurement points.
The figure 5 shows the evolution of
the Kurtosis (not centered) along the
20 seconds of measured signal for 3
different points of measurement: it is
very high for certain points ,approaching
several tenths. This observation
confirms asignal highly shocked (far
from Gaussian signal).
c. Fatigue Damage Approach
As explained before, the nature of the
signal from HALT test does not allow
us to use asimple Fourier Transform.
We propose to calculate the absolute
Fatigue Damage Spectrum corresponding
to this excitation.
The French Standard NFX-50144 [4]
explain in details the formulation of the
Fatigue Damage Spectrum.
For example, the graph hereafter present
aFDS graph described by Bonato
and Delaux’s paper [5]:
Figure 6. Basquin’s law representation
The FDS curve can be interpreted only
in the critical frequency bandwidth.
In our study case, we use the bandwidth
250-400 Hz as asupposed band
closed to the natural frequencies of the
capacitor.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 47

dossier automobile
First assumption of the FDS is to
simulate the component as a simple
model mass-spring with one degree of
freedom (1 DOF).
Figure 7. simple model representative
of capacitor
In this case, we need to fix the damping
ratio ξ (ξ=1/2Q with Q: factor of
over-tension). For our case, we fixed
the damping ratio ξ at 5% (or Q=10).
Second assumption is to use afatigue
curve with Basquin’s approximation
(N.σ b =Cwith N: number of cycle
to failure, σ:stress in MPa, C: constant,
bisthe inverse of the slope).
Figure 8. Basquin’s law representation
Third assumption is to suppose an
elastic behavior defined by the formula:
σ =K.ε (σ: stress K: proportionality
factor ε: strain)
We need to estimate 3following parameters
,for the part which is submitted
to adynamic work:
i. the b and C coefficients of the
Basquin relation: Nσ b =C
ii. the K coefficient of proportionality
between the stress and the deformation
in the part which is submitted to
adynamic work
Find below abrief description of the
capacitor failed during the HALTtest at
45 gRMS.
Figure 9. Sketch of acapacitor
The welding is arrounded in red,
weight lower 6g, solder join supposed
SAC305 (Tin ,3%of silver and 0.5%
of Copper)
i. Estimation of Basquin’s coefficient
Noguchi’s paper [6] has described an
interesting study of fatigue electronic
component with asolder join SAC305.
Figure 10. solder SAC305 fatigue
curve
Considering the Basquin relation:
N.σ b =C
N1 =10 4 cycles at σ1 =4MPa
N2 =10 7 cycles at σ2 =2MPa
It comes: b=10
Now let’s estimate Cvalue:
10 4 .(4.10 6 ) 10 = 1070 =C
j. Evaluation of K Proportionality
coefficient
The absolute calculation of FDS (Fatigue
Damage Spectrum) requires
knowledge of the coefficient of proportionality
between the stress and strain
of the form: σ =K.ε ( σ= stress; ε=
strain or deformation)
The factor Kshould not be confused
with stiffness k(from the relation F=k.Z
with Zthe relative displacement).
How to adjust the value of K?
We will seek, by gradual approach, the
value of Ktoobtain adamage close to 1
in the critical frequency bandwidth (reflecting
the fact that the component is failed).
In our case, the Kvalue was tuned in
order to obtain adamage of 1inthe
FDS for the band 250-400 Hz.
The corresponding value of Kis 2.10 10
N.m-3
d. Absolute Fatigue Damage Spectrum
Step #1 of the methodology (Figure
1).
The component has been ejected during
aHALT test with an gRMS acceleration
of 45 g.
The test during which was recorded
the data considered here, representing
the input of the capacitor along in plane
direction has been measured during
the 20 gtest.
We will assume proportionality; and
thus increase the measurement by
2.25 to get the value that should expect
in aHALT test at 45 g.
The absolute FDS has been calculated
with the following parameters:
b=10; K=2.10 10 N.m-3; C=10 70
Computation done with Q=10 (ratio
damping ξ=5%); from 1Hzto10 kHz;
48 pts per octave.
The measurement point used in the
FDS computation is the closest point
of measurement on the PCB to the capacitor;
it is therefore considered to be
the input applied to the capacitor.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 48

dossier automobile
In our case, the criteria would be:
Criteria =(Env. X Prod.) b =(2x2) 10 =4 10
Figure 11.FDS of HALT 45gRMS and 20gRMS
Step #2 of the methodology (Figure
1).
The vehicle stress is supposed representative
of 2 PSD specifications
which describe:
• Shipping phase: during 50 hours
• Operation phase: during 8550 hours
It is supposed that the product will be
submitted to the cumulative damage
by fatigue (Miner’s rule) of the two
shipping and operating situations, and
will be represented by one FDS curve
(the summation of the 2previous ones)
Step #3 of the methodology (Figure
1).
In the case of capacitor that stands out
at an RMS acceleration of 45 g, if we
assume adynamic work in the range
250-400 Hz, the FDS of the 45g HALT
test is 1011 times higher than the
one of life profile.
5. fatigue Criteria
What should be the fatigue criteria
to judge adesign change?
Step #4 of the methodology (Figure
1).
We propose the new criteria:
With:
b: Basquin’s coefficient. According the
figure 10, we use b=10.
Prod.: coefficient for variability of the
Product strength (robustness margin)
Env.: coefficient for variability of the
Environment (stress, uncertainty of the
measurement, ….)
These coefficients are in the same spirit
of the stress-strength approach that
is described in details in Pierrat and
Delaux’s paper [7].
In other words, we might consider that
if afailure (accountable to fatigue damage
accumulation) is precipitated during
HALT itcould be considered as
assignable (i.e. should be corrected), if
the ratio of the HALT test FDS to the
life profile FDS isn’t not exceeding
(Env. xProd.) b =(2x2) 10 =4 10
As seen before with the figure 12, the
ratio is: FDSHalt /FDSLife Profile
= 1011 ≥ criteria = 410
So in our case, the Design Change
of the defect having rushed the capacitor
is not necessary.
6. Conclusion
This paper has proposed an innovative
methodology to interpret afailure occurred
in HALT test as avehicle risk or
not for amechatronic system.
Aconcrete case has been presented to
illustrate the pedagogy.
The rigorous methodology follows this
procedure:
Step #1: calculation of the absolute
FDS of the HALT repetitive shock stimuli
Step #2: calculation of the absolute
FDS of the life profile sequence to
which is expected to be applied to the
product
Figure 12. ratio FDS of HALT and
Life Profile
As refuge values, we recommend to
use Env.Coef egal to 2and Prod. Coef
egal to 2. These values are used in our
concrete case study.
If we have a better confidence and
knowledge of the Environment, the
Env.Coef can be closed to 1.2 and 1.4.
Idem for the Prod. Coef value, if we
have abetter knowledge of the Product
strength distribution, Product value can
be closed to 1.2 and 1.6.
Step #3: comparison of the 2above
FDS, in the range of frequencies
concerned bythe precipitated defect.
Step #4: application of criteria to
conclude onthe relevance of the failure
to be corrected.
The new criteria is:
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 49

