Essais & Simulations n°116

www.mesures-et-tests.com
Quels moyens d’essais pour les composites ?
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MESURES ET MÉTHODES DE MESURES
Dossier spécial
« Analyse Industrielle »
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ESSAIS ET MODÉLISATION
Simulation 3D – état de l’art
d’un marché en mutation
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N° 116 • MARS 2014 • TRIMESTRIEL • 20 €

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Edito
Faire de la France un référent
dans les essais composites
A
l’occasion du salon JEC Composites Show qui se déroulera du 11 au 15 mars prochain
à la Porte de Versailles, le comité de rédaction magazine Essais & Simulations
a décidé d’orienter ce nouveau numéro vers cette filière qui, sans être nouvelle, promet
un bel avenir. Le secteur qu’elle adresse en priorité (l’aéronautique et, dans une moindre
mesure, le spatial) n’a plus rien à prouver dans le domaine des moyens d’essais et de production
(même si d’importants efforts en termes de R&D restent encore à fournir). Au printemps
dernier, lorsqu’Airbus avait présenté son dernier-né A350, il n’avait pas seulement montré un
appareil dernier cri ou un « simple » concentré des technologies de pointe. L’avionneur avait
aussi réussi à passer le cap des fameux « 50% de composites » utilisés pour la conception de
l’appareil.
Outre l’aéronautique, d’autres secteurs de l’industrie se montrent particulièrement intéressés
par les matériaux composites. Le nautisme, le naval, l’éolien, l’automobile et une multitude de
produits de grande consommation intègrent – et intègreront – de plus en plus de composites.
Mais les problématiques et les défis sont nombreux et concernent, notamment pour l’automobile
qui représente évidemment un enjeu colossal pour toute la filière, l’assemblage des multi-matériaux,
le coût des matières sans oublier les processus de transformation.
Dans le domaine des essais et de la simulation, l’assemblage multi-matériaux mais aussi les
techniques d’industrialisation visent à réduire à la fois les coûts et les délais de production, et
font l’objet de nombreux projets de recherche à la fois nationaux, européens et mondiaux. Et
si le Japon reste maître en matière d’industrie et de production de matériaux composites, les
activités de recherche et d’essais, impulsées notamment par l’aéronautique, font l’objet de
beaucoup d’attention en France. Il faut dire – sans chauvinisme particulier – que la France
dispose sur ses terres de nombreux atouts, et pas seulement dans la région de Toulouse.
Essais & Simulations a choisi de mettre le doigt sur Les Pays de la Loire, une région plus
discrète en termes d’image mais toute aussi performante dans la recherche et l’innovation.
Animée par le pôle EMC2, toute la filière des matériaux – composites ou non – y trouve son
compte avec une plateforme d’innovation importante (l’IRT Jules Verne) et le Technocampus,
sans oublier les secteurs aéronautique et naval présents sur le terrain avec de grands donneurs
d’ordres et leurs nombreux sous-traitants. De quoi impulser une nouvelle dynamique
pour la région et peser de tout son poids dans la compétitivité du pays.
Olivier Guillon
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 1

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Définition du besoin - Configuration du système - Formation
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 2

Sommaire
Actualités
Entreprises & Marché
Comsol renforcesa présence en Chine ..........................…4
Faciliter le contrôle lors des essais .....................................4
NIDays 2014 fait le plein .......................................................5
Révéler les déformations à la surface de matériaux ............5
Produits & Technologies
L'Institut de mécatronique UTC-Cetim
inaugure une plateforme hydraulique ...............................6
Quand l’Arpro s’associe au spécialiste de la glisse ..........8
Dossier
ESSAIS COMPOSITES
PRÉFACE : Les Pays de la Loire,
berceau des composites intelligents ......................44
Groupe « Matériaux et Structures Composites »
Arts et Métiers ParisTech Campus d’Angers .........45
Europe technologies et les composites ................47
IRT Jules Verne : un levier
pour la ré-industrialisation de la France ................51
Ça bouge dans les composites ............................52
Mesures et Méthodes de mesure
27e Edition du Salon des Solutions
en Analyse Industrielle ..........................................10
Experiments and numerical simulation
of TGV disc brake squeal ........................................15
Recherches en matériaux composites intelligents
à l’Ifsttar - exemples de projets phares ..................55
R&D d’ALSTOM dans le domaine des composites
pour les EMR .......................................................59
Essais et Modélisations
Microwave & RFs’installe au Cnit en mars prochain ..22
L'essor du VE ne passera que par l'adoption
de référentiels communs .......................................24
L’enjeu de la recharge des véhicules électriques :
Les certifications ZE Ready & EV Ready ................27
Question de prise ..................................................30
Simulation 3D :état de l’art d’un domaine
en forte mutation ...................................................32
Des Essais Insolites
Vie de l’ASTE
Conseil d’administration de l’ASTE .............................61
Journée technique ASTE au LAAS-CNRS .................62
Outils
Programme des formations .....................................63
Répertoires des annonceurs .....................................64
Avis à la famille du défunt :
personnalisez sa pierre tombale ! ............................40
L'interview
Les Pays de la Loire, le terreau français
de l’industrie des matériaux composites ...................42
Essais & Simulations est la revue partenaire exclusive
de l’ASTE (Association pour le développement
des sciences et techniques de l’environnement).
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 3

Actualités
Entreprise et Marché
Agenda
des prochains événements
Industrie Paris 2014, la plus
grande usine en fonctionnement
Le coup d’envoi d’Industrie Paris 2014
est donné ! Le salon des technologies
de production revient dans la capitale
du 31 mars au 4 avril 2014, à Paris
Nord Villepinte, et prévoit de rassembler
plus de 25 000 visiteurs professionnels.
Sur 70 000 m 2 d’exposition,
cette édition accueillera un millier
d’exposants dans neuf secteurs industriels
complémentaires au service
de la performance industrielle. Tous
les deux ans, Industrie Paris apporte
aux entreprises des solutions technologiques
accompagnées de temps
forts pour accroître leur compétitivité
et leur productivité.
Une nouvelle dimension pour JEC
Europe 2014
35 secteurs représentés et +8% de
surface sur deux étages pour le plus
grand salon mondial de l’industrie des
composites, à Paris, Porte de Versailles
du 11 au 13 mars 2014. Du
fait d’une forte demande autour des
composites et des nouvelles applications
qui apparaissent, le Groupe JEC
réaffirme son positionnement et repense
l’événement qui occupera cette
année 54 400m 2 dans deux nouveaux
halls du Pavillon 7. « Nous avons multiplié
le périmètre de JEC par six en
quinze ans et réinvestissons la totalité
des bénéfices sur de nouveaux programmes
pour les professionnels et
les utilisateurs », précise Frédérique
Mutel, PDG du Groupe JEC.
Laval Virtual prend du poids
La prochaine édition de Laval Virtual
se tiendra du 9 au 13 avril 2014.
Grâce à une forte croissance de 20%
d'exposants en 2013, Laval Virtual
s'agrandit en 2014 avec une extension
de 1 000m² dont 300m² consacrés à
l'exposition. Depuis près de quinze
ans, Laval Virtual est devenu un salon
leader en Europe de l’innovation et
des nouvelles technologies. Laval Virtual
regroupe des participants venus
du monde entier pour ces Rencontres
Internationales des Technologies et
des Usages du Virtuel. L’événement
rassemble les acteurs de la réalité virtuelle
dans son ensemble mais également
la réalité augmentée, la 3D
interactive, la robotique, l’Internet des
objets et toutes les technologies innovantes
et convergentes.
Stratégie
Comsol renforce
sa présence en Chine
Comsol ouvre des bureaux à Shanghai et Beijing, et traduit son
site Web en chinois afin d’accompagner le développement et la
croissance du marché de son logiciel de simulation multiphysique
en Chine.
Description du produit Comsol Multiphysics en
chinois sur www.cn.comsol.com/products
Comsol anonce la naissance d’une
filiale en Chine, Comsol Co, avec
d’emblée l’ouverture de deux bureaux
à Sanghai et Beijing. Ces derniers
confortent une présence forte
de Comsol sur place, tant sur le plan
commercial, que sur le plan des services
aux utilisateurs, par le biais du
support technique.
Le développement de Comsol sur le
Acquisition de données
Faciliter le contrôle
lors des essais
marché chinois est une réponse à la
demande croissante de son logiciel
de simulation Comsol Multiphysics,
par les différentes industries de haute
technologie et la communauté scientifique.
« Shanghai et Beijing ont été choisis
pour les nouveaux bureaux du fait
de leur importance dans les secteurs
technologiques et de la présence
d’une communauté d’experts, à
même de soutenir les activités de nos
utilisateurs et clients, explique Lei
Chen, directeur général de Comsol
Co. Ces deux bureaux disposent dès
à présent d’une équipe étoffée d’ingénieurs
d’application, qui proposent
des services de haute qualité aux utilisateurs
de Comsol Multiphysics en
Chine. »
HBM vient d’annoncer de nouveaux outils LabVIEW VI (Virtual
Instruments) pour faciliter le contrôle de pièces mécaniques réalisé
lors d'essais avec les systèmes d’acquisition de données
haute précision HBM, par exemple avec la gamme QuantumX.
Flux de données lors d'un essai système (fonctionnement,
environnement, fatigue) réalisé
avec LabVIEW et QuantumX
Lors d'essais systèmes, une acquisition
de mesure de haute précision est
aussi importante que le contrôle de la
pièce. Pour les bancs d'essai de petite
et moyenne taille, tels que ceux utilisés
pour les tester les sièges d’automobile
ou les systèmes de fermeture,
il est crucial de trouver une solution
de mesure complète tout aussi compacte
que flexible. L’idéal est d’avoir
une seule famille d'appareils.
Associés au pilote LabVIEW de HBM,
les nouveaux outils VI développés par
HBM permettent dès à présent de tirer
profit de tous les avantages de l'acquisition
de données QuantumX avec
une intégration totale dans LabVIEW.
La sortie de signaux analogiques ou
périodiques, aux choix, est possible
tout comme celle de diverses valeurs
analogiques ou de signaux d'entrée
mis à l'échelle.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 4

Compte rendu
NIDays 2014 fait le plein
La dix-septième édition française de NIDays qui a eu lieu au
Cnit de Paris La Défense, le 11 février dernier, a attiré plus de
1 100 visiteurs. A noter la participation exceptionnelle cette
année de Joël de Rosnay, prospectiviste de renom, venu exposer,
en conférence plénière, les enjeux et défis de la civilisation
du numérique.
Votre partenaire
pour la CONCEPTION
sur mesure de vos systèmes
électroniques
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radiofréquences, à l’aéronautique
et la défense, à l’automobile et le
au ferroviaire, à l'enseignement,
à l’énergie, à la recherche... Ces
conférences ont fait l’objet de
nombreuses présentations d'applications
développées dans des domaines
très variés.
Enfin, une vingtaine de sessions
de travaux pratiques étaient notamment
consacrées à la programmation
graphique LabVIEW,
au test et à la validation temps
réel, à l’acquisition de données,
à la conception de systèmes de
contrôle/commande et embarqués,
à la radio logicielle, au dépouillement
de données, aux systèmes
embarqués pour l’enseignement,
ou encore au test automatique PXI.
Comme pour les éditions précédentes,
ce rendez-vous annuel
des ingénieurs, scientifiques et enseignants
s’articulait autour d’une
exposition permanente doublée de
conférences et de cours organisés
en parallèle. L’exposition abritait
soixante-huit stands de produits
et solutions complémentaires proposés
par les partenaires de NI, et
incluait trois pôles dédiés respectivement
à l’enseignement, aux capteurs
et à la vision/robotique.
Une cinquantaine de conférences
plénières et thématiques étaient
dédiées aux techniques de développement,
à la surveillance et au
contrôle embarqué, à l’instrumentation
et au test automatique, à l'acquisition
de données, aux mesures
par capteurs, à l’industrie 4.0, aux
??
Pôle simulations
électromagnétiques
Conception d’antennes
Analyse d’intégrité de signal
sur carte complexe
Simulations électromagnétiques
de circuits
Développements radiofréquences
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Solution logicielle
Révéler les déformations
à la surface de matériaux
Le fabricant de machines d’essais de
matériaux Instron présentera sur le
salon JEC DIC Replay, son nouveau
logiciel de corrélation d’image (DIC).
Cette combinaison de matériel et de
logiciel est conçue pour détecter visuellement
les déformations et les
déplacements sur une zone définie
à la surface d’éprouvettes ou de
produits finis soumis à des charges
statiques. Les déformations peuvent
être visualisées en temps réel sur un
écran et peuvent donc être suivies
tout au long de l’essai.
L’image et les données d’étalonnage
sont fournies par l’extensomètre vidéo
avancé d’Instron (AVE). Le logiciel
de corrélation d’image permet
la visualisation et l’enregistrement
des données à une fréquence variable
pouvant aller jusqu’à 50 Hz,
sous la forme d’images individuelles,
pour une analyse poussée en mode
post-essai. Ce logiciel fonctionne
indépendamment des autres programmes
utilisés lors de l’essai mécanique
et son interface est similaire
à celle du logiciel d’essais statiques
Bluehill d’Instron, le rendant ainsi
très intuitif et facile à utiliser.
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Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 5
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Actualités
Produits et Technologies
Reportage
L'Institut de mécatronique UTC-Cetim inaugure
une plateforme hydraulique
Le 24 janvier dernier, la nouvelle plateforme hydraulique de l’Institut de mécatronique UTC-Cetim a été
inaugurée à l’Université de technologie de Compiègne. Soutenue par la Région Picardie, cette plateforme
est destinée aux équipements de faible puissance et dédiés à l’énergétique et à la modélisation,
aux vibrations et aux pulsations, ainsi qu'à la pédagogie par la pratique.
Quarante, c’est le nombre d’années de
collaboration entre le Centre technique
des industries mécaniques et l’UTC de
Compiègne. Il faut dire que les deux
structures avaient tout pour travailler
ensemble. Situées à peine à trente minutes
de route l’une de l’autre, les entités
picardes ont vu le jour sur le territoire
à deux ans d’intervalle. Bien que
créé en 1965, l’institut technologique
de mécanique (Cetim) s’est installé à
Senlis (Oise) en 1971. L’UTC a quant
à elle été créée en 1973, et collabore
de façon constante et soutenue avec
le Cetim, tant sur le plan pédagogique
que sur le plan de la recherche partenariale.
Cette collaboration est facilitée
par la proximité géographique des
deux institutions. Désormais, celle-ci
est incarnée par l’Institut de mécatronique.
Recherche, mise en pratique, développement
et pédagogie sont les raisons
d’être de cette nouvelle plateforme hydraulique
de l’Institut de mécatronique.
Fruit de la réflexion menée conjointement
entre le Cetim (Institut technologique
de mécanique), l’UTC, les industriels
des transmissions hydrauliques
et de leur Syndicat Artema, l’Institut de
mécatronique concrétise en effet une
vision commune autour, à la fois, d’un
centre de formation des ingénieurs de
demain dont la mécanique a besoin,
d’un lieu de recherche appliquée et
d’un espace commun de développement
de solutions.
D’importants moyens d’essais…
La nouvelle plateforme comprend trois
bancs d’essai destinés aux équipements
de faible puissance : le banc
« Energétique et modélisation » comprend
une machine tournante avec
contrôle de vitesse. Il est destiné à tester
les équipements et à réaliser des
manipulations à l’identique. Le banc
« Vibration et pulsation », réalisé en
partenariat avec Poclain Hydraulics et
le Cetim avec financement de l’Ademe,
vise à réduire les émissions sonores
des transmissions hydrauliques (projet
BESTH). Enfin, le troisième banc
« Pédagogie par la pratique » reprend
le principe d’une nacelle élévatrice intégrant
l’hydraulique « tout ou rien »,
l’hydraulique proportionnelle puis l’asservissement
avec réseau Canbus. Il
sera, entre autre, utilisé pour la formation
continue.
… et des projets significatifs
Le Cetim consacre un financement de
près de 8M€ à la recherche et développement
dans la mécatronique. Avec
six projets multipartenaires et trois
nouveaux projets rien qu’en 2013, la
mécatronique représente une activité
en pleine croissance, en particulier
autour de deux grands axes : la surveillance
en fonctionnement et la performance
énergétique.
Le pôle Mécatronique Transmissions
et capteurs intègre une importante
partie de simulation afin de pouvoir
travailler en virtuel sur tout un cycle
de développement et d’intégration de
capteur sur un système de commande
par exemple ; c’est le cas notamment
du projet CAPME’UP qui implique de
construire un modèle de nacelle élévatrice
sur laquelle on tente de faire de
la récupération d’énergie hydraulique.
À l’aide de modèles 2D et 3D issus
d’outils logiciels de l’éditeur LMS, on
simule les mouvements afin d’identifier
les pertes et orienter les efforts de
R&D pour améliorer les performances
énergétiques.
Un autre projet (Syrena) porte sur les
hélicoptères et plus précisément sur la
mesure de turbine. Ce projet consiste à
rendre les hélicoptères « intelligents »
en équipant leur de capteurs innovants
pour procéder à de la mesure de test,
de couple et de déplacement de façon
à mieux les surveiller et connaître les
paramètres de suivi critique.
Des essais d’endurance avec des
jauges de déformation sont également
en service pour mesurer les contraintes
sur plus de deux millions de cycles
dans le cadre d’un projet mené avec
EMC2 de développement d’une enveloppe
destinée à stocker l’énergie.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 6

Actualités
Produits et Technologies
Il s’agit d’une enveloppe de 10 litres
chargées de stocker les fluides à des
pressions variable pouvant atteindre
300 bars ; il concerne des applications
pour les engins mobiles bien sûr mais
aussi dans l’automobile.
Institut de mécatronique et création
d’une chaire d’enseignement
Créé en 2008, l’Institut de mécatronique
s’inscrit dans le cadre de l’évolution
des produits en mécanique en
termes de fonctions pilotées et de critères
d’efficacité (performance, rendement,
sûreté, propreté…). Trois axes
principaux constituent l’activité de
l’institut. D’une part, la formation aux
spécialités d’hydraulique et de mécatronique.
Le deuxième axe concerne
une activité conjointe de recherche
et développement, effectuée par une
équipe de haut niveau d’ingénieurs et
de chercheurs bénéficiant des compétences
scientifiques de l’UTC, de l’expertise
technique du Cetim. Enfin, une
troisième activité met en avant l’innovation
et tout particulièrement à travers
des actions et des programmes transfert
de technologie.
Sur les trois dernières années, l’Institut
de mécatronique a bénéficié de 5,5
millions d’euros dont 40% de financements
externes, notamment de la
région Picardie. Ce budget comprend
le fonctionnement de la chaire industrielle
hydraulique-mécatronique, le
financement des thèses et les investissements
dont la nouvelle plateforme
hydraulique. La création de la chaire
d’hydraulique a permis la formation de
quatre-vingts ingénieurs dans les spécialités
d’hydraulique et de mécatronique.
Pour accompagner cette chaire,
une plateforme hydraulique dédiée
aux faibles puissances a été créée en
2013.
La mécatronique, un enjeu pour
l’avenir
La mécatronique n’est pas une science
nouvelle. La création du syndicat Artema
par exemple illustre bien l’idée
d’associer les métiers de la mécanique
et l’électronique, mais aussi l’hydraulique,
ou encore les automatismes et
les logiciels est devenue primordiale.
D’autant que le marché s’offre tout à
fait au développement de la mécatronique,
comme en témoignent les
activités du Cetim, en forte augmentation
dans ce domaine. « L’industrie a
fait des composants mécaniques des
solutions hybrides, de plus en plus intelligentes,
intégrant un nombre croissants
d’information et de technologies
de communication », rappelle Philippe
Choderlos de Laclos, directeur général
du Cetim.
Olivier Guillon
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 7

Actualités
Produits et Technologies
Partenariat
Quand l’Arpro s’associe au spécialiste de la glisse
Arpro s’est associé à Salomon pour améliorer les performances de la nouvelle gamme X-Pro de l’équipementier.
Grâce à l’usage du matériau ultraléger de JSP, les chaussures de ski sont plus légères, plus
confortables, plus isolantes et épousent mieux la forme du pied ; un réel intérêt pour les skieurs mais
ce qui nous a encore plus intéressé, c’est le partenariat entre les deux industriels. Entretien avec un
spécialiste technique de la société JSP, l’inventeur de l’Arpro.
Présentez en quelques mots JSP et
plus particulièrement la technologie
Arpro.
JSP est le leader mondial dans la fabrication
d'une mousse expansée appelée
Arpro. Celle-ci est utilisée dans diverses
industries (automobile, biens de
consommation, sport) grâce à la polyvalence
de ses propriétés. Arpro absorbe
l'énergie et reprend sa forme après un
choc, et ce même après plusieurs impacts.
Grâce à sa valeur d'isolation (à
la fois à la température et au bruit), ce
matériau est de plus en plus utilisé dans
les applications HVAC.
Comment est née cette collaboration
avec Salomon ? Quels étaient les besoins
et les problématiques auxquels
était confronté le fabricant – en particulier
au niveau de la conception des
chaussures de ski ?
Salomon nourrissait déjà un certain intérêt
pour l'Arpro en raison de ses performances
en termes de propriétés et de
légèreté. Après avoir essayé le matériel
pour les différentes applications, le département
dédié aux chaussures de ski
est venu avec l'idée de tester la mousse
et de substituer l’injection de matière
et la semelle intercalaire en mousse
PU. L'intérêt principal était de réduire le
poids, mais aussi d’augmenter l'isolation
thermique afin que les utilisateurs aient
moins froid aux pieds dans les chaussures
de ski. La caractéristique majeure
réside dans la possibilité de broyer les
semelles intermédiaires de pièces Arpro
afin de les ajuster parfaitement à la
plante des pieds.
Expliquez-nous les phases de test que
vous avez effectuées avec Salomon.
Avez-vous travaillé ensemble ? Avec
quels moyens d'essais ?
Un programme de développement a été
lancé avec JSP dans leur centre de développement
allemand appelé Eureka.
Il était possible d'utiliser un outil de prototypage
pour produire diverses pièces
de différentes densités et en adapter
la conception. Un certain nombre de
paires ont ainsi été produites puis testées
pendant une pleine saison hivernale,
permettant aux différents experts
de Salomon de fournir une réactivité et
un retour au sujet de toutes les fonctions
principales. Ces essais in situ ont permis
de mieux adapter la densité requise ainsi
que la géométrie.
Lors de ces essais, quel outil de simulation
numérique avez-vous utilisé ?
Pour quelles opérations précisément ?
Le facteur important pour Salomon était
de mesurer la dureté de tester la résistance
des pièces en Arpro. D'autre part,
la simulation a fortement été utilisée
pour le calcul de la densité et les différentes
mesures nécessaires avant de
lancer le process. L'un des avantages
de la technologie Arpro est que l'utilisation
des mêmes outils aux densités différentes
peut être réalisée avec la même
matière.
En termes de fabrication, comment est
utilisé Arpro ? Salomon a-t-il dû modifier
son processus de fabrication ?
Les pièces Arpro sont produites par un
tiers fournisseur puis fournies à Salomon
dans son usine de chaussure de
ski où ils sont assemblés les ensembles.
Il n'y a donc pas eu de modification de
processus et Arpro a permis d'optimiser
les coûts d'assemblage par collage et le
processus d'assemblage existant.
Quels sont les bénéfices de l’Arpro sur le produit ?
La présence d’Arpro dans les semelles de la nouvelle gamme X-Pro de Salomon, a permis non seulement de réduire le poids
de la chaussure de 15 %, mais aussi d’améliorer son isolation thermique de 30 %. Grâce à Arpro, il est désormais possible
d’adapter chaque chaussure à des tailles et des formes de pieds différents. Résultats : plus de confort, une chaussure qui
tient mieux, une meilleure stabilité et plus de douceur pour les chevilles.
Arpro maintient le cap de l’innovation. Cette nouvelle avancée, s’inscrit dans la continuité d’un partenariat technologique
amorcé lors de l’intégration du matériau dans les casques Salomon. La capacité d’Arpro à résister aux chocs répétés et à
offrir une excellente protection à l’utilisateur avait alors été démontrée.
Paul Compton, PDG de JSP pour l’Europe, le Moyen-Orient et l’Afrique, se félicite de cette nouvelle innovation : « La légèreté
est désormais considérée comme une nécessité dans une chaussure. La présence d’une semelle en Arpro dans les X-Pro de
Salomon a contribué à en réduire fortement le poids, et à améliorer leur isolation thermique comparativement à des chaussures
de ski traditionnelles ». De son côté, Eric Chamay, chef de produit marketing chez Salomon rappelle que Salomon a
« commencé par utiliser Arpro dans les casques. Cette technologie a contribué à améliorer leur capacité à résister aux chocs
tout en restant très légers. L’adoption d’Arpro a été une révélation pour les utilisateurs de nos chaussures de ski. C’est une
solution idéale et nous continuerons à intégrer ce matériau dans nos produits, à innover et à donner à nos clients ce qu’ils
attendent pour plus de plaisir sur les pistes ».
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 8