dossier automobile
By default, we suggest these values:
b=10,
Env.Coef =2
Prod. Coef =2
Of course, this new approach have had several important assumptions
and simplifications, but as said aFrench philosopher
Paul VALERY(1871-1945):
“What is simple is always erroneous, what is not it is unserviceable”.
5. Acknowledgement
The authors acknowledge the contribution of their colleagues
to this work:
Myassam JANNOUN (Valeo PhD), Philippe POUGNET (Valeo),
Philippe ZELMAR (CEVAA)
And all FiRST collaborative research partners: NXP, Thales,
Labinal-Power-System, Ligeron, MBBM, Analyses&Surface,
AREELIS, CEVAA, LESCATE, MBelectronic, HG Consultant,
Valeo, SERMA, IRSEEM, Statxpert, LNE, CNRS, LaMIPS, EN-
SICAEN, GPM, Université de Rouen, INSA Rouen
With the help of: Basse Normandie area, BPIFrance founding,
Haute Normandie area, MOVEO, NAE, ASTECH, AeroSpace
Valley.
7. references
[1] ASTE: “HA-ESS Guideline”, www.aste.asso.fr, January
2006
[2] CEEES Publication n°9: “Reliability For aMature Product
from the beginning of useful life”,2009, ISSN 1104-6341
[3] D. Delaux: “Reliability validation of engine cooling modules
with atailoring tests of Vibration, Thermal Shock and Pressure
Pulsation”, 2006 ,Revue Essai &Simulation -#785
hors série
[4] AFNOR: “Démonstration de la tenue aux environnements
– Conception et realisation des essais en environnement”,
2013, NFX 50144 – leaflet 1, 2, 3, 4, 5, 6
[5] M. Bonato, D. Delaux.: “Synthesis and Validation of Accelerated
Vibration Durability Tests”,2015, RAMS
[6] Kim, Y.B., Noguchi, H. Amagai, M.: “Vibration fatigue reliability
of BGA-IC package Pb-free solder and Pb Sn Solder”,
2006, Microelectronics reliability 46, 459-466
[7] L. Pierrat, D. Delaux.: “Analytical improvement of the
stress-strength method by considering arealistic strength
distribution”,2013, Applied Reliability Symposium -Berlin
8. Glossary
PSD: Power Spectrum Density
FDS: Fatigue DamageSpectrum
HALT: High Accelerated Life Test
HA ESS: High Accelerated Environmental Stress Screening
UUT:Unit Under Test
RMS: Root Mean Square
DOF: Degree of Freedom
FiRST-MFP: Reliability for Mechatronic System of High Power
Henri Grzeskowiak 1 ,David Delaux 2
1: HG Consulting, Paris, henri@grzeskowiak.fr
2: Valeo, 8rue Louis Lormand 78321 La Verrière, david.delaux@valeo.com
Entretien
L’automobile maintient
son avance dans
le prototypage virtuel
Directeur général délégué d’ESI Group, Vincent
Chaillou nous explique comment le prototypage
virtuel apris une place croissante ces dernières
années dans l’automobile, malgré la crise qui a
frappé les constructeurs européens depuis 2008.
Le passage à cette méthodologie va permettre
aux grands noms de l’automobile deconcevoir
leurs véhicules et leurs pièces, étape par étape,
jusqu’à la production.
Essais &Simulations :
>Que représente l’automobile
chez ESI ?
Vincent Chaillou :
Il s’agit d’un secteur majeur.
Les transports représentent
55 %denotre
activité et l’automobile
50 % cette partie transport
(les autres moyens
de transport concernés
sont le marché du ferroviaire,
les véhicules spécifiques,
etc., et autres
transports terrestres).
L’automobile atoujours joué un rôle majeur dans les évolutions
de la simulation numérique et ses grandes avancées,
en raison notamment des exigences de ce marché en matière
de réduction de poids et de prix et en matière de sécurité
notamment. L’aéronautique n’a pas pris autant de risques
que l’automobile dans le domaine de la simulation numérique.
Citons à titre d’exemple les crash-tests destinés à évaluer
le bon fonctionnement des airbags, qui faisaient l’objet
de nombreux tests physiques et nécessitaient parfois dix à
vingt essais, représentant un coût etdes délais colossaux.
Aujourd’hui, grâce à la simulation numérique, les grands de
l’automobile sont capables de réaliser des dizaines de milliers
de tests virtuels afin d’aller le plus loin possible avant
les essais de qualification. Ce choix majeur qui a été fait
par l’industrie automobile aimpliqué une véritable prise de
risque afin de baisser les coûts, d’augmenter les performances
et de prendre en compte le risques en avance. C’est
ce contexte hautement concurrentiel qui afourni un environnement
favorable pour les éditeurs de solutions logicielles.
> À l’inverse, quel rôle joue la simulation numérique
dans l’automobile ?
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 50

dossier automobile
La simulation numérique est vitale
pour l’automobile que ce soit dans
le haut de gamme ou le milieu de
gamme et même, aujourd’hui, dans
le développement demodèles bas de
gamme. La sélection ne se fait donc
plus seulement en fonction du coût
du véhicule mais en fonction du succès
constructeur. Même si les composites
sont essentiellement présents
dans le haut de gamme, l’allégement
et les contraintes imposées par les
législations concernent aujourd’hui
tous les constructeurs. Les matériaux
composites apparaissent également
dans des voitures plus standard – en
particulier pour certaines pièces d’intérieur
conçues avec des matériaux
plastiques et des fibres de carbone.
>Quel a été l’impact de la crise sur
vos activités ?
Ces dernières années, l’automobile
aralenti ses ambitions de définir des
solutions de prototypage virtuel en
faisant appel à des solutions moins
sophistiquées de façon à assurer les
tâches minimales et nécessaires pour
continuer ses développements. Les
constructeurs se contentent donc d’utiliser
des outils de base afin deréaliser
leurs modèles les moins coûteux, mais
sans pour autant changer leurs processus.
Néanmoins, certains constructeurs
ont récemment pris la décision
de se tourner vers le prototypage virtuel,
à l’exemple de PSA, de Honda
et de Renault-Nissan, exprimant une
ambition forte de passer à l’étape supérieure.
Il s’agit d’une avancée technologique
majeure inscrite dans le
cadre d’objectifs de virtualisation étalés
sur plusieurs années, comme c’est
le cas pour le groupe Volkswagen,
l’entreprise la plus en avance dans ce
domaine.
> En quoi consiste la méthodologie
du prototypage virtuel et qu’apporte-t-elle
?
Le prototypage virtuel couvre deux aspects.
Le premier relève de la méthodologie
classique et se définit comme
la boucle « en V ». Cecycle part du
concept et va jusqu’à la reconstitution
des méthodes d’outillage et de production
en passant par la fonction, le
design et le détail. Mais aujourd’hui, le
prototypage virtuel apour fonction de
rapprocher la branche gauche d’élaboration
physique du produit avec la
branche droite d’élaboration détaillée
et de documentation. Cela revient à
dire que dès laconception, on s’intéresse
immédiatement aux outillages
associés aux pièces, au travail dela
tôle et au découpage duproduit :en
un mot, ons’intéresse à la production
dès ledépart. Leprototypage virtuel
fait ce pont entre le design et la fabrication
duproduit. De là, onpeut considérer
que cette approche s’applique
aux composants élémentaires d’une
automobile tels que l’airbag, puis aux
sous-systèmes comme le siège, la
caisse en blanc, le toit ouvrant etla
caisse habillée. Puis on relie l’élaboration,
la méthode et la fabrication à la
conception decette pièce. Ainsi, dès
la conception, nous connaissons la
manière dont vaêtre produite lapièce
mais aussi son comportement précis
et ses interactions avec les autres
composants.
Les composants, et c’est particulièrement
le cas dans l’automobile,
comportent en effet de plus en plus
de systèmes, de contrôleurs, d’électronique
et de mécanique, à l’instar
des portières de nos voitures. Il est
aujourd’hui possible de prendre en
compte tous les comportements et
interactions entre systèmes au fur et
à mesure de l’élaboration de la pièce.
Utilisée depuis de nombreuses années,
cette méthode fonctionne à partir
de la virtualisation de la géométrie.
Elle permet de résoudre leproblème
de la maquette virtuelle qui, désormais,
n’est plus conçue en plâtre. En
un mot, onvirtualise complètement le
produit et ce sans avoir recours à un
prototype réel.
Le deuxième aspect du prototypage
virtuel est de ne plus seulement s’intéresser
à la forme et à la fonction
mais aussi à la production du produit
– des procédés de fabrication qui
peuvent eux aussi être testés virtuellement.
L’objectif est de retarder au
maximum l’exécution de la production.
En somme, plus je retarde la décision
d’industrialisation, plus je l’optimise. Le
cycle en « V » se boucle.
>Quelle approche adopter pour
mettre en place une démarche
de prototypage virtuel ?
Le problème numéro un est avant tout
de faire accepter le changement car
une telle démarche génère forcément
de l’anxiété, del’agressivité et parfois
un rejet catégorique de la part des
utilisateurs. Donc si on ne développe
pas un esprit de changement et d’innovation
dans l’organisation de l’entreprise
et des services concernés,
il vaut mieux continuer d’utiliser les
outils du passé, car la mise en œuvre
d’une solution de prototypage virtuel
provoque une rupture inévitable. Elle
doit donc se mettre en œuvre à travers
une politique de changement contrôlé,
accompagnant l’idée d’un impact
fort sur l’organisation. La partie la plus
difficile est plutôt desavoir comment
gérer l’arrivée deces méthodes nouvelles
afin depermettre une utilisation
optimale de ces solutions et mettre à
profit ses résultats qui sont considérables.
Propos recueillis par Olivier Guillon
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 51