1 & 2 juillet/july 2014
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Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 9

Mesures et Methodes de Mesure
Événement
27 ème Edition du Salon
des Solutions en Analyse Industrielle
19 & 20 MARS 2014 – CNIT PARIS LA DEFENSE
La 27e édition du salon « Analyse Industrielle » organisée par le BIRP (Groupe Solutions) en parallèle
aux Salons Solutions Electroniques (rts Embedded systems et MtoM), ouvrira ses portes les 19 et 20
mars 2014 au Cnit, Paris La Défense.
Le salon Analyse
Industrielle, en bref
Rendez-vous annuel des professionnels
de la mesure à l’émission et de
la détection industrielle, de la règlementation,
du contrôle de process, des
risques industriels, de l’instrumentation
et de la micro-analyse, le salon Analyse
Industrielle se déroulera durant
deux jours. « Ce salon est considérée
d’ores et déjà comme une bonne édition
dans la mesure où nous comptabilisons
déjà plus de cinquante exposants
et que, parmi eux, une dizaine
sont des nouveaux-venus comme
ABB, Fuji Electric et Ideel…, indique
Francis Mantes, directeur du salon
Analyse Industrielle. La bonne tenue
de cet événement confirme un secteur
toujours très dynamique et qui suscite
un vif intérêt auprès des industriels ».
Du point de vue de l’exposition en tant
que telle, la cinquantaine d'exposants
français et étrangers, principaux fournisseurs
et intégrateurs de solutions
matérielles et logicielles, de services et
d'ingénierie présenteront aux visiteurs
des solutions en matériels, systèmes
et services permettant d’optimiser les
différents processus composant la
chaîne de production des entreprises
industrielles et des laboratoires, de
prévenir et de maîtriser les risques
(analyseurs industriels / réglementation
/ contrôle de process / détection /
instrumentation / microtechnologies /
Où ?
Au Cnit, à Paris – La Défense
Quand ?
Les 19 et 20 mars 2014
mesure à l'émission / sécurité et sûreté
/ analyse des risques / laboratoires
Industriels…).
À la partie exposition s’ajouteront des
conférences applicatives. Celles-ci rassembleront
les industriels – fabricants
de matériels, fournisseurs de services,
intégrateurs – et les utilisateurs. Elles
feront le point sur les évolutions technologiques
à travers des témoignages
et expériences. Enfin, des ateliers mettront
en valeur les dernières nouveautés
présentées par les exposants.
Panorama des technologies
présentées sur le salon
>> Un laser in situ pour la mesure
de gaz de procédés industriels
ABB présentera son nouvel analyseur
laser pour mesurer en continu
la concentration des gaz dans les
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 10

PARlS ll,l2,l3 MARS 20l4
JEC Europe 2014 - Pays à l’honneur
LES PAYS-BAS
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PARlS
Porte de Versailles
Pavilions 7.2 & 7.3
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• l.C.S. / Conférences
• lnnovation corner & awards
• Présentations technico-commerciales
• Rendez-vous d’affaires
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ENERGIES OFFSHORE
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Parmi les 35 secteurs représentés
FOCUS
ENERGIES OFFSHORE SECTEURS
STRUCTURES HYBRIDES
Ä Aéronautique
Ä Automobile
Ä Charges et additifs
Ä Construction Ä Energie éolienne Ä Fibres et textiles
Ä Logiciel et services
Ä Machines et équipement
Ä Production et technologies
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FOCUS
SECTEURS
The N°1 Composites Network in the World
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 11

Mesures et Methodes de Mesure
Un point sur les ateliers
conduites process et les cheminées.
Le principe de mesure de l’analyseur
in-situ LS4000 s’appuie sur la spectrométrie
d’absorption à diode à laser
accordable (TDLAS). L'analyseur est
composé d’une unité émettrice qui envoie
un rayon laser approprié à travers
la cheminée ou le conduit à l’unité réceptrice
équipée d’un photo-détecteur.
Les deux unités se montent l’une en
face de l’autre sur la conduite ou la
cheminée et sont connectées par une
boîte de jonction.
Le composant gazeux ciblé présent
dans le trajet optique absorbe la lumière
laser (émise sur une raie d’absorption
unique, assurant une mesure
sélective), atténuant la lumière que
reçoit le photo-détecteur. L’unité émettrice
scrute la longueur d’onde choisie
et un algorithme sophistiqué traite le
signal détecté pour calculer la concentration
du gaz à mesurer. L’instrument
atteint ainsi une grande précision et sélectivité,
produisant une mesure virtuellement
exempte de toute interférence.
Compact et léger, cet équipement peut
être installé in situ et minimise les opérations
de manipulations, de mise en
œuvre et de maintenance. Ne nécessitant
pas de système d’échantillonnage
ou de conditionnement, l’analyseur
a un temps de réponse standard de
deux secondes. Ces temps de réponse
courts permettent un contrôle
plus pointu et une détection plus rapide
lors de situations critiques (mesure de
sécurité).
L’analyseur laser LS 4000 d’ABB peut
s’adapter à des conditions contraignantes
en termes de poussières et
d’humidité ; il permet la mesure à des
températures élevées jusqu'à 1 500°C
et à des pressions jusqu'à 20 bars
(290 psi). Une correction dynamique
automatique compense les variations
de pression et de température. L'analyseur
LS4000 est certifié pour l'utilisation
en zones dangereuses (Gaz
19 mars de 11h à 12h
• Atelier Emerson Process Management – Des analyseurs multi-méthodes,
multi-composants pour vos applications
Le savoir-faire et le retour d’expérience de plus de quarante-vingt-dix ans dans
les applications d’analyses industrielles permettent à Emerson de proposer des
analyseurs intégrants de multiples méthodes pour des mesures multi composants.
Ces connaissances alliées aux nouvelles technologies permettent de
proposer dans une seule et même enceinte compacte des capacités avancées
pour permettre une analyse étendue et adaptée aux applications des industriels.
Que ce soit pour des applications dans les procédés chimiques, pétrochimiques,
la métallurgie… ou pour les nouvelles énergies, les analyseurs sont
adaptés, configurés et personnalisés pour l’application considérée.
Intervenant : Sébastien Crozet, responsable Développement marchés analyse
19 mars de 14h à 15h
• Atelier Ideel – Ideel, l’Usine du futur
La société Ideel propose une offre de service globale pour l’analyse industrielle
dédiée aux start-up, aux PME ou aux grands groupes industriels. Cette offre se
décline en trois thèmes :
• L’expertise avancée en analyse industrielle : conseil investissement, audit industriel,
analyse en ligne
• Une R&D de pointe pour développer les méthodes spectrales, chromatographiques,
chimiométriques, des solutions d’échantillonnage, ainsi que des capteurs
spécifiques en projet collaboratif.
• Des moyens expérimentaux industriels
Cet atelier sera l’occasion pour Ideel de présenter ces trois thèmes, puis d’ouvrir
une session de questions réponses ouvertes autour de l’activité d’Ideel et
de l’offre de service de l’entreprise.
Intervenant : Franck Baco-Antoniali, responsable du département Analyse industrielle
19 mars de 15h à 16h
• Atelier AP2E – AP2E Mesure du SO3 : une révolution dans la mesure des
émissions
Dans l'analyse d'émission de gaz, la simple mesure du SO2 n'est pas suffisante
pour réellement caractériser la pollution soufrée émise par l'industrie. En effet,
si actuellement le SO2 est correctement mesuré, une partie de celui-ci se transforme
en S03. Le bilan obtenu est ainsi sous-estimé. AP2E, grâce au Process
intégrant de la spectrométrie laser basse pression nouvelle génération, mesure
le SO2 mais également le SO3 ainsi que le COS en continu.
Intervenant : Frédéric Lembert, président AP2E.
et Poussières) selon les normes internationales
ATEX et IECEX. Une
certification CSA est également en
préparation. Les applications types
sont, la surveillance de procédés dans
l’industrie chimique et pétrochimique,
les aciéries, la production d’énergie,
l’industrie du verre, et le contrôle des
traitements de fumées.
>> Une solution pour réguler les
débits massiques
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 12

Mesures et Methodes de Mesure
L’ IQ+ multivoie est la nouvelle solution
miniaturisée de Bronkhorst pour assurer
la régulation des débits massiques
ou des pressions pour permettre aux
industriels de construire des systèmes
multivoies encore plus légers
et plus compacts et, par conséquent,
plus facile à intégrer. Il s’agit en effet
d’un véritable atout pour les systèmes
transportables sur le terrain comme au
laboratoire et exigeant de la régulation
de précision. Parmi les principales applications
dans lesquelles ces équipements
sont souvent implantés figurent
l’analyseur de gaz GC/HPLC/FID, le
système d’échantillonnage gaz/liquide,
l’appareil de prélèvement à cartouche
et l’ICP.
La nécessaire facilité de mise en
œuvre de ces applications peut souvent
imposer la miniaturisation et
l’allègement des composants ainsi
qu’un montage compact de plusieurs
voies de régulation. Aujourd’hui, sur
le marché de l’analyse, Bronkhorst
ambitionne de pouvoir proposer aux
industriels des solutions compactes
multivoies au format de boîte d’allumette.
Techniquement, la miniaturisation
a été rendue possible grâce aux
nouveaux capteurs de mesure de débit
et de pression développés sur une
technologie de MEMS par la R&D de
Bronkhkorst.L’embase des instruments
est de 0.75’’ (1.9 cm).
>> airmoTWA: nouveau TRAP/GC/
MS/FID pour l’analyse de l’air ambiant
sur site
Afin d’assurer la sécurité des personnes
et une bonne reproductibilité
des procédés industriels, l’analyse de
l’air ambiant est cruciale. Tout particulièrement,
les cartes électroniques
sont produites en salle blanche par des
procédés lithographiques complexes
utilisant des produits chimiques très
réactifs. La nature et la concentration
des composés volatils peuvent être
différentes selon le procédé chimique
et peuvent aussi varier rapidement. Il
est donc nécessaire de pouvoir analyser
précisément et en continu les gaz
dans l’air ambiant avec un instrument
destiné à un usage industriel.
Spécialisé depuis 1986 pour l’analyse
et la surveillance de l’air ambiant et du
gaz naturel, Chromatotec développe
des systèmes d’analyse pour l’industrie,
et tout particulièrement pour des
problématiques de surveillance en
ligne et de protection de l’environnement.
Ces systèmes apportent une
contribution substantielle aux contrôles
de procédés, à l’amélioration de la
qualité des produits et à l’amélioration
de la sécurité des systèmes de production.
L’airmoTWA dans une salle blanche
Chromatotec a développé une solution
clé en main qui permet la quantification
et l’identification des composés aux niveaux
ppt, ppb, ppm et %. L’airmoTWA
est une nouvelle référence dans l’industrie
pour l’analyse en ligne et en
continu par TRAP/GC/MS/FID. L’instrument
est composé d’un piège pour
pré-concentrer l’échantillon, une colonne
pour la séparation des produits
chimiques et de deux détecteurs : un
nouveau micro détecteur à ionisation
de flamme (FID) et un spectromètre de
masse pour la quantification et l’identification,
respectivement. L’airmoTWA
est simple à utiliser, incroyablement
sensible et offre des performances
fiables. En particulier, l’instrument peut
mesurer des concentrations pour un
grand nombre de molécules, enregistre
ses mesures et peut posséder
des systèmes d’alarme pour informer
des modifications importantes de l’atmosphère
environnante. Un chromatogramme
de spectromètre de masse
peut être obtenu en analysant l’air ambiant
qui est affiché. La résolution et la
sensibilité des instruments permettent
de quantifier et d’identifier les concentrations
de COV très faibles (ppt).
>> Mesure du SO3 : une révolution
dans la mesure des émissions ?
Différents types de boitiers muraux
Dans l'analyse d'émission de gaz, la
simple mesure du SO2 n'est pas suffisante
pour réellement caractériser la
pollution soufrée émise par l'industrie.
En effet, si actuellement le SO2 est
correctement mesuré, une partie de
celui-ci se transforme en S03. Le bilan
obtenu est ainsi sous-estimé. AP2E,
grâce au Proceas intégrant de la spectrométrie
laser basse pression nouvelle
génération, mesure le SO2 mais
également le SO3 ainsi que le COS en
continu. AP2E animera le 19 mars de
15 heures à 16 heures un atelier au
cours duquel le sujet sera largement
développé et où les visiteurs auront
l’occasion d’échanger avec les spécialistes
de l’entreprise.
Depuis 2006, AP2E développe et fabrique
des systèmes d’analyse de gaz
en ligne innovants pour les applications
scientifiques et industrielles.À
titre d’exemple, la nouvelle technologie
OFCEAS pour l’analyse et l’approche
basse pression (LPS) pour le transport
rapide et sans condensation de
l’échantillon, permet à AP2E d’offrir
à l’industrie de type process, des solutions
complètes et sur mesure. La
société tend ainsi à se différencier
en apportant une analyse précise, un
temps de réponse plus rapide, une stabilité
de mesure ainsi qu’une capacité
à mesurer des substances agressives
optimales. La simplicité d’utilisation et
de mise en route des systèmes et le
faible coût de leur maintenance séduit
de grands groupes industriels.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 13

Mesures et Methodes de Mesure
>> VisiPro DO Ex – capteur optique
pour la mesure de l'oxygène dans
un environnement explosif
Hamilton lance le premier capteur optique
homologué pour la mesure de l'oxygène
dans un environnement explosif
Les capteurs industriels doivent se
conformer à des prescriptions de protection
spéciales plus particulièrement
dans la branche chimique, biotechnologique
ou pharmaceutique. C'est pour
des applications dans ce contexte
sensible que le VisiPro DO Ex, un nouveau
capteur d'oxygène optique, vient
d'être mis au point par Hamilton. Comparé
aux capteurs électrochimiques
(ampérométriques) conventionnels,
le VisiPro DO Ex fonctionne indépendamment
du débit et est rapidement
opérationnel sans temps de polarisation.
Par ailleurs, la technologie de la
mesure optique améliore la mesure et
simplifie la maintenance.
Le capteur VisiPro DO Ex est homologué
pour une plage de températures
comprises entre -10°C et 140°C et une
pression maximale de 12 bar. Avec
son transmetteur intégré, le capteur
se prête à une communication directe
avec le système de contrôle des process
via un signal standard à deux
conducteurs de 4-20 mA ou un signal
HART numérique. Toutes les données
importantes du capteur, les informations
sur le calibrage et le diagnostic
comprises, sont enregistrées dans la
tête du capteur, ce qui facilite aussi
bien le calibrage que la maintenance.
En raison du transfert de données sans
câble supplémentaire du capteur à l'ordinateur,
le calibrage en laboratoire, la
configuration et la maintenance sont
considérablement simplifiés.
>> Analyseur Laser ZSS O2+CO de
Fuji Electric
Dernier né de la gamme ZSS, et capable
de mesurer simultanément le taux d’oxygène
et la concentration en CO, cet analyseur
in situ Laser Fuji Electric ZSS (version
CO+O2) est un équipement destiné
au contrôle optimal de la combustion
dans les milieux et les procédés les plus
sévères. Outre cette mesure simultanée
de CO et O2, l’analyseur de gaz à diode
laser (ZSS) assure la mesure continue de
la concentration en HCl, NH3, CO, CO2,
CH4 et O2 dans des gaz qui peuvent être
humides, corrosifs et chargés en particules
solides, avec un temps de réponse
très court. Ces mesures faites in situ ne
nécessitent aucun système de préparation
d’échantillon. Cet analyseur pouvant
être utilisé sur des gaz très chargés en
poussières, il est possible de l’installer
Nouvel Analyseur Laser ZSS O2+CO
en amont des filtres.
Parmi les caractéristique générales du
produit : Une maintenance réduite car il
n’y a pas de système d’échantillonnage,
des coûts de fonctionnement négligeables,
des dérives de zéro et d’échelle
étant quasi-nulles (cet analyseur possède
en effet une stabilité de mesure élevée),
la présence d’aucune interférence
possible grâce à l’utilisation de diodes
laser qui émettent une longueur d’onde
extrêmement fine et précise, un temps
de réponse très court dans la mesure où
la mesure est in situ et, enfin, une importante
résistance aux vibrations et un alignement
optique simple à réaliser.
Nouvel analyseur TOC-4200
Composants gazeux mesurables et
gammes de mesure : L’analyseur ZSS
permet des mesures soit mono-composant,
soit double-composants : - CO,
CO2, HCl, NH3, O2, CH4 - O2+CO2,
CO+CO2, HCl+H2O, NH3+H2O. Les
échelles sont dépendantes du diamètre
de la conduite et du composant mesuré :
0-5 ppm à 0- 100% vol.
>> TOC-4200 : Un nouvel analyseur
en ligne de carbone organique total
Enfin, pour finir notre sélection de nouveautés,
notons que Shimadzu, fabricant
mondial et leader européen en
COT-mètre, présentera sur le salon sa
nouvelle génération d’analyseurs en
ligne TOC-4200. Cet appareil associe de
nouvelles fonctionnalités et un plus large
éventail d’applications. Grâce à différents
préleveurs, le TOC-4200 peut être
personnalisé pour tous types d’eaux,
même les effluents industriels les plus
difficiles. En effet les spécificités du TOC-
4200 répondront à toutes les exigences
des industriels, notamment au niveau
de la technique d’oxydation, laquelle est
éprouvée depuis plus de quarante ans :
mesure du COT par oxydation catalytique
à 680°C et détecteur NDIR, selon
la norme EN 1484.
Cet appareil présente un large domaine
d’applications : configuration à façon,
eaux propres, effluents chargés en sels,
azote totale selon la norme EN 12260,
jusqu’à six voies analysables. Il implique
un faible coût de maintenance grâce
à son système unique de traitement et
d’injection de l’échantillon, ce qui lui
permet d’être dépourvu de pompes péristaltiques
et de filtre en ligne. De plus,
l’interface et la communication ont été
optimisées avec la présence de sorties
analogiques, un contrôle par Modbus,
RS.232, Ethernet etc. Enfin, un écran
tactile et simple d’utilisation est composé
de menus intuitifs permettent de programmer
la méthode et démarrer l’analyse,
visualiser les résultats, planifier les
maintenances.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 14

Mesures et Methodes de Mesure
1er prix Essais & Simulations
3e Colloque “Analyse vibratoire Expérimentale”
Experiments and numerical simulation
of TGV disc brake squeal
1 - Introduction
Compte tenu du caractère international
des secteurs abordés, certains articles
sont écrits et publiés en anglais.
Friction-induced vibration and noise emanating from railway disc brakes is a source of considerable
discomfort and leads to dissatisfaction for the passengers both inside and outside the trains in stations.
Solving potential vibration problems requires experimental and theoretical approaches to obtain a better
understanding of the phenomenon [1-2]. In the automotive and aeronautic industries the phenomenon
of brake squeal is well known because of the noise and vibration produced. Although it has been
the subject of many investigations over recent decades [3-8], friction-induced instabilities are still an
active field of research in dynamics. The goal of this study is to present experimental and numerical
analyses of the squeal vibration and prediction on industrial railway brakes.
The first part of the paper gives a brief description of the TGV disc brake system and analysis of experimental
data coming from tests on bench in laboratory SNCF. Secondly, the paper focuses on the
numerical simulation: a stability analysis (i.e. complex eigenvalue problem) and a complete dynamic
transient analysis (i.e. nonlinear self- excited vibration due to instabilities) are undertaken. More particularly,
comparisons with experimental results will be performed in order to judge the relevance of the
mechanical modelling strategy for squeal prediction on industrial railway brakes.
Keywords : squeal, nonlinear dynamic, experiments, numerical simulation, friction.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 15

Mesures et Methodes de Mesure
2 - Experimental approach
2.1 Description of the TGV brake system
The disc-brake system is composed
of four discs on each wheels axle and
sliding bodies that are constituted of
two symmetric lining plates with cylindrical
pads (18 pad for each side),
as illustrated in Figures 1. The brakes
are activated by the pneumatic system
pressure and slow down rotation of the
wheels by the friction caused by pressing
brake pads against brake discs.
Etudes expérimentales et simulation numérique du
phénomène de crissement sur TGV
Le crissement est un bruit strident fréquemment produit par les systèmes
de freinage. Dans le milieu ferroviaire, des relevés de niveau acoustique
ont montré que le crissement dû à l’arrivée en gare de certains trains pouvait
atteindre 110 dB à un mètre du bord du quai. Ainsi, la problématique
liée au crissement de freins à disque ferroviaires vise à traiter la gêne occasionnée
par le crissement, principalement pour les passagers présents
sur le quai lors de l’arrivée d’un train en gare, mais aussi pour les riverains
et le personnel présent dans les gares. Cette étude vise donc à mieux
comprendre les phénomènes vibratoires et mécanismes générés lors de
l’apparition du crissement des freins à disque ferroviaires. Pour ce faire,
des essais expérimentaux variés, ainsi que des confrontations avec des
modèles éléments finis et simulations numériques complexes sont proposés.
Cette étude s’insère plus globalement dans le projet de recherche
AcouFren, subventionné par l’ADEME, dont l’objectif est de proposer de
développer des outils d’aide à la spécification et à la conception de freins à
disque ferroviaires optimisés vis-à-vis du crissement.
Mots clés : crissement, dynamique non-linéaire, expérimentation, simulation
numérique, frottement.
Fig. 1. TGV brake system - (a) TGV
bogie, (b) part of a brake pad
2.2 Experiments
The evaluation of the squeal prediction
and the dynamical behaviour of
the TGV brake system under working
conditions are performed with the help
of dynamic tests on bench that is located
at SNCF Agence d'Essai Ferroviaire.
The TGV disc is brought up
to speed, and then pressure is introduced
to activate the brake. The test
ends when the TGV disc stops. The
spectrum of brake squeal and transient
vibrations are obtained via the
experimental measurement. For this,
the TGV brake system is fully instrumented
with accelerometers on the
stationary part, as indicated in (Fig. 2).
Vibration measurements for the rotating
part (disc) are performed by using
a vibrometer. Moreover, microphones
are mounted near the disc (see (Fig.
2)).
To have a more precise estimation of
the range and variability of vibration
instabilities at the origin of disc brake
squeal, series of tests with the fully instrumented
TGV brake system are performed
for different operating conditions.
Effects of the variation of the
speed before braking system (25 km/h
Fig. 2. Dynamic tests for TGV brake
squeal
Fig. 3. Continuous Wavelet Transform
of experimental data (a) 15kN- 60km/h
(b) 15kN- 25km/h (c) 8kN- 60km/h (d)
8kN- 25km/h
and 60km/h), the rotational direction
of the disc (positive and negative rotations
defined by Rot+ and Rot-, respectively)
and the compression force
(8kN and 15kN) are more particularly
undertaken.
The continuous wavelet transform
(CWT) based on the Morlet mother
wavelet is used to study the time-history
responses. Experimental results
(vibrometer measurement) for four
operating conditions (15kN-60km/h,
15kN-25km/h, 8kN-60km/h and 8kN-
25km/h with a positive rotation Rot+)
are given in (Fig. 3). Moreover the
repeatability of experiments is investigated
by performing three identical
tests for each deterministic operating
condition. As shown in (Tab. 1), it appears
that the response of the TGV
brake system and the associated frequency
content do not differ between
three tests when a series of deterministic
tests is performed in the same
operating conditions.
Tests allow identifying two main com-
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 16