dossier automobile
Reportage
Le Madrillet, une terre d’essai de l’automobile
Il existe en France des régions où se mêlent industrie, recherche et affaires…Àla manière des célèbres
clusters américains – ces « valleys » qui ont vu naître des start-up devenues les leaders mondiaux –,
le Technopôle duMadrillet s’est depuis plusieurs années imposé autour des écotechnologies comme
une zone d’activités et de recherche majeure, notamment dans le secteur de l’automobile, comme en
témoignent trois exemples de laboratoires, Certam, le Cevaa et le Laboratoire Analyse &Surface.
doigt et reste dans le collimateur des
gouvernements successifs sur la
question – notamment – des émissions
à effet de serre et autres particules
ou oxydes d’azote… ce qui ale
don d’agacer Frédéric Dionnet, directeur
général du Centre d’étude et de
recherche technologique en aérothermique
et moteur (Certam), une spin-off
d’un laboratoire du CNRS qui avule
jour en 1991 : « Les idées reçues ont la
vie dure. Pourtant, si on tape toujours
sur l’automobile et les transports, force
est de constater qu’ils ne représentent
aujourd’hui que 10 %des
rejets de particules inférieures
à 10 microns dans
l’atmosphère ; 90 % des
rejets proviennent donc
du reste… De même, on
condamne aujourd’hui le
diesel mais, aujourd’hui, il
ne pollue pas plus qu’un
moteur essence ». Ce
que Frédéric Dionnet tient
à mettre en avant, c’est
qu’au-delà des effets d’annonce
– de la communication
politique par exemple – les
constructeurs automobiles, à travers
les équipementiers et leurs sous-traitants,
ont réalisé des progrès considérables
en l’espace de quelques années
; « les moteurs Euro 6etEuro 7
présentent des niveaux de pollution
qui ont été divisés par dix en seulement
quelques années ».
Ici, à seulement quelques minutes
du centre de Rouen, pas de prétentions
affichées d’être un leader mondial
ou encore de devenir l’épicentre
de l’économie française… mais des
actes, du concret et des contrats qui
ont permis à cette structure de rassembler
aujourd’hui sur ce territoire de
200 hectares (dont 100 hectares dédiés
aux implantations d’entreprises)
pas moins de trois établissements
d’enseignement supérieur (l’université
de Rouen, l’Insa de Rouen et Esigelec)
qui abritent au total pas moins de
5000 étudiants et trente filières d’enseignement
supérieur, vingt laboratoires
(parmi lesquels Coria, l’Institut
des matériaux de Rouen, l’Irseem…)
réunissant 500 chercheurs. Au total,
l’activité de recherche emploie près de
2500 personnes.
Qui dit écotechnologies évoque inéluctablement
le transport et tout particulièrement
l’automobile. Il faut dire
que celle-ci, malgré la crise de ces
dernières années et la baisse (jusqu’à
cette année) de la production en Europe,
est plus que jamais pointée du
Vue aérienne du Technopôle du Madrillet
Travaillant pour 80 % de ses activités
avec l’automobile, Certam est
resté fidèle à ce secteur même si la
crise l’a incité à réaliser des transferts
technologiques avec d’autres
domaines d’activité tels que l’agroalimentaire
et la pharmacie. L’entreprise
apar exemple repensé le concept de
métrologie autour d’un spray diesel
pour l’appliquer dans la cosmétique
et mener des opérations d’essais et
de simulation afin demettre au point
une solution capable de diffuser les
gouttes les plus fines possibles avec
un système de déclenchement innovant
et une profondeur de pénétration
optimale.
Dans le domaine de l’automobile cette
fois, Certam possède de multiples
compétences, allant de l’étude des
frottements (et plus précisément des
pertes de frottement d’un moteur et
de ses différents organes tels que les
cylindres, le vilebrequin ou les arbres
Frédéric Dionnet, directeur général de Certam,
devant un banc à rouleau dynamique
pour véhicules 2roues
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 52

dossier automobile
à came et d’équilibrage par exemple),
de la combustion au diagnostic optique
avec de l’injection haute pression et
des études aérodynamiques internes,
à la qualité de l’air, véritable cheval
de bataille des constructeurs avec
la réduction de la consommation ;ce
domaine de recherche appliquée met
notamment en application un laboratoire
mobile capable de mesurer les
rejets particulaires et gazeux dans les
véhicules et auxquels sont exposésles
automobilistes. En résumé,Certam fait
de l’innovation, allant bien au-delà des
essais et des études sur les moteurs
pour le compte de ses clients. « L’innovation
est inscrite dans nos gènes,
explique Frédéric Dionnet. C’est d’ailleurs
une condition pour survivre à travers
les besoins de nos clients, dans
une perspective allant de dix à quinze
Cette machine à compression rapide permet
d’étudier l’injection des moteurs diesel et essence
ans. Notre rôle est de trouver des réponses
avant qu’apparaissent les
problèmes. Nous avons par exemple
étudié avec l’Inserm l’impact des gaz
polluants sur le vivant en travaillant sur
des tranches de poumon animal exposées
en conditions réelles, c’est-à-dire
soumises à des concentrations de polluants
rencontrées dans les villes. »
Le savoir-faire de l’entreprise dans
la métrologie physique permet de
répondre aux enjeux actuels de l’automobile.
Comme aime à le rappeler
Frédéric Dionnet, « le métier d’un
constructeur automobile, c’est de
faire des voitures, pas de la mesure ».
Et de la mesure, les constructeurs
ont en plus que jamais besoin s’ils
veulent tenir leurs objectifs de passer
sous la barre des 100 gdeCO2 en
2020. « On prend de l’avance pour
eux en développant les savoir-faire
qui leur manquent et en les accompagnant
avec de l’électro-mobilité et
de l’hybridation afin deperdre ce fameux
gramme si cher payé ». Certam
possède notamment une impressionnante
machine à compression rapide
qui permet aux équipes de recherche
d’étudier l’injectiondes moteurs diesel
et essence. « On teste l’injection sur
un cycle complet et dans de vraies
conditions thermochimiques et dynamiques
rencontrées dans un diesel
moderne. Grâce à un système optique,
un miroir positionné à 45° et à
de l’imagerie laser, nous parvenons à
visualiser la vapeur, les gouttes, les
suies ou encore la vitesse de pénétration
». Il est dès lors possible de
suivre le jet dès ledébut de la combustion
et sa dispersion à l’aide d’une
caméra à 100 000 images/seconde
(contre à peine 10 000 il yamoins de
dix ans).
une expertise dans les essais
vibro-acoustiques…
Concevoir des produits silencieux et
fiables, tel est l’objectif de Cevaa, laboratoire
né au milieu des années 1990
sous la forme d’un Critt et spécialisé
dans la fiabilité des systèmes mécatroniques
embarqués, le confort
vibro-acoustique, l’aide au développement
de solutions silencieuses et aux
méthodes innovantes de caractérisation
NVH (Noise Vibration Harshness).
Frappé du prestigieux label « Institut
Carnot », Cevaa possède un parc de
moyens d’essais peu commun pour
une entreprise d’une vingtaine de personnes
(essentiellement des techni-
La machine à compression rapide fait appel
aux dernières technologies optiques et laser
Cette chambre calme permet de réaliser des essais acoustiques
pour étudier les bruits parasites
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 53