|
Mesures et Methodes de Mesure
plex nonlinear phenomena for TGV brake squeal due to
the variation of the compression force. The first identified
behavior is illustrated in (Fig. 3a) and (Fig.3b) (for 15kN-
60km/h and 15kN- 25km/h). The second one is given in
(Fig. 3c) and (Fig.3d) (for 8kN-60km/h and 8kN-25km/h).
Even if the nonlinear transient response and the associated
CWT are not identical, the frequency content of TGV brake
squeal appears to be globally the same for the four operating
conditions, as indicated in (Tab. 1): TGV brake squeal
appears at low/middle frequency in the 0–10000 Hz range
(with a predominant frequency content in the 0–5000 Hz
range).
For the first identified behaviour of TGV squeal (15kN-
60km/h and 15kN-25km/h, see (Fig. 3a) and (Fig. 3b)), only
one characteristic dynamic behavior is identified. At the beginning
of transient vibrations, an evolution and increase
of the squeal frequencies are observed (see (Fig.3a) and
(Fig.3b) between t=[3 ; 4]s for 15kN-60km/h, and t=[2.5 ; 5]
s for 15kN-25km/h). Moreover, it clearly appears that all the
transient non-linear oscillations can become complex with
the contribution of several frequencies.
For the second identified behaviour of TGV squeal (8kN-
60km/h and 8kN-25km/h, see (Fig. 3c) and (Fig. 3d)),
two dynamic behaviours are observed: firstly, a ‘‘simple”
behaviour of the transient oscillations with only two main
frequency resonances around 1000-2000Hz (see (Fig.3c)
and (Fig.3d) between t=[2 ; 7]s for 8kN-60km/h, and t=[2 ;
11]s for 8kN-25km/h); secondly, a ‘‘complex” non-linear
transient behaviour with the appearances of new contributions
in the 2000-10000Hz range (see (Fig.3c) and
(Fig.3d) between t=[7 ; 39]s for 8kN-60km/h, and t=[11 ;
17]s for 8kN-25km/h). As explained in [9], evolutions of the
transient vibrations and the frequency content of the TGV
brake squeal are governed by the modification of the sliding
non-linear equilibrium point (i.e. initial static position due to
the compression force) during self-excited vibration. This
may lead to new instabilities in the TGV brake system and
induces a transition from one to the other behaviour.
Experimental analysis of TGV brake system with squeal frequencies
identification
3 - Numerical simulation and comparison with experiments
3.1 TGV braking system and formulation of the problem
The TGV brake model is composed of one disc, outer and
inner pads (18 pins applied on either sides of the disc are
taken into account) modelled using the finite element method,
as illustrated in (Fig.4). Then, the backplate and support
are considered by adding the flexibility of these pads’
supporting structures.
Considering the description of the nonlinear interface, a Coulomb
law with a constant friction coefficient µ is used. This
formulation can be summarized as follow:
where r is the contact reaction, u is the displacement field,
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Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 17

Mesures et Methodes de Mesure
vg is the Eulerian sliding speed, n and
t subscripts stand for the normal and
tangential projections of a field on the
contact interface respectively. Moreover,
to deal with the unilateral contact,
a non- regularized Signorini law is
chosen:
Fig. 4. Finite element model of TGV brake system
where g is the initial gap at the contact
interface. The main advantage of the
Signorini
law results in the fact that it does not
require the introduction of a coefficient
such as contact stiffness that would
require measurement and should be
difficult to estimate.
By using classical finite element discretization
of the problem with linear
elements on the potential contact zone
leads, the nonlinear dynamics problem
may be written in a discrete form as follows
(see [10] for details):
where M , K and C are the classical
mass, stiffness and damping matrices
of the system. f and rc define the generalized
force and contact reaction
respectively. First of all, validation of
the finite element model versus experiments
is performed by applying a classical
modal analysis.
The contact reaction r c
, the displacement
u and the velocity u¯ verify
the contact and friction laws defined
in (eq. 1) and (eq. 2) at each mesh
node. Classically, a reformulation of
these contact and friction laws can be
rewritten in terms of projections on the
negative real set ( projx ) and on the
Coulomb cone ( proj K
) is used to facilitate
the numerical implementation in
the treatment of the contact state [11]
where ρ nu
and ρ t
are two arbitrary positive
scalars called normal displacement
augmentation parameter and
tangential augmentation parameter
respectively [9].
3.2 Stability analysis
In order to predict the occurrence of
self-excited vibrations, a classical stability
analysis can be performed. This
approach can be divided into two parts.
The first step is the static problem: the
steady-state operating point for the full
set of non-linear equations is obtained
by solving them for the equilibrium
point. This equilibrium point is obtained
by solving the nonlinear static equations
for a given net brake pressure.
Then, one obtains the linearized equations
of motion by introducing small
perturbations about the equilibrium
point into the non-linear equations
[2, 8]. Stability consists on computing
the complex modes and the complex
eigenvalues associated to the linearized
problem in the frequency range of
interest. Solving this problem is achieved
by using the Residual Iteration Method
[12]. The complex eigenvalues λ =
a + iω of provide information about the
local stability of the equilibrium point.
The TGV brake system is stable if all
the real parts a of the eigenvalues are
negative, and unstable if we have one
or more eigenvalues having a positive
real part. The imaginary part of these
eigenvalues represents frequencies of
Fig. 5. Stability of TGV brake system (red:
unstable modes, blue: stable modes)
Fig. 6. Mode shapes of the unstable modes
(with the frequency and growth rate)
unstable complex modes that correspond
to squeal frequencies.
The stability of the system is given
on (Fig. 5). 9 unstable modes (with
positive divergence) are detected.
(Fig. 6) shows the mode shapes of
these 9 unstable modes. We can see
that the modes with the most important
growth rate appear from pads
modes (near 2050 Hz and 2760
Hz with a growth rate of 9.47% and
6.44% respectively).
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 18

Centre technique en
corrosion
corrosion marine
biocorrosion
Etudes sur mesure
Qualification de matériaux, de
revêtements (anticorrosion,
antifouling), biocides
Expertises
Identification de l’origine des
dommages causés par la
corrosion.
Préconisation d’actions correctives
Conseils
Accompagnement dans le choix
de matériaux, leur assemblage
et méthode de protection
Fig. 7. Comparison between numerical simulation (black
line) and experiments (red lines)
3.3 Nonlinear self-excited vibration and comparison
with experiments
As previously explained in [9] and [13], the stability
analysis may lead to an under- estimation or an
over-estimation of the unstable modes observed in the
non-linear time simulation due to the fact that linear
conditions (i.e. the linearized stability around an initial
equilibrium point) are not valid during transient oscillations.
So the non-linear transient self-excited vibrations
can become very complex and include more or
less unstable modes due to the non-linear contact and
loss of contact interactions at the frictional interface.
Therefore, a numerical resolution of the complete nonlinear
system has to be performed in addition to the
stability analysis to estimate the nonlinear behaviour
of the solution far from the sliding equilibrium. Since
the instability of the sliding equilibrium may lead to
strongly nonlinear events with contact and no-contact
states at the different frictional interfaces between
each pad and the disc, a first-order φ -method time
integration scheme [10] is developed for the computation
of the transient solution.
A typical brake squeal spectrum obtained via numerical
simulation is presented and compared with measurements
in (Fig. 7). There is a good agreement, although
slight differences may be noticed.
Moreover, non-linear squeal vibrations can become
complex with appearances of new frequency peaks
in the signals (in comparison with a stability analysis).
For example, a new resonance peak is predicted
near 4000Hz. It may correspond to the second harmonic
component of the unstable mode at 2050Hz.
This demonstrated that squeal is composed of not
only fundamental frequencies of unstable modes (i.e.
eigenvalues via stability analysis) but also harmonic
components and new contributions due to the coexistence
of several fundamental frequencies.
Recherche &Développement
Programme de R&D collaboratifs
sur l’étude de l’interface
matériau / biofilm, fouling
02 33 01 83 40 - www.corrodys.com
corrodys@corrodys.com
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 19

Mesures et Methodes de Mesure
4 - Conclusion
First of all, this paper presents experimental
analysis to understand the
mechanism of TGV brake squeal.
Even if the phenomenon of squeal
can be complex, experiments show
that squeal can be clearly identified
as the emergence of a finite number
of frequencies regardless the
operating conditions. Secondly, a
complete finite element model of
TGV brake system has been developed
to model vibration instabilities
at the origin of disc brake squeal.
Then, numerical methods dedicated
to stability analysis and transient
computations for industrial models
have been proposed. Numerical results
are in agreement with the experimental
tests for the prediction of
brake squeal.
J-J. Sinou 1 , A. Loyer 1,2 and 3 , G. Mogenier 1 ,
F. Cocheteux 4 , S. Bellaj 4 , X. Lorang 2 and
Acknowledgments
The authors gratefully
acknowledge ADEME (Agence
De l’Environnement et de la
Maîtrise de l’Energie) who has
partially funded this project
AcouFren.
[1] X. Lorang, F. Foy-Margiocchi, Q.S. Nguyen, P.E. Gautier, « TGV disc
brake squeal », Journal of Sound and Vibration, Vol. 293, pp. 735-746, 2006.
[2] D. Brizard, O. Chiello, J-J. Sinou and X. Lorang, « Performances of some
reduced bases for the stability analysis of a disc/pads system in sliding
contact », Journal of Sound and Vibration, Vol. 330, pp. 703–720, 2011.
[3] R.A. Ibrahim, «Friction-induced vibration, chatter, squeal and chaos: Part
I- mechanics of contact and friction », ASME Applied Mechanics Review, Vol.
47(7), pp. 209–226, 1994.
[4] N.M. Kinkaid, O.M. O’Reilly, P. Papadopoulos, « Automotive disc brake
squeal ». Journal of Sound and Vibration, Vol. 267, pp. 105-66, 2003.
[5] F. Chevillot, J-J. Sinou, N. Hardouin and L. Jézéquel, « Simulations and
experiments of a nonlinear aircraft braking system with physical dispersion »,
Journal of Vibration and Acoustics, Vol. 132(4), n°041010, 11 pages, 2010.
[6] H. Festjens, G. Chevalier, F. Renaud, J-L. Dion, R. Lemaire, « Effectiveness
of multilayer viscoelastic insulators to prevent occurrences of brake
squeal: a numerical study », Applied Acoustics, Vol. 73(11), pp. 1121-1128,
2012.
[7] N. Coudeyras, S. Nacivet and J-J. Sinou, « Periodic and quasi-periodic
solutions for multi-instabilities involved in brake squeal », Journal of Sound
and Vibration, Vol. 328(4-5), pp. 520-540, 2009.
[8] J-J. Sinou, F. Thouverez, and L. Jézéquel, « Methods to Reduce Non-Linear
Mechanical Systems for Instability Computation », Archives of Computational
Methods in Engineering: State of the Art Reviews, Vol. 11(3), pp.
257-344, 2004.
[9] J-J. Sinou, « Transient non-linear dynamic analysis of automotive disc
brake squeal - On the need to consider both stability and non-linear analysis
», Mechanics Research Communications, Vol. 37, pp. 96-105, 2010.
[10] A. Loyer, J-J. Sinou, O. Chiello and X. Lorang, « Study of nonlinear behaviors
and modal reductions for friction destabilized systems. Application to
an elastic layer », Journal of Sound and Vibration, Vol. 331(5), pp. 1011-1041,
2012.
[11] M. Jean, «The non-smooth contact dynamics method », Computer Methods
in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 177 (3-4), pp. 235–257,
1999.
[12] A. Bobillot, E. Balmes, « Iterative computation of modal sensitivities »,
American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal, Vol. 44, pp. 1332-
1338, 2006. [13] F. Chevillot, J-J. Sinou and N. Hardouin, « Nonlinear transient
vibrations and coexistences of multi instabilities caused by friction in an
aircraft braking system », Journal of Sound and Vibration, Vol. 328(4-5), pp.
555-574, 2009.
O. Chiello 3 and 5 Références
1 Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes UMR 5513, Ecole Centrale Lyon, 36 avenue Guy de Collongue,
69134 Ecully Cedex, France, email : jean-jacques.sinou@ec-lyon.fr, andrea.loyer@ec-lyon.fr, guillaume.mogenier@ec-lyon.fr
2 SNCF Innovative and Research Department, Physics of Railway System and Passenger Comfort 40 Avenue des Terroirs de
France 75611 Paris Cedex 12, France, email : xavier.lorang@sncf.fr, andrea.loyer@sncf.fr
3 IFSTTAR, LTE, F-69675 Bron, France, email : olivier.chiello@ifsttar.fr4 SNCF Agence d'Essai Ferroviaire, 21 Avenue du
Président Allende, 94407 Vitry-Sur-Seine, France.
5 Université de Lyon, F-69622 Lyon, France.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 20

EXPOSITION - CONFERENCES - ATELIERS
EXHIBITION - CONFERENCE - WORKSHOPS
27 ème édition
27 th edition
Le salon des solutions en analyse industrielle
The Industrial analysis trade show
19 & 20 mars 2014
March 19 & 20, 2014
CNIT Paris la Défense
• Analyseurs Industriels / Industrial Analysers
• Réglementation / Regulation
• Contrôle de process / Process control
• Détection / Detection
• Instrumentation/ Instrumentation
• Microtechnologies / Microtechnologies
• Mesure à l'émission / Emission Monitoring
• Sécurité et sûreté / Security and safety
• Analyse des risques / Risks analysis
• Laboratoires Industriels / Industrial Laboratories
www.analyse-industrielle.fr
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 21
Partenaire officiel
Official Partner

Essais et Modelisation
Événement
Microwave & RF
s’installe au Cnit en mars prochain
C'est au CNIT Paris-La Défense (et non plus à la Porte de Versailles), que le salon Microwave & RF
s'installera en 2014 pour sa 3e édition. Sur deux jours, les 19 et 20 mars prochains, le rendez-vous de
la communauté des hyperfréquences, radiofréquences, Wireless et fibre optique va proposer les dernières
innovations du marché et des nouveautés produits. Mais comme nous l’explique Sylvie Cohen,
directrice du salon, cet événement majeur dans le domaine mettra en avant des conférences spécifiques
et des conférences d'application.
Essais & Simulations
Pour sa troisième édition, quelle
place occupe le salon dans le secteur
de la RF/Hyper-fréquence ?
Sylvie Cohen
On peut dire aujourd’hui que le salon
Microwave & RF commence véritablement
à s’imposer et à prendre ses
marques en devenant le rendez-vous
des professionnels du domaine des radiofréquences
et de l’hyper-fréquence.
Ce succès est dû à des exposants fidèles
(dont le nombre se maintient à
environ quatre-vingts sociétés) offrant
des technologies de pointe et, surtout,
grâce au contenu de ses conférences.
Parlez-nous de ces conférences
Cette année, pas moins de dix conférences
auront lieu durant les deux journées
du salon et dans les trois salles
mises à disposition des intervenants
et des visiteurs. Celles-ci couvriront
toutes les thématiques, parmi lesquelles
la CEM, sujet très en vogue
aujourd’hui, ce qui n’était pas le cas il
y a encore quelques années. Au total,
quatre sessions auront lieu de manière
à faire le point sur tous les développements
dans les domaines phares du
salon et sur les normes, notamment en
matière de CEM en raison des répercussions
sur la santé.
Et dans les domaines autres que la
CEM ?
D’autres axes seront abordés tels que
les nouveaux matériaux pour les applications
en hyper-fréquence, l’intégration
des systèmes dans le packaging et
les antennes, qui restent à l’honneur à
travers deux sessions consacrées aux
nouvelles technologies avec Thales
et l’ISFTTAR. L’idée est d’amener le
contenu à tous les professionnels dans
ces domaines d’activité.
Plus globalement, quel regard
portez-vous sur le marché des radiofréquences
?
Techniquement, comme on peut le
constater avec l’offre technologique
présente sur le salon, le marché continue
d’évoluer. Les nouvelles technologies
en matière d’antennes et l’apparition
de matériaux innovants montrent
que les progrès se poursuivent, avec
de nouveaux développements et de
nouveaux produits de manière à rester
compétitifs. De mon point de vue, les
marchés porteurs à l’avenir concernent
les transports avec surtout l’aéronautique
et le spatial bien sûr mais aussi
le médical.
Propos recueillis par Olivier Guillon
Des conférences de haut niveau
Pour sa 3e édition, Microwave & RF propose déjà un programme de conférences particulièrement complet avec huit cycles de
conférences réunissant les meilleurs experts en la matière. Pour rappel, la dernière édition avait rassemblé 741 auditeurs qui
avaient suivi les présentations d'un programme décliné autour de sept cycles spécifiques et de grande qualité. Voici les premières
grandes thématiques de ce programme :
Conférences CEM (voir focus ci-dessous) :
Sur deux journées, les quatre sessions "Spécial CEM" organisées par l’AFCEM porteront le débat sur des sujets toujours très
décisifs. Pour plus d’informations sur le contenu du programme, se référer à la dernière partie de l’article.
Conférences Antennes :
Nouvelles technologies au service des Antennes
>> Président de session : Thomas Merlet – Thales Optronique.
Les nouveaux matériaux appliqués aux Hyperfréquences :
>> Président de session : Philippe Eudeline – Thales Air Systems
Composée de deux parties, cette conférence portera sur le graphène pour les systèmes de refroidissement et sur les méta-matériaux
pour les antennes
Intégration système Hyperfréquence et Millimétrique en micro boîtier
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 22

Essais et Modelisation
>> Président de session : Yan Haentjens – Vectrawave.
Mimo : Multiples innovations pour de multiples opportunités.
>> Animée par Ouest Valorisation.
Comment les radars s'adaptent aux nouvelles applications d'imagerie, de surveillance et contrôle dans les secteurs civiles et
industriels.
>> Animée par : Philippe Lester – Estar
Conférences d'applications :
Chaque année, les conférences d’applications animées par les exposants proposent des démonstrations concrètes, des partages
d'expérience et des nouveautés produits.
Voici les premiers thèmes retenus :
Charges et résistances de forte puissance pour applications RF et Hyperfréquences
>> Animée par Christophe Pigault et / ou Abdelatif El Ouali – Diconex
Les évolutions des normes aux immunités conduites et présentation du nouveau générateur IMU3000
>> Animée par Nicholas Wright – EMC Partner
Conférences Microwave & RF 2014 : Focus "CEM"
Pour sa 3e édition, les 19 et 20 mars prochains au Cnit, Microwave & RF, le rendez-vous de la communauté des hyperfréquences,
radiofréquences, wireless et fibre optique, propose un programme de conférences très complet avec huit
cycles spécifiques réunissant les meilleurs experts. Toujours très attendues, les sessions "Spécial CEM" organisées par
l’AFCEM sur deux journées entières, vont porter le débat sur des sujets cruciaux et décisifs.
Mercredi 19 mars matin
Modélisation en CEM et en RF
>> Président de session : Jérôme Mollet - CST
10h à 10h30 : Comparaison de la valeur efficace de l’étalement
de retard dans un véhicule et dans une cavité pour les communications
sans fil du futur dans le domaine l’automobile
Intervenant : Amar Bel Hadj Mabrouk, PSA
10h30 à 11h : Comparaison des outils Électromagnétiques,
Evaluation Comparative
Intervenant : Jean-Francois Legendre, DGA MI (sous réserve)
11h à 11h30 : Proposition d'une théorie pour la CEM
Intervenant : Olivier Maurice, Gerac
11h30 à 12h : Modélisation CEM de systèmes et équipements
de puissance
Intervenant : Enrico Vialardi, Cedrat
Mercredi 19 mars après-midi
Évolution de l'environnement électromagnétique en médical et
télésanté
>> Président de session : Philippe Sissoko, LCIE Bureau Veritas
14h à 14h30 : Point sur l'évolution de la réglementation des
dispositifs médicaux selon la directive 2007/47/CE
14h30 à 15h : Évolution des exigences CEM selon l'édition 4
de la norme IEC 60601-1-2 avec la notion d'environnement médical
15h à 15h30 : Comment évaluer les modules radio et systèmes
communicants sans fil intégrés dans les dispositifs médicaux
15h30 à 16h : Maîtriser l'environnement électromagnétique des
dispositifs médicaux de télé santé et télé surveillance intégrant
plusieurs technologies (RFID, Zigbee, Bluetooth, GPRS, ...)
16h à 16h30 : Évaluation de l'exposition aux champs électromagnétiques
des dispositifs médicaux rayonnants près du
corps ou implantés
Jeudi 20 mars matin
Expositions humaines aux champs électromagnétiques 0-300
hz en milieu professionnel : la nouvelle directive européenne
2013/35/UE
>> Présidente de session : Anne Perrin, IMEP-LAHC - présidente
de la section Rayonnement non ionisants de la Société
française de radioprotection (SFRP)
10h à 10h30 : Les fondements de la Directive : de la science à
la réglementation pour la sécurité sanitaire
Intervenante : Anne Perrin, IMEP-LAHC
10h30 à 11h : Présentation de la nouvelle Directive
Intervenant : Patrick Steabler, consultant en gestion des risques
CEM professionnels
11h à 11h30 : Exposition des travailleurs aux champs EBF :
pratiques actuelles dans une compagnie d’électricité et évolutions
dans la cadre de la Directive 2013/35/UE
Intervenant : François Deschamps, EDF
11h30 à 12h : Exposition des travailleurs aux champs EM :
pratiques actuelles et perspectives de la directive 2013/35/UE
chez un opérateur en radiodiffusion (TDF)
Intervenant : Allal Ouberehil, TDF
Jeudi 20 mars après-midi
Émergence de la radio logicielle (SDR) dans la radio a courte
portée. Applications dans les réseaux informatiques et M2M
>> Président de session : Philippe Maliet, AEMC
14h à 14h30 : Radio logicielle dans les systèmes radio à courte
portée
Intervenant : Philippe Maliet, AEMC
14h30 à 15h : Gestion de l’énergie dans les réseaux de capteurs
sans fils
Intervenant : Olivier Berder, ENSSAT Lannion
15h à 15h30 : Comment optimiser les liens radio dans les environnements
M2M perturbés ?
Intervenant : Pascal Saguin, Adeunis RF
15h30 à 16h : Les clés pour des réseaux M2M/Internet des
Objets à fort potentiel d'évolution
Intervenant : Christophe Fourtet, SigFox
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 23