dossier automobile
Moyen de vibrométrie laser
ciens, des ingénieurs et des docteurs),
en particulier dans le domaine de la
vibro-acoustique. Ainsi, le laboratoire
abrite entre autres une chambre semi-anéchoïque,
une salle d’analyse
de matériaux (tube de kundt, potence
Oberst, petite cabine) ou encore une
salle d’analyse modale. Il dispose,
grâce au partenariat avec le Centre
d’essais dynamique (CED), de moyens
gérés par la CCI de Flers Argentan
comme des bancs multi-axes couplés
à une chambre acoustique pour pratiquer
de l’analyse Squeak and rattle
sans oublier un système de couplage
d’antenne acoustique et de vibrométrie
laser. « Dans cette chambre dite
calme, nous réalisons des essais
acoustiques de façon à détecter et
étudier les bruits parasites au moyen
d’un dispositif adaptable à chaque
client, d’un pot vibrant mobile et de
microphones, explique Fabrice Fouquer,
responsable commercial, durant
la visite de ce laboratoire situé juste
en face du Certam. Nous avons également
développé un banc aéraulique
qui génère un flux d’air à vitesse maîtrisée
– et pouvant atteindre 85 mètres/
secondes – afin depouvoir caractériser
le comportement de matériaux par
rapport à un flux d’air .»
Par exemple, pour optimiser la sortie
d’un turbo ou tout élément amené à
subir unflux d’air, certains matériaux
peuvent amplifier ou, au contraire,
absorber le volume sonore. Aussi, on
équipe le banc de microphones etde
sources acoustiques pour injecter des
profils sonores ou vibratoires supplémentaires.
Car l’idée est là :toujours
aller plus loin que les constructeurs
et les grands équipementiers grâce à
des compétences, des moyens etune
expertise complémentaire ; « c’est en
acoustique, dans le domaine vibratoire
mais aussi dans lafiabilité que
nous aidons nos clients à trouver le
problème et la solution, en particulier
dans les moments de crise où l’on fait
appel à nous pour résoudre un taux de
pannes trop important sur un modèle
de voiture ».
Une chambre anéchoïque munie
d’un banc à rouleau permet d’effectuer
des essais avec unbruit de fond
ne dépassant pas 13 dB. Ici, on travaille
des instrumentations globales
en vibro-acoustique, à l’exemple de
ce véhicule (voir photos ci-après)
habillé de microphones chargés de
prendre des mesures au niveau des
appuis-tête avant et arrière. Dans ce
cas, lasource acoustique émet lebruit
et nous mesurons la réponse des pavillons
et tout ce que l’on entend une
fois à bord du véhicule. Cet essai est
complètement défini et normé par le
client, à la différence d’autres opérations
de test, plus proches du développementetd’un
travail de conception, à
l’exemple de ce véhicule frigorifique ;
« nous effectuons pour ce fabricant
de groupes frigorifiques des tests sur
mesure, précise Fabrice Fouquer.
Monté sur les véhicules, ce type de
matériel fait du bruit, en particulier en
ville. Nous réalisons ainsi des essais
en chambre acoustique etnous élaborons
des méthodologies de mesure
Tests en chambre anéchoïque pour évaluer
le bruit à bord d’un véhicule
propres et les plus répétables possible
à cette problématique, s’appuyant sur
la caractérisation, la hiérarchisation
des sources acoustiques et vibratoires,
avant de proposer unensemble
de solutions et de les valider avec le
client ».
…etles essais de fiabilité
Au niveau fiabilité, leCevaa n’est pas
en reste. Le laboratoire est en effet
équipé de bancs multi-axes couplés
à une chambre climatique et à une
chambre acoustique (du fait du partenariat
avec le CED), de vibrateurs
électrodynamiques et de moyens
de vibrométrie laser à balayage 3D.
L’objectif est de pouvoir visualiser les
modes propres des structures et de
recaler les modèles éléments finis,
de caractériser le comportement dynamique
de structures mécaniques,
d’identifier les phénomènes de résonance,
souvent sources d’endommagement
des structures mécaniques,
ou encore d’étudier le confort
vibro-acoustique des systèmes sans
oublier les essais d’endurance vibratoire
et climatique pour la qualification
des produits, comme l’explique
Fabrice Fouquer ; « on analyse par
exemple comment se comporte un
système mécatronique aux sollicitations
vibratoires ou à d’autres stress,
thermiques, électriques afin d’être
en capacité de reproduire la panne
et d’en comprendre les raisons. Ainsi,
nous pouvons répondre aux problèmes
de fiabilité que peuvent rencontrer
nos clients. Par exemple, une
analyse de rupture de fil debonding
ou encore une reproduction de casse
et un comparatif de différentes solutions
technologiques sur d’importants
systèmes mécaniques ».
Enfin, Cevaa pratique des essais
sur des caisses en blanc pour faire
de la caractérisation et de l’analyse
modales à travers l’identification des
différents modes de structure d’un
système (résonance, comportement,
phénomènes de torsion et de flexion
soumis à un niveau vibratoire). Un
système de vibrométrie laser permet
ainsi de prendre plusieurs milliers
de points de mesure afin de mesurer
tous les impacts de vibration sur
le pavillon dans le but de savoir s’il
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 54

dossier automobile
Au niveau de l’expertise, le laboratoire
est capable de répondre à une question
simple en apparence mais plus
compliquée à résoudre :pourquoi ce
défaut apparaît-il et quelle est son origine
?Ces défauts et ces défaillances
sont les phénomènes de casse et de
corrosion qui surviennent, de traces qui
génèrent un défaut pouvant provoquer
un court-circuit ou un faux contact. La
caractérisation de matériaux est aussi
l’une des compétences d’A&S ; étudier
la morphologie des pièces, leurs compositions
physico-chimiques, leur état
de surface ou encore la tenue des revêtements.
Lesurgentistes du vieillissement
est nécessaire de rigidifier la caisse
par exemple ou ajouter des matières
amortissantes ou aux performances
acoustiques plus élevées. Cet outil,
capable de mesures très hautes fréquences,
est également idéal pour le
recalage des modèles par éléments
finis des clients industriels du laboratoire.
un savoir-fairedans l’analyse
et l’ingénierie des matériaux
À une vingtaine de kilomètres de
Rouen se trouve un autre laboratoire,
Analyses & Surfaces (Laboratoire
Eric Beucher – A&S) dirigé, tout
comme Cevaa, par Tarik Ait-Younes.
Il yadeux ans, un bâtiment flambant
neuf est sorti de terre pour permettre
à l’entreprise crééeilyaune vingtaine
d’années de s’adapter aux besoins de
ses clients et aux activités qu’ils impliquent,
à savoir le vieillissement des
matériaux. « Nos activités nécessitent
des moyens particuliers à l’exemple
La salle Edison est constituée d’enceintes climatiques et de vieillissement
des nombreuses enceintes qu’abrite
le site pour soumettre les produits
à l’ensoleillement, à l’humidité, aux
températures à la fois chaudes et
froides mais aussi à l’environnement
salin ou l’air pulsé », détaille Romain
Dupuis, responsable commercial de
la société. Créé en 1993, ce centre
de ressources technologiques (CRT)
a pour mission d’accompagner les
entreprises et les laboratoires dans
leurs projets de développement, de
recherche, d’innovation et d’expertises
dans l’ingénierie des matériaux.
Pour aller plus loin dans l’offre faite
aux clients, Analyses & Surfaces a
créé avec le Groupe de physique des
matériaux (GPM) un laboratoire commun,
le Centre d’étude du vieillissement
des matériaux (Cevimat).
Travaillant pour l’automobile à hauteur
de 15 % de ses activités, A&S
est souvent sollicité pour effectuer
de l’analyse de rupture et l’apparition
de phénomènes defissuration ou de
casse dans le but de définir à la fois
leurs causes et les conséquences sur
la pièce. « Nous sommes en quelque
sorte des urgentistes, mais nous
sommes organisés pour répondre en
quatre à cinq jours maximum pour la
résolution d’une étude », rassure Romain
Dupuis. Autre problématique
des industriels, les phénomènes de
corrosion qui, ycompris pour l’appa-
Romain Dupuis, responsable commercial
d’Analyses &Surfaces, devant un banc
spécifique à l’automobile
La mécatronique n’est pas en reste
Le Cevaa, le GPM (Groupe de physique des matériaux) et le Lofims se sont regroupés début 2014 pour donner
naissance à un laboratoire commun :leCentre d’expertise et de contrôle du vieillissement pour la mécatronique
(Cecovim). Ce laboratoire à vocation industrielle est destiné aux secteurs de l’aéronautique, du spatial de la sécurité
et de la défense. Cecovim propose des prestations de services de R&D sur mesure pour les industriels et notamment
les PME. L’objectif est d’augmenter rapidement la compétitivité et les parts de marché des produits technologiques
des entreprises et des industriels de la région en les aidant à mieux concevoir les composants et leur intégration et
accroître leur fiabilité par une analyse de leur vieillissement en opérationnel. Il s’agit de permettre aux acteurs industriels
d’atteindre les niveaux de qualité qui sont indispensables pour assurer le succès des innovations qu’apportent
les systèmes électroniques embarqués.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 55

dossier automobile
rition d’une simple piqûre pousse
les entreprises à contacter le laboratoire
normand ; « par exemple, un
de nos clients est venu nous voir car
ses boîtiers électroniques avaient
fait l’objet de retours ;encause, un
dysfonctionnement survenu à la suite
d’un dépôt généré au contact des
éléments métalliques. Notre rôle a
été de déterminer ce qui aprovoqué
ce dépôt, ce que n’avait pas réussi à
faire depuis un an un équipementier
pourtant équipé d’un laboratoire de
chimie. Nous avons su
apporter un œil neuf sur
ce problème en n’analysant
pas le dépôt luimême
ni son contenu
chimique, mais en remontant
en amont du
process de fabrication
du produit, au niveau
du moule, des huiles
et des matériaux utilisés,
etc. En remontant
la chaîne d’information,
nous avons su trouver
l’origine de ce dépôt et
régler le litige qui, au final, apermis
de déresponsabiliser notre client ».
Le laboratoire Analyses & Surfaces
dispose également de moyens
d’analyse non destructifs. « Nous
utilisons notamment le principe du
scanner. Nous traversons l’objet et
nous sommes en mesure de voir la
présence de dépôt à l’intérieur de la
résine. » Ce procédé est tout particulièrement
utilisé pour analyser des
composants électroniques ; les fabricants
de cartes par exemple sont
souvent confrontés à des défauts
émergents ce qui les contraint à modifier
leur process de production alors
même qu’ils ignorent d’où ils proviennent.
« Nous travaillons alors sur
l’analyse à cœur du matériau à l’aide
de moyens tomographiques afin,
dans un premier temps, de s’assurer
que ces dépôts ne présentent pas de
risques dans le temps au niveau des
soudures. Puis nous travaillons avec
le Cevaa pour tester les composants
à travers notamment des cycles d’endurance
avant de procéder à de la
vibrométrie laser. Enpeu de temps,
nos laboratoires sont capables de
fournir une solution. » Car la force de
ces petites structures, qu’il s’agisse
d’A&S, le Cevaa ou de Certam, à
l’image de la plupart des laboratoires
qui peuplent le Technopôle du Madrillet,
c’est bel et bien cette réactivité
adossée à un savoir-faire hors du
commun.
Olivier Guillon
un consortium pour renforcerlafiabilitédes systèmes et des composants
Fisycom vise à déployer des moyens technologiques et méthodologies multiphysiques permettant de répondre aux
attentes des industriels et mieux concevoir le développement des composants et des systèmes en vue d’accroître
leur fiabilité, mais également mieux prédire le niveau de fiabilité des composants et des systèmes. Ce consortium
spécialisé dans la fiabilité des systèmes et des composants réunit plusieurs briques technologiques et s’appuie,
comme le détaille le schéma ci-contre, six laboratoires.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 56

dossier automobile
Entretien
L’automobile reprend des couleurs
L’automobile connaît unnouveau tournant en Europe. Après des années de crise, il semble que les
voyants se soient remis au vert. C’est du moins ce que constatent les éditeurs de logiciels de simulation
numérique, à commencer par MSC Software, lequel est fortement et historiquement impliqué auprès
des constructeurs et de leurs équipementiers.
Essais &Simulations
Malgré la crisequi afrappé l’automobile
ces dernières années, ce secteur
est-il encore important pour vous ?
Antoine Langlois*
Oui. L’automobile représente un
bon tiers de notre activité de solutions
logicielles et de services, tout
comme l’aéronautique. Certes, il y
aencore quelques années, le marché
était devenu très difficile ;mais
aujourd’hui, l’activité reprend significativement,
en particulier depuis le
début de l’année. On assiste à une
reprise au niveau européen, parallèlement
à l’Allemagne qui marche
toujours très fort. Plus précisément,
en qui nous concerne, depuis 2014,
l’activité reprend très bien chez nos
constructeurs nationaux, Renault
et PSA, mais également chez les
équipementiers et certains soustraitants.
Historiquement, chez MSC
Software,que représente
l’automobile ?
Nous travaillons depuis de nombreuses
années avec les grands donneurs
d’ordres du secteur ainsi que leurs
sous-traitants ;nous sommes d’ailleurs
en mesure d’affirmer que 100 %d’entre
eux utilisent au moins une solution développée
par MSC Software. À titre
d’exemple, la solution MSC Nastran
se présente comme une référence en
termes de calcul de structure chez les
constructeurs. De plus, nous avons fait
l’acquisition au fil des années de solutions
complémentaires comme Actran
pour la partie acoustique, afindecouvrir
les besoins de chacun de nos clients.
Àquelles grandes problématiques
sontaujourd’hui confrontés
les industriels de l’automobile ?
Parmi les grands défis de l’automobile
figure la réduction du poids. Il
ne faut pas oublier que l’objectif final
d’un constructeur – ou de tout industriel
dans les transports – c’est la diminution
de la consommation. De là,
il faut agir sur la structure mécanique
et travailler sur les caractéristiques et
les comportements dynamiques et statiques
de la caisse. Notre solution MSC
Nastran permet d’étudier l’utilisation
de nouveaux matériaux ainsi que leurs
propriétésdefaçon à réduire les épaisseurs
par exemple, tout en prenant
en compte l’ensemble de la structure
comme les éléments mécano-soudés.
De même, l’arrivée denouveaux matériaux
tels que les composites complexes
ou chargés implique d’autres
défisentermes de comportement ;des
solutions telles que Digimat (de MSC
X-Tream) permet de résoudre ces problèmes
nouveaux. Quant à la solution
Adams, elle permet de valider par la simulation
le comportement dynamique
du véhicule et sa liaison au sol.
Adams Car Differential full vehicle
Digimat Multicomposite car – circles
MSC Actran Acoustic pressure ventilation duct
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 57

dossier automobile
Dans le domaine de l’acoustique aussi les constructeurs se
trouvent confrontés à de nouvelles problématiques, à commencer
par le bruit du moteur, que ce soit à l’intérieur ou à
l’extérieur du véhicule, mais aussi les bruits de portières ou
l’écoulement de l’air sur la carrosserie. L’idée n’est pas de ne
pas faire de bruit mais, dans une logique de « qualité perçue »,
de reproduire un son défini et parfaitement maîtrisé grâce à la
simulation numérique. La solution Actran de MSC permet également
d’étudier le niveau sonore pour le confort à l’intérieur
de l’habitacle en intégrant grâce à la simulation de nouveaux
matériaux dans le sol, les tapis, la planche de bord etc. afin
de mieux en contrôler le bruit. Il en est de même pour l’acoustique
externe liée à l’écoulement ou aux formes et l’aérodynamique
ou encore le bruit généré à cause des rétroviseurs.
Par ailleurs, l’arrivée sur le marché des véhicules électriques
et hybrides présente certains dangers en raison de l’absence
de bruit (ou du moins en présence d’un bruit peu familier pour
le conducteur et les piétons) ;les constructeurs et les équipementiers
travaillent donc aussi sur de nouveaux sons.
Technologies
Conception
de radars fMCW
pour des applications
de sécurité active
MSC Nastran :Stresses Torsional Load on Body In White
Et au niveau de la gestion des données
de simulation ;que propose MSC ?
Assurer la traçabilité de volumes de plus enplus importants de
données présente des contraintes fortespourles utilisateursde
solutions desimulation, en particulier pour être certain que les
données et les résultats sont bien connectés à la CAO, et en
permanence. Demême, pour la gestion des données, ilest essentiel
d’adopterdes solutions dédiées ;unlogicieldePLM n’est
pas adapté. Notre solution SimManager permet d’automatiser
les processus etdemettre en placedes méthodologies trèsdétaillées
afin derécupérer automatiquement le fichier CAO, faire
le maillage, gérerles outils et ainsi augmenter de façon drastique
le nombre de simulations pour un même nombre d’utilisateurs.
*Antoine Langlois est en charge de l’équipe technique chez
MSC Software France
Propos recueillis par Olivier Guillon
Les constructeurs automobiles, les fournisseurs
en électronique automobile et les universités
cherchent à développer de nouveaux systèmes
électroniques pour les systèmes ADAS (Advanced
Driver Assistance System, système d’aide
à la conduite).Les radars FMCW (Frequency-modulated
continuous waveform, radars à ondes
continues modulées en fréquence) répondent
aux exigences des systèmes de sécurité active
automobile en raison de leurs mesures précises
à courte portée, leur faible sensibilité aux échos
parasites et leur intégration facile. Dans l’industrie
automobile, les radars FMCW sont trèslargement
utilisés comme composant des systèmes ADAS.
Dans la suite nous présentons une chaîne d’outils unique
pour la modélisation et la simulation d’un système radar
FMCW 77 GHz complet, et notamment la génération de
formes d’ondes, la caractérisation de l’antenne, les interférences
et le bruit du canal, ainsi que les algorithmes de
traitement de signal numérique (DSP) pour la détermination
de la distance et de la vitesse. La simulation et la modélisation
de dégradations RF, telles que le bruit, la non-linéarité
et les dépendances à la fréquence, nous permettent de
tester le comportement de composants standards décrits par
des paramètres de fiches techniques. Ces opérations nous
fournissent des informations concernant les performances
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 58