Essais et Modelisation
Interview
L'essor du VE ne passera que par l'adoption
de référentiels communs
Philippe Dupuy, chef de projet Infrastructure de recharge véhicule électrique chez Renault, explique comment le
marché du véhicule électrique tend à s'imposer aujourd'hui après des années de tentatives laborieuses. Mais le
succès de ce marché naissant ne passera que par l'adoption de référentiels, en particulier dans le domaine des
infrastructures de recharge.
Essais & Simulations
Philippe Dupuy, qui êtes-vous ?
Philippe Dupuy
Je suis Ingénieur et travaille à la division
des projets Véhicules électriques
et hybrides de Renault. J’y tiens un
rôle transversal, au côté des membres
des équipes véhicules, chacunes spécialisées
dans le développement d’un
véhicule de la gamme, Ma tâche est
en effet de développer des projets
d'infrastructures de recharge. Depuis
quatre ans, le service auquel j'appartiens
anime tout ce qui est lié à la fois à
l'infrastructure nécessaire dans le véhicule
mais aussi à l'extérieur, en particulier
tout ce qui concerne les bornes
de recharge. Nous travaillons beaucoup
sur l'émergence de référentiels
en la matière et au fait qu'ils s'adaptent
aux normes en vigueur. Pour ce faire,
nous élaborons de plans de qualification
portant à la fois sur les véhicules et
sur les bornes. Depuis 2010 ont ainsi
émergées des marques de conformité
appelées ZE Ready et EV Ready. L'objectif
est d'appréhender la compatibilité
des bornes avec tous les véhicules de
la marque Renault.
Comment avez vécu l’évolution
dans le domaine du véhicule électrique
chez Renault ?
Cela fait assez longtemps que je travaille
dans le domaine du Véhicule
Electrique. Durant les années 90, j'ai
notamment contribué à développer
certains composants électroniques de
puissance de conversion d’énergie
pour les Clio et Express électriques
qui étaient équipées de batteries Cadmium-Nickel.
J'intervenais alors en
tant qu'équipementier. J’ai ensuite intégré
Renault où j’ai alors participé aux
développements de deux modèles de
Kangoo électriques baptisés Elect'cité
et Elect'Road, modèles également dotées
de batteries de technologie Cadmium-Nickel
. Aujourd'hui, nous assistons
à l'émergence de la technologie
lithium-ion qui équipe les modèles
Nissan Leaf, Renault Zoé et toute la
gamme ZE.
En quoi le lithium-ion a-t-il bouleversé
le paysage technologique ?
L’arrivée du lithium-ion a causé un
grand chamboulement technologique
car les tensions et les puissances ont
évolué à la hausse, différents significativement
ainsi de celles employées
jusqu'alors avec la technologie cadmium
Nickel. Dans ces conditions, il
est nécessaire de revoir les convertisseurs,
onduleurs moteurs, et tous les
composants qui accompagnent cette
Philippe Dupuy >> Curriculum vitae
1983: Graduated Electronic Engineer from Montpellier University France.
Specialty Electrotechnics and Power Electronics
From 1984 to 1987 Started as electronic automotive Engineer in Renault electronic
subsidiary, (Renix Toulouse)
From 1987 to 1996 Chief engineer on Power Electronics in Actia Company where was
developed in particular for the 1990’s generation of Renault EVs, on-board EV battery
chargers and static converters
From 1996 to 1999 Chief executive officer of Actielec Servicing, specialized in electronic
automotive diagnostic tools and servicing for car dealership
From 1999 to 2006 Renault Engineering Electronic Division, Head of Power Electronics
Section.
From 2007 to 2010: Road Map Engineer for EV components and E-Mobility
Since 2010 Charging Infrastructure Project Manager in EV HEV Project Division of
Renault
>> Président de session : Philippe Eudeline – Thales Air Systems
Composée de deux parties, cette conférence portera sur le graphène pour les systèmes
de refroidissement et sur les méta-matériaux pour les antennes
Intégration système Hyperfréquence et Millimétrique en micro boîtier
Short Vita:
Philippe DUPUY
54 Years old
RENAULT
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 24

EXPOSITION - CONFÉRENCES - ANIMATIONS
3ème
édition
Le salon des radiofréquences, des hyperfréquences,
du wireless et de la fibre optique
Organisation
19 et 20 mars 2014
CNIT - Paris la Défense
www.microwave-rf.com
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 25

Essais et Modelisation
technologie électrotechnique. De plus,
tous ces équipements évoluent en parallèle,
en particulier le domaine électronique
de puissance ou le progrès
technologique est permanent. Aussi,
a-t-on dû tout reprendre : Pour développer
la gamme ZE par exemple, tout
a été entièrement reconsidéré, de la
chaîne de traction à la batterie en passant
par l'architecture mécanique de
la voiture, refaire une nouvelle plateforme
etc. Plus qu'un énorme travail et
d'importants investissements, il s'agit
ici d'un véritable pari. Aujourd'hui, l’alliance
Renault-Nissan a vendu plus de
100 000 véhicules depuis le démarrage
de ce projet.
Quelles problématiques se posent
au niveau des essais ?
Tous les essais ont été menés avec
Nissan. Sur le véhicule en tant que tel,
les moyens d'essais sont innovants car
ils correspondent à une nouvelle technologie.
Mais en termes de méthodologie
d'essais et de leur mise en œuvre,
on reste dans des schémas plus classiques.
Nous déroulons des plans de
validation avec la prise en compte de
batteries électriques. Des tests spécifiques
ont bien entendu fait l'objet de
nouveaux plans mais pour le reste, il
s'agissait de phases classiques de
tests et d'essais d'homologation.
Quant à moi, plus personnellement, je
me suis davantage investi dans les essais
sur les interfaces et les systèmes
de recharge. Ainsi, deux mondes se
rencontrent : l'automobile et l'électricité.
Cette rencontre a notamment
été incarnée par des problèmes de
normes et de protocoles différents et
bien spécifiques. C'est précisément
sur ce point que nous avons dû être
particulièrement imaginatifs et force de
proposition.
C'est-à-dire ?
L'un des problèmes principaux résidait
dans la diversité des bornes de
recharge dans la mesure où énormément
d'acteurs interviennent dans ce
domaine malgré un marché encore
naissant. En somme, les bornes de recharges
sont différentes que l'on soit à
Paris, à Nantes ou à Lyon. Mais elles
sont également différentes au sein de la
même ville. À Paris par exemple, cohabitent
des bornes d’ancienne génération
en mode 1 et des bornes de mode
3 dotées d’un connecteur spécifique,
d'un protocole de communication et
d'un référentiel qui ne cesse d'évoluer.
Les principales normes – l'IEC 61851-
1 et l’IEC 62196-2– sont les normes
principales adressant le système de
recharge. Mais celles-ci, actuellement
en révision, ont jusqu’alors posé des
problèmes d'interprétations différentes.
Grâce aux marques de conformité
que nous avons mises au point,
nous avons pu régler ce problème en
permettant de réunir tous les acteurs
du marché pour créer une sorte de
« sur-couche » afin de compléter le
référentiel normatif norme et de lui octroyer
une approche pratique. Notons
que nos travaux sont également mis
à disposition des comités techniques
en charge de ces normes, notre préoccupation
étant de toujours travailler
en cohérence et au plus près du cadre
normatif, même si on se place forcément
en avance de phase.
Comment avez-vous procédé ?
Au début 2010, l'Alliance Renault-Nissan,
avons invité tous les acteurs du
secteur : opérateurs, raccordeurs de
réseau etc., fournisseurs de bornes et
laboratoires afin de définir un référentiel
commun et déterminer les phases
à effectuer. Une fois cette étape accomplie,
nous avons commencé à
procéder à des essais pour ZE Ready.
Nous avons donc effectué des tests
d'équipements, de compatibilité avec
nos voitures et vérifié si tout était bien
conforme au référentiel. Mais tout cela,
nous ne voulions pas le faire seuls,
dans notre coin ; d'où l'idée d'y associer
d'autres constructeurs.
Concernant EV Ready, l'infrastructure
publique capable de recevoir tous
types de véhicules [cette référence
technique pour les infrastructures de
recharge des véhicules électriques
a été mise au point par l'Alliance Renault-Nissan,
rejoint ensuite par PSA
Peugeot-Citroën et Mitsubishi), nous
avons travaillé avec le LCIE Bureau
Veritas pour aboutir à la certification
délivrée par l'Asefa, organisme de
certification intervenant dans les domaines
de la haute tension et de la
basse tension.
Le référentiel commun est au point
et déjà quatre de vos modèles sont
sur le marché... Quels défis reste-til
à relever ?
Le problème est que, dans ce domaine,
tout évolue en permanence,
rien n'est figé, à l'exemple des systèmes
de charge ; de nouveaux systèmes
entrent en ligne de compte. Un
des enjeux réside également dans la
diversité de la connectique. Plusieurs
types de connectiques co-existent
en Europe : le type 3 en France, le
type 2 dans d'autres pays... D'où la
question de tout harmoniser, ce qui
présente des enjeux importants car
lorsque Bruxelles statuera sur un type
de connectique, de nombreux acteurs
devront reconsidérer entièrement leurs
bornes. C'est sensiblement le même
problème au niveau des charges rapides
: trois standards existent au niveau
mondial. Chez Renault, nous
avons opté pour le Mode 3 (charge en
alternatif triphasé), lequel est considéré
à la fois comme le plus simple et le
moins cher pour le développement des
interfaces. Les autres systèmes sont le
Japonais Chademo (courant continu à
50 kW) et le standard Combo, adopté
par un certain nombre de constructeurs
allemands et américains. Là
encore, des discussions ont lieu à
Bruxelles pour déterminer quel(s) standard(s)
devra(ont) être définitivement
adopté(s).
Enfin, un autre enjeu réside dans le
succès du véhicule électrique. Nous
n'en sommes encore qu'au début. Le
marché a donc besoin d'assimiler ces
nouvelles technologies. Nous avons
déjà vendu pas moins de 100 000 voitures,
ce qui montre l'intérêt pour cette
technologie. Bien entendu, d'autres
problématiques concernent toujours
la limite d’autonomie ce qui cantonne
souvent le véhicule électrique au rang
de « deuxième » voiture. Les progrès
réalisés au niveau des batteries seront
déterminants mais il est nécessaire
dès à présent de disposer d'un réseau
de bornes de recharge à la fois visible
et bien adapté aux conditions d’usage.
Propos recueillis par Olivier Guillon
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 26

Essais et Modelisation
Certification
L’enjeu de la recharge des véhicules électriques :
Les certifications ZE Ready & EV Ready
Cet article présente la démarche adoptée chez Renault pour la mise sous contrôle technique du déploiement
des infrastructures de recharge privées pour assurer la compatibilité avec sa gamme de véhicules
électriques ZE. Il s’agit d’un projet de spécification et d’évaluation de la conformité. Il traite de la qualification
des bornes de recharge et du processus d’installation, aboutissant à la certification des partenaires
industriels.
Remarque : L’interopérabilité est un
critère commun aux marques ZE et
EV READY. (Les spécifications ZE
READY ont été enrichies des exigences
de compatibilité aux autres
marques de véhicules)
MOTS CLES : Véhicule électrique /
Système de recharge /Infrastructure /
Normalisation / Standard /Règlementation
/ Evaluation de la conformité /
Certification / ZE Ready / EV Ready/
interopérabilité
Renault a associé à la démarche l’ensemble
des protagonistes de l’électro
mobilité dans les pays. Le but est de
préciser certains points encore non
couvert par les normes, de renforcer la
sécurité et la robustesse de la charge,
enfin de s’inscrire dans le strict respect
de la règlementation en vigueur, relative
au système de recharge du VE.
L’objectif est de s’assurer que les
bornes de recharge recommandées
aux clients de véhicule ZE seront pleinement
compatibles avec leur véhicule
électrique.
Cette démarche a été étendue aux infrastructures
publiques avec la marque
EV READY. Elle adresse :
• l’extension de la démarche à la compatibilité
à d’autres marques de VE (interopérabilité)
• la mise en place d’une certification
tierce partie
Depuis quelques années, les véhicules
‘propres’ sont devenus un enjeu
de société. Le fort développement des
projets en matière de véhicule électrique
est bien justifié par les objectifs
environnementaux fixés au niveau européen
et national pour lutter contre le
changement climatique, en particulier
pour diminuer les émissions de CO2.
Par ailleurs, l’industrie automobile
pousse le véhicule électrique comme
levier de relance et modernisation dans
un contexte de crise dans le cadre européen.
Si avant l’autonomie faible
représentait un frein essentiel pour la
voiture électrique, la maturité technologique
de la batterie Lithium-ion ouvre à
ce jour des perspectives pour le développement
à grande échelle.
Avec une présence industrielle et commerciale
dans plus d’une centaine des
pays, Renault imagine, conçoit, fabrique
et commercialise dans le monde
entier des véhicules innovants, sûrs et
respectueux de l’environnement. Au
niveau international, Renault a accéléré
son développement à travers de
son alliance avec Nissan, alliance qui a
aussi pour ambition d’être leader dans
le domaine des VE.
Renault propose actuellement quatre
véhicules dans sa gamme VE :
Kangoo ZE (véhicule utilitaire) et
Fluence ZE (berline tricorps) qui sont
équipés d’un chargeur monophasé 3,5
kW acceptant une recharge par les
modes 2 et 3
Twizy, un nouveau type de véhicule urbain
recevant deux occupants en tandem
et qui se charge en mode 1 ou en
« mode 3 simplifié » à une puissance
de 2,3 kW pour sa batterie de 7 kWh.
Zoe, une citadine électrique, est la
dernière qui a rejoint la famille de vé-
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 27

Essais et Modelisation
hicules électrique de Renault. Révélée
officiellement au Mondial de l’Automobile
en Octobre 2012, Renault Zoé ZE
est produite à l’usine de Flins (France).
Outre son design exclusif, elle accueille
de nombreuses innovations qui
permettent d’optimiser l’autonomie ou
de faciliter l’accès aux infrastructures
de charge.
L’enjeu des marques ZE/EV Ready
Les normes internationales ou nationales
relatives aux différents systèmes
de recharge possibles du véhicule
électrique sont encore à ce jour insuffisantes
pour garantir à coup sûr, la
pleine compatibilité entre véhicule et
infrastructure de charge. Cette insuffisance
justifie le besoin de mettre en
place un processus de certification
comme ZE ou EV Ready, visant à
pallier le fait que ces normes laissent
encore ouvertes de nombreuses interprétations
possibles.
ZE Ready et EV Ready sont juridiquement
des Marques Simples, déposées
par Renault.
Elles adressent les infrastructures de
recharge privées (ZE Ready) ou publiques
(EV Ready). En vérifiant la
compatibilité et l’interopérabilité entre
véhicule et borne de recharge.
EV Ready, dont les exigences sont
partagées par l’ensemble des acteurs
impliqués, constitue une plateforme
commune, définissant le strict nécessaire
pour aboutir à cette interopérabilité.
ZE Ready englobe les exigences
EV Ready en considérant des exigences
complémentaires, permettant
de renforcer les critères de la marque
ZE propre à Renault.
• Infrastructure publique : EV Ready
La marque EV Ready est une marque
collective et a été créée dans le but
d’atteindre l’objectif de conformité à un
référentiel partagé, reconnu et accepté
par tous. La certification des équipements
pour démontrer la conformité
est basée sur un processus piloté par
une tierce partie spécialisée (notamment
ASEFA).
La définition précise de ce système
s’appuie sur les normes et réglementation
applicables dans les pays visés.
• Infrastructure privée : ZE Ready
ZE Ready est une marque simple de
Renault qui s’appuie sur EV Ready
pour l’interopérabilité. La certification
est prononcée par Renault, qui s’appuie
sur le LCIE pour le déroulement
du processus. ZE Ready anticipe les
futures normes et réglementations relatives
aux véhicules électriques de
recharge et introduit des exigences
spécifiques permettant de renforcer la
marque ZE auprès des clients privés.
Le ZE Ready a été initié dans le cadre
d’un partenariat démarré en juin 2010
entre Renault et Schneider Electric,
l’objectif étant de promouvoir une qualification
volontaire des systèmes de
recharge. Cette marque de Renault
appelle un protocole de test de compatibilité
complet, garantissant que les
standards adoptés au niveau international
seront implémentés en totale cohérence
entre véhicules électriques et
infrastructures de charge. En se conformant
aux réglementations existantes
et en s’appuyant au maximum sur les
normes en vigueur pour a recharge du
véhicule électrique, la vérification de
conformité va couvrir : la conception et
l’installation des bornes, la formation
des installateurs, l’audit préliminaire et
la mise en conformité éventuelle des
installations électriques, conseils, etc.
Cette démarche met également l’accent
sur les performances économiques
du système et reste ouvert aux
innovations et développements futurs.
Plus d’une centaine d’entreprises internationales,
allant du fournisseur
d’électricité jusqu’au fabricant de stations
de recharge, en passant par les
opérateurs de réseau et les sous-traitants,
travaillent déjà au développement
et à la conformité décrits dans ce
processus. La certification ZE Ready
est ouverte à toute entité professionnelle
qui le désire.
Le processus est volontaire et le droit
d’usage de la marque est délivrée au
partenaire sous licence, après instruction
d’un dossier assurant la démonstration
par le Partenaire candidat, de
la conformité des bornes de recharge
aux exigences ZE Ready et de la mise
sous contrôle du processus d’installation
des bornes. Il s’agit donc d’une
certification « produit/process ».
La licence ainsi accordée adresse un
ensemble de critères : {Partenaire,
pays, fournisseur d’équipement, désignation
du produit, installateur}.
Processus de certification ZE
READY
Ci-après les différentes étapes à suivre
par les Partenaires candidats :
1. L’engagement du Partenaire : c’est
la phase initiale du processus de qualification.
Le Partenaire s’engage dans
le processus et s’attacher à respecter
la totalité des exigences ZE Ready.
2. L’identification des produits : le
Partenaire fournit les informations sur
son fournisseur de bornes et sur les
familles de produits pressenties. Les
documents fournis doivent ressembler
la totalité des produits par famille,
préciser les références et les versions
software et hardware des cartes électroniques.
Cette déclaration de produits
les classe également par famille.
Les produits représentatifs de chaque
famille, appelés ‘produits mères’, sont
destinés à passer les tests d’intégration
avec les véhicules. Ces tests sont
réalisés actuellement au sein des laboratoires
de Renault situés au Technocentre
de Guyancourt.
3. Le dossier produit : lors de cette
étape, le Partenaire-candidat doit rem-
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 28

Essais et Modelisation
plir un dossier d’auto évaluation (« self
compliance ») qui comprend la table
des exigences remplie et commentée,
une table des normes et règlementations
applicables au système de recharge
remplie, commentée et complétée
par des normes ou règlements
locaux, des déclarations de conformité
sur les exigences spécifiques à ZE
Ready et sur les normes et réglementations.
Il est aussi demandé au Partenaire
que ses rapports de tests soient
consultables après requête éventuelle
de l’équipe technique de Renault.
4. Les tests d’intégration : sont effectués
au sein des laboratoires du
Technocentre Renault sur une plateforme
d’intégration électronique et
consistent à dérouler une liste de plus
de cinquante séquences de tests qui
couvrent :
• La conformité par rapport à certaines
exigences normatives de la norme
IEC 61851 en vigueur ainsi qu’aux
exigences, applicables au produit, du
référentiel Z.E. Ready courant.
• Vérification de l’évolution de la charge
pour différentes valeurs de courant
possibles
• Vérification des séquences de démarrage
et d’arrêt, d’endormissement
et de réveil du véhicule
• Vérification du comportement du système
en cas de défaut (dysfonctionnel)
• Vérification de la mise en œuvre des
sécurités conformément aux spécifications
5. Le dossier d’installation : lors de
cette étape, la société d’installation,
qu’elle soit candidate ou partenaire
du candidat, doit montrer comment
garantir la maitrise de l’installation au
regard des préconisations du fournisseur
d’équipement sélectionné et des
exigences particulières de ZE Ready
applicables à l’installation. Cet engagement
peut prendre différente forme :
programme de formation des installateurs,
mise à disposition d’outils, visites
d’audit, plan d’assurance qualité
spécifique, etc…
Le dossier process comprend :
• Une charte ou un contrat d’accord
technique mutuel entre fournisseur
d’équipement et installateur ;
• Un modèle de rapport d’installation
(*) ;
• Un modèle d’étiquette ZE Ready qui
sera apposé sur les produits installés
avant mise en service;
• Les manuels d’utilisation et d’installation
des produits.
• Tout autre élément montrant la mise
sous contrôle de l’installation selon les
critères de ZE Ready
(*) Le rapport d’installation est un
procès-verbal (sous la forme d’une
« check-list ») rempli par l’électricien
lors de l’installation de la borne. Du
fait de la diversité des produits, des
règlementations et des usages locaux,
ce rapport peut être diffèrent selon les
partenaires, les produits et les pays.
L’étiquette ZE Ready est numérotée,
fournie par le licencié, apposée par
l’installateur sur la borne. Une vignette
comportant le même numéro de suivi
est également porté sur le rapport
d’installation par l’installateur lors de la
mise en service.
L’apposition de l’étiquette clôture le
processus d’installation ZE Ready de
la borne de recharge.
Ou CN est le N° de certification attribué
à la signature du contrat par le licencié
et SN le N° de série de délivrance
de vignette (numéro incrémental à retrouver
dans la base de traçabilité ZE
Ready).
Depuis 2013, le processus de certification
ZE Ready est suivi par le LCIE
pour le compte de Renault, filiale du
Bureau Veritas, accréditée Cofrac.
Cependant Renault - en tant que titulaire
de la marque – pilote le comité de
certification et accorde le droit d’usage
de la marque au candidat à travers
la signature du contrat de licence ZE
Ready.
Une rubrique Web ZE Ready est présente
sur le site du LCIE. Elle est
disponible en version française et anglaise,
on y trouve la description des
différentes étapes de la certification.
Une base des licenciés alimentée systématiquement
est également affichée
sur le site et peut être consultée, sans
restriction, par le grand public. Celle-ci
présente un bilan sur l’ensemble des
partenaires ZE Ready, les fournisseurs
d’équipements ainsi que leurs produits
conformes aux exigences techniques
du référentiel.
A ce jour, cette certification reste d’application
volontaire.
Tout installateur ou fournisseur d’équipement
de recharge souhaitant bénéficier
du droit d’usage de la marque doit
faire une demande auprès de LCIE ou
de Renault afin de démarrer le processus
de certification.
A l’avenir, il est envisagé par Renault
d’affecter transitoirement le
droit d’usage EV Ready aux licenciés
ZE Ready, sous conditions de (entre
autres) :
• S’engager dans la démarche de certification
tierce partie pour les produits
sélectionnés
• Avoir démontré le respect des engagements
pris au titre de ZE Ready
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 29

Essais et Modelisation
Standards
Question de prise …
Jusqu’en 2010, la standardisation de la recharge des véhicules électriques n’a concerné que les aspects
les plus basiques, comme le comportement du véhicule lorsqu’il détecte un câble de recharge. Les prises
utilisées sont alors celles de standards nationaux ou d’origine industrielle (Photo 2), et de plus en plus la
prise d’origine japonaise et intégrée également au standard SAE J1772 aux Etats-Unis (photo 3), mais
que l’on retrouve aussi