dossier automobile
atteignables dans une configuration de
composants spécifique, ainsi que sur
les coûts associés. Les radars FMCW
deviennent de plus en plus populaires,
tout particulièrement dans les applications
automobiles telles que la régulation
adaptative de la vitesse (ACC).
L’émetteur-récepteur d’un système
FMCW transmet un balayage haute
fréquence large bande. Le signal émis
atteint la cible et est réfléchi vers les
récepteurs avec un temps de retard et
un décalage de sa fréquence qui dépend
de la distance avec la cible et de
la vitesse relative.
En associant les signaux émis et reçus,
le temps de retard correspond à
une différence de fréquence qui génère
une fréquence de battement. Ceci
permet d’estimer de manière très précise
et fiable la distance à la cible [1].
Souvent, plusieurs antennes sont utilisées
pour la formation de faisceaux et
le traitement spatial afin derendre la
détection plus fiable ou dans le but de
créer un système directionnel, comme
décrit dans la figure 1.
Figure 1. Structure
d’un système radar FMCW
Lors de la conception, de la modélisation
et de la simulation d’un radar
FMCW, le concepteur ne doit pas
seulement prendre en compte le comportement
nominal. Après avoir utilisé
l’équation du radar afin dedéterminer
les paramètres de conception fondamentaux,
le concepteur doit analyser
l’impact des imperfections provenant
du circuit frontal RF.Lanon-linéarité,le
bruit, la sélectivité en fréquence et les
inadéquations entre les composants
fonctionnant sur une bande passante
très large réduisent la plage dynamique
réelle du signal détectable.
En modélisant avec précision le circuit
frontal RF, les concepteurs peuvent
effectuer des compromis de complexité
entre l’architecture matérielle et les
algorithmes de traitement numérique
du signal. Ils peuvent par ailleurs déterminer
si les précédentes implémentations
peuvent être utilisées pour
reconfigurer le radar suivant des spécifications
techniques plus poussées,
ou bien si les composants standard
peuvent être utilisés directement pour
l’implémentation ducircuit frontal RF.
détermination de la forme
d’onde fMCW
Lors de la conception d’un nouveau
système radar, nous devons d’abord
déterminer les paramètres du balayage
en fréquence triangulaire de
façon à obtenir la résolution souhaitée
avec la bande passante spécifiée.
Nous considérons ici un radar automobile
longue portée utilisé pour le
régulateur de vitesse automatique qui
occupe généralement la bande autour
de 77 GHz [2, 3].
Comme indiqué sur la figure 2, le signal
reçu est une copie atténuée et
retardée dusignal émis où le retard Δt
est lié à la distance de la cible. Étant
donné que le signal balaie toujours
une bande de fréquence, la différence
de fréquence fb, appelée communément
fréquence de battement, entre
le signal émis et le signal reçu est toujours
constante lors du balayage. Le
balayage étant linéaire, il est possible
de dériver le retard par rapport à la fréquence
de battement, puis la distance
de la cible par rapport au retard.
Figure 2. Formes d’ondes
des signaux émis et reçus
Grâce aux fonctionnalités de Matlab
et de Phased Array System Toolbox,
nous pouvons facilement déterminer
les paramètres fondamentaux de
forme d’onde pour un radar fonctionnant
à 77 GHz, notamment la bande
passante et la pente de balayage, la
fréquence de battement maximale et la
fréquence d’échantillonnagebaséesur
la résolution en distance et la vitesse
maximale définies par l’utilisateur,
comme indiqué sur la figure 3.
Figure 3. Détermination
des paramètres du balayage
en fréquence FMCW
Modélisation des composants,
bruit et non-linéaritérf
Une fois les paramètres du balayage
de fréquences déterminés, nous pouvons
passer à la modélisation de
l’émetteur-récepteur du système radar.
Le circuit frontal RF du système radar
comprend l’émetteur,lerécepteur et l’antenne.
Ces modèles sont fournis dans la
Toolbox.Nous paramétrons ces modèles
avec les valeurs souhaitées, comme le
bruit de phaseetlebruit thermique. Nous
pouvons également modéliser l’émetteur
et le récepteur à l’aide de composants RF
fournis dans Simulink en utilisant SimRF
pour modéliser les effets du bruit, dela
non-linéarité et de la sélection de fréquence
au niveau des composants. La
figure 4montre comment nous avons
modélisé le circuit frontal RF en utilisant
des blocs SimRF. Cette bibliothèque
fournit un solveur circuit enveloppe pour
simulerrapidement les systèmes et composants
RF, tels que les amplificateurs,
les mélangeursetles paramètres S.
Figure 4. Éléments RF modélisés
dans Simulink en utilisant les blocs
circuit enveloppe SimRF
Nous pouvons décrire en détail l’architecture
de l’émetteur-récepteur et utiliser
les paramètres de fiche technique
pour chacun des éléments du circuit
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 59

dossier automobile
frontal RF. Voici l’exemple d’un mélangeur
I/Q à conversion directe dont
la modélisation est illustrée dans la figure
5. Cet élément démodule le signal
reçu, en le multipliant avec la forme
d’onde émise à l’origine.
Figure 5. Structure du mélangeur
I/Q à conversion directe
Les paramètres des deux multiplicateurs
utilisésdans le mélangeur I/Q ont
été configurés directement dans les
blocs ou en utilisant des variables du
workspace.
Avec cette structure, il est facile d’essayer
différentes configurations et explorer
des espaces de conception en
utilisant divers paramètres de fiche
technique pour la simulation de composants
standard.
Simulation du système complet
Une fois le paramétrage de tous les
composants du système radar correctement
effectué, nous pouvons effectuer
une simulation afin de tester le
bon fonctionnement du système dans
plusieurs conditions detest.
Pendant cette simulation, le modèle
fournit non seulement des valeurs
estimées de la vitesse relative et de
la distance de l’objet, mais il permet
également de visualiser le spectre des
signaux émis et reçus, comme illustré
figure 6.
Une première simulation effectuée
avec des conditions idéales (absence
de bruit et de distorsion) montre que
la vitesse et la position peuvent être
détectées avec précision pour toutes
les cibles utilisées. Cette simulation
valide l’environnement de test et les
algorithmes DSP. Pour les simulations
suivantes avec ajout de bruit et de
non-linéarité de l’émetteur-récepteur,
le radar dévie de son comportement
idéal et ne peut pas détecter les voitures
à une distance trop importante.
Après augmentation de l’isolement du
mélangeur et du gain de l’amplificateur
de puissance, le système radar étend sa
portée dedétection et la simulation réalise
de nouveau des estimations précises
de la vitessedelacible et de sa distance.
Il est nécessaire de définir précisément
le gain des différentes étapes pour que
le récepteur ne sature pas. Avec ce
modèle, nous avons pu procéder à plusieurs
simulations en définissant plusieurs
jeux de paramètres. Nous avons
également pu sélectionner les composants
appropriés pour le radar et vérifier
leur impact sur ses performances.
Dans cet article, nous avons abordé la
modélisation et la simulation d’un système
radar FMCW complet destiné à
Figure 6. Spectre des signaux émis et reçus
références
des applications de sécurité active automobile
en utilisant une chaîne d’outils
basée sur Matlab. Le workflow proposé
nous permet de simuler les composants
RF au sein d’un modèle complet
au niveau système, et notamment les
algorithmes de traitement du signal
numérique. Cette approche réduit à la
fois le temps nécessaire au développement
du radar et la complexité des
tests système, ce qui réduit le coût du
cycle de développement.
>> Pour en savoir plus, consultez la
page dédiée à Phased Array System
Toolbox, accessible à l’adresse fr.
mathworks.com/products/phased-array.
Précisions sur les auteurs de cetarticle
John Zhao est chef de produit chez MathWorks.
John Zhao, Giorgia Zucchelli
et Marco Roggero (Mathworks)
Marco Roggero est ingénieur d’applications chez MathWorks GmbH.
Giorgia Zucchelli est directrice du marketing technique chez MathWorks.
1. Design and Verify RF Transceivers for Radar Systems. Giorgia Zucchelli,
MathWorks.mathworks.com/videos/design-and-verify-rf-transceivers-forradar-systems-81990.html.
2. Automotive Adaptive Cruise Control Using FMCW Technology.mathworks.
com/help/phased/examples/automotive-adaptive-cruise-control-using-fmcw-technology.html.
3. Karnfelt, C., et al. 77 GHz ACC Radar Simulation Platform, IEEE International
Conferences on Intelligent Transport Systems Telecommunications
(ITST), 2009.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 60

Vie de l’aste
Événements
L’actualitédevotre association
Assemblée générale et conseil
d’administration de l’ASTE
Lors de la dernière AG annuelle de
l’ASTE qui s’est tenue le 11 juin 2015
à Vélizy-Villacoublay, trois nouveaux
administrateurs ont été élus au conseil
d’administration : M. Yohann Mesmin
de Siemens France, M. Paul-Éric
Dupuis d’Intespace et M. Bertrand Canaple
de Valutec.
Les rapports moral et financier présentés
par le bureau sortant ont été approuvés
à l’unanimité.
L’assemblée générale a été suivie
d’un conseil d’administration au
cours duquel le bureau de l’ASTE a
été élu. M. Joseph Merlet (président),
M. Jean-Paul Prulhière (Secrétaire)
et M. Bernard Colomiès (trésorier) ont
été prolongés dans leurs fonctions.
M. Paul-Éric Dupuis arejoint le bureau
en tant que vice-président et M. Henri
Grzeskowiak a été élu au poste de secrétaire
adjoint.
Au programme
Journée «Maitriser l’environnement
climatique sur voséquipements »
ASTE, le ministère de la Défense et la DGA vous proposent
de participer à une journée thématique intitulée « Maitriser
l’environnement climatique sur vos équipements », lejeudi
19 novembre 2015 sur le site de la DGA/MI qui nous fait
l’honneur de nous recevoir à Bruz, près deRennes (Ille-et-
Vilaine).
09h30-10h00 :Café d’accueil
10h00-10h05 :Introduction par le directeur du Centre de Bruz
10h05-10h10 : Présentation de l’ASTE par son président
Monsieur Joseph Merlet
10h10-10h40 : « Defense &Aeronautics application examples
of test equipment according to MIL STD 810 G »
-ANGELANTONI TEST TECHNOLOGIES :Ing. Fabrizio
Rinalducci (Aerospace Products Application Engineer) et
Ing. Paolo Santilli (Sales Manager)
10h40-11h10 : « Le suivi et la traçabilité métrologique des
enceintes climatiques » -METROSITE -M.Marchal
11h10-11h20 :Pause café
11h20-11h50 : « Détermination statistique de profils de température
en vieillissement thermochimique » -MBDA -Patrice
Raipin Parvedy
11h50-12h20 : « Modélisation thermodynamique d’abris de
stockage » -DGA MI -Bénédicte Baque
12h20-12h50 : « Incertitudes et aides à la décision associées
à une duréed’emploi sécuritaire (aspects thermiques, fiabilité
et vieillissement » -DGA MI -Thierry Marot
12h50-14h00 :Déjeuner
14h00-16h00 :Visite du Site de Bruz :Moyens de l’environnement
&Mesures in Situ – Moyens “VIP” du site
16h00 :Conclusion
1/ .-,,+*)",975.3-/0+('/.)/&)",/-%#+!)",#+( +8!+,&(6
#+('/05/'+",(+&#+( &+.3/'.'+/(9+#7+/4',)//+2+/&
!/GE,G/+ )@.;EAE FC*541( D
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0G+ A2' -/%-AE%; ")E %/'EA )-'+9+'; D
• A*V .-M(Y-$(&Y*V TS*VV-&V1 .*V N?Q&0*#*'$&*YV1
.*V ,(',*0$*QYV *$&'$NLY-$*QYV T*V=V$

Formation
Associationrégiepar la loide1901
N° de formation11788221478
Association pour ledéveloppement
des SciencesetTechniquesdel’Environnement
PROGRAMME 2015/2016
THEMES
LIEU
DUREE
EN JOUR
PRIXHT
DATES
Mesureetanalyses desphénomènes vibratoires -niveau1
IUT DU
LIMOUSIN
2ou3 1120 ou 1530€ septembre2016
Mesure et analyses desphénomènes vibratoires -niveau2 4 1840€ septembre2016
Mécanique vibratoire:application au domaine industriel
Chocs mécaniques : mesures,spécifications, essais
et analyses de risques
Principesdebase et caractérisation des signaux
INTESPACE-31
SOPEMEA-78
4
3
SOPEMEA (78) 3
IUT DU
LIMOUSIN
1800€
1530€
1 500 €
1530€
13-15 octobre2015
7-10 juin 2016
3-5novembre2015
22-24 mars 2016
3,5 1650 € 23-26 mai2016
Traitement du signal avancé des signauxvibratoires SOPEMEA (78) 3 1530€ 13-15 sept2016
Pilotage desgénérateurs de vibrations :
principes utilisésetapplications
SOPEMEA (78) 4 1800€ 23-26 novembre 2015
Analysemodale expérimentaleetinitiation
auxcalculs de structureetessais
Acoustique : principes de base, mesures
et application auxessaisindustriels
Climatique : principesdebase
et mesure desphénomènes thermiques
INTESPACE 4
1800€
1840 €
26-29octobre2015
7-10 juin 2016
INTESPACE 4 1800€ 24-27 novembre 2015
IUT DU
LIMOUSIN
3 1500 € 17-19novembre2015
Climatique:application au domaineindustriel INTESPACE 4 1800€ 8-11 décembre2015
Sensibilisation à la compatibilité électromagnétique
Application à la priseencomptedelaCEM
dans le domaineindustriel
Personnalisation du produitasonenvironnement:
priseencomptedel'environnement dans un programme
industriel
Personnalisation du produitason environnement:
prise en comptedel’environnement mécanique
Utilisation desoutils de synthèse mécanique
pour la conceptionetlepré dimensionnement
des équipements
Personnalisation du produitason environnement:
prise en comptedel’environnement climatique
Personnalisation du produitason environnement:
prise en comptedel’environnement électromagnétique
Extensomètrie : collage de jauge,
analyse desrésultats et de leur qualité
Concevoir, réaliser,exploiterune campagne
de mesures
Bonne pratique de mesures
Conceptionetvalidation de la fiabilité
Dimensionnementdes essais pour la validation
de la conceptiondes produits
IUT DU
LIMOUSIN
4 1840€ 30 mai-3juin2016
INTESPACE 3 1500€ 7-9octobre 2015
SOPEMEA (78)
EMITECH
VERSAILLES
2 1120€ 20-21 septembre2016
3 1500€ 20-22 octobre2015
3 1500 € 17-19novembre2015
3 1530€ 20-22 septembre2016
3 1530€ 5-7avril 2016
SOPEMEA (78) 3 1800 € 17-19 novembre 2015
SOPEMEA (78) 2 1100€ 2-3décembre2015
IUT DU
LIMOUSIN
2 1120 € 30-31mars2016
SOPEMEA (78) 3 1530 € 31 mai – 2juin2016
Fiabilité,déverminage,essais (accélérés, aggravés) SOPEMEA (78) 2 1120€ 27-28 septembre2016
Accroissementdelafiabilité
parles méthodes HALT &HASS
Caractérisation métrologique NOUVEAU
des systèmes de mesure et essais
EMITECH(78) 1 870 € 9juin2016
SOPEMEA (78) 2
1100 €
1120€
15-16 octobre2015
6-7avril2016
CONTACT :Patrycja PERRIN -Tél. 01 61 38 96 32 -info@aste.asso.fr
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 62

agenda
Evénements, colloques, séminaires àvenir...
Septembre
> Congrès international
de métrologie
Le 17 e CIM réunira tous les acteurs
du monde de la mesure :utilisateurs
industriels de moyens de mesure, experts
techniques, laboratoires publics
et privés, fabricants et prestataires. Ce
Congrès présente les évolutions des
techniques de mesure, les avancées
R&D et leurs implications pour l’industrie.
Il montre également comment
la mesure améliore, au quotidien, les
processus industriels et la maîtrise des
risques. Les six tables rondes industrielles
porteront sur Les bonnes pratiques
en santé, laTransition énergétique,
L’analyse sensorielle au service
de la métrologie, l’Externalisation de la
fonction métrologie, l’Agroalimentaire
et la Mesure et maîtrise des risques
avec l’approche ISO 9001.
À Paris Porte de Versailles
Du 21 au 24 septembre 2015
>> www.metrologie2015.com
> Enova Paris
Enova Paris ouvrira ses portes 22 au
24 septembre prochains à Paris Porte
de Versailles, dans le Hall 4. Il mettra
tout particulièrement en lumière les
avancées en matière de systèmes embarqués
etd’objets connectés. L’innovation
sera toujours sous les feux des
projecteurs avec la 5 e édition des trophées
de l’Innovation.Ceconcours valorisa
les initiatives et technologies les
plus innovantes des exposants autour
des catégories – Qualité/Sécurité, Productivité
et Technologie embarquée –
auxquelles se rajoute cette année,
Usage Objet connecté. De nouveau,
l’innovation Coup de cœur des visiteurs
sera aussi primée.
À Paris Porte de Versailles
Du 21 au 24 septembre 2015
>> www.enova-event.com
> Aérotek
Les 30 septembre et 1 er octobre prochains,
Orléans accueillera, parallèlement
aux salons Nukléa, Process Industries
Centre, Sipec et Ultrapropre,
un nouvel événement dédié à l’aéronautique
et spatial :lesalon Aérotek.
Cette première édition réunira une
trentaine exposants, fournisseurs et
industriels qualifiés et spécialisés et
reconnus dans leur secteur.
Au parc des expositions d’Orléans
Les 30 septembre et 1 er octobre 2015
>> www.aerotek.fr
Octobre
> Congrès Cetim-Nafems :
La simulation numérique
pour les mécaniciens
Senlis, le 2 juillet 2015. Le Cetim,
Institut technologique de mécanique
labellisé Carnot, et Nafems France organisent,
le 13 octobre 2015 à Saint-
Étienne, le premier congrès commun
sur la simulation numérique pour les
mécaniciens. Ce premier congrès se
donne pour objectif de promouvoir la
simulation numérique auprès des ETI
et des PMI de la mécanique.
Au Cetim, à Saint-Etienne (7, rue de la
Presse)
Le 13 octobre 2015
>> www.nafems.org
> ConférenceComsol 2015
La Conférence Européenne Comsol
aura lieu cette annéeausiège social de
Comsol France, au World Trade Center
de Grenoble, du 14 au 16 octobre
2015. Cette conférence propose des
dizaines de minicours dans tous les
domaines delaphysique, répartis sur
plusieurs jours, et permet de se former
à la version 5.1 du logiciel Comsol
Multiphysics. Elle permet aussi de
découvrir ce qui se fait dans d’autres
domaines que le sien, grâce aux
850 présentations utilisateurs prévues.
Pour connaître le programme des minicours,
les thèmes abordés par les
conférenciers, s’inscrire et planifier sa
venue, rendez-vous sur www.comsol.
fr/conference2015/grenoble.
À Grenoble
Du 14 au 16 octobre 2015
>> www.comsol.fr
Novembre
> Midest-MaintenanceExpo
Le numéro 1des salons de la soustraitance
se déroulera du 17 au 20 novembre
prochain à au parc des expositions
de Paris-Nord Villepinte. Cet
événement rassemblera sur près de
50 000 m 2 les fabricants, équipementiers
et assembleurs ainsi que les fournisseurs
de solutions en transformation
des métaux, plasturgie, électronique,
microtechniques et services à l’industrie.
Conjointement à ce salon se tiendra
Maintenance Expo.
Au parc des expositions de Paris-Nord
Villepinte
Du 17 au 20 novembre 2015
>> www.midest.com
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 63

Au sommaire
du prochain numéro
Index des annonceurs
ACTIDYN...............................11
AEROTEK .............................31
Dossier
Les matériaux composites à l’épreuve des essais et de la simulation
Mesures et méthodes de mesure
Contrôle en production :
Quelles technologies de mesure et logiciels choisir ?
Les équipements de mesure et capteurs dans les essais vibratoires
Essais et modélisation
Focus sur le secteur du nucléaire :
méthodes, moyens d’essais et simulation numérique
Le rôle de la simulation dès laconception et dans l’impression 3D
Sans oublier
Des avis d'experts ainsi que toutes les informations concernant la vie
de l'ASTE et du Gamac, les événements, les formations et les actualités
du marché de la mesure, des essais, de la modélisation et de la simulation.
ICA MOTION .........................27
IMPLEX .......... 2 e de couverture
CoNCEPTioN édiToriALE &réALiSATioN
MRJ
54, Boulevard Rodin -92130 Issy les Moulineaux
Tél. :0173793567
Fax. :0134296102
www.mrj-presse.fr
(la rédaction n’est pas responsable des documents qui lui sont
adressés, sauf demande express, ceux-ci ne sont pas retournés)
dirECTEur dE LA PubLiCATioN
Jérémie Roboh
rédACTioN
Olivier Guillon
(o.guillon@mrj-corp.fr)
Comitéderédaction :
Olivier Guillon (MRJ)
Commission Revue de l’ASTE : André Coquery (responsable -MBDA
France), Bernard Colomies (Sopemea), François Derkx (Ifsttar), Jean-
Claude Frölich, Henri Grzeskowiak (HG Consultant), Michel-Roger Moreau,
Joseph Merlet, Patrycja Perrin, Jean-Paul Prulhière (Metexo)
ontcollaboréàcenuméro:
David Delaux (Valeo), Marc Le Menn (Shom), Laurent Pacaud
(Shom), Marco Roggero (Mathworks), John Zhao (Mathworks),
Giorgia Zucchelli (Mathworks)
édiTioN
Maquette et couverture :
Nord Compo
Photo couverture :
Comsol -5.0 Acoustics sedan
PubLiCiTé
MRJ -Tél. 01 73 79 35 67
Patrick Barlier -p.barlier@mrj-corp.fr
diffuSioN ET AboNNEMENTS
abonnement@essais-simulations.com
www.essais-simulations.com
Abonnement 1an(4numéros) :58€
Prix au numéro :20€
Règlement par chèque bancaire à l’ordre de
MRJ
(DOM-TOM et étranger :nous consulter)
ASTE .....................................61
CIM........................................17
COMSOL........ 4 e de couverture
DB VIB.....................................2
DSPACE ................................30
ENOVA..................................29
ESI GROUP.............................5
FÉLIX INFORMATIQUE ........13
M+P INTERNATIONAL..........15
MESURES ET TESTS...............
........................ 3 e de couverture
MSC SOFTWARE ...................9
GEOMNIA..............................21
SYSTÈMES CLIMATIQUES
SERVICES (SCS)..................25
TEXYS.....................................7
Trimestriel -N°122
Septembre2015
Editeur :MRJ
SARL au capital de 50 000 euros
54, Boulevard Rodin -92130 Issy les Moulineaux
RCS Paris B491 495 743
TVAintracommunautaire :FR38491495743
N° ISSN :2103-8260
Dépôtlégal : à parution
Imprimeur :PAUKER HOLDING KFT
Toute reproduction partielle ou globale est soumise à
l’autorisation écrite préalable de MRJ.
Essais & Simulations • SEptEmbrE 2015 • pAGE 64

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Module
› Nonlinear Structural
Materials Module
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› Fatigue Module
› Multibody Dynamics
Module
› Acoustics Module
FLUID
› CFD Module
› Mixer Module
› Microfluidics Module
› Subsurface Flow Module
› Pipe Flow Module
› Molecular Flow Module
CHEMICAL
› Chemical Reaction
Engineering Module
› Batteries &Fuel Cells
Module
› Electrodeposition Module
› Corrosion Module
› Electrochemistry Module
MULTIPURPOSE
› Optimization Module
› Material Library
› Particle Tracing Module
INTERFACING
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› CAD Import Module
› Design Module
› ECAD Import Module
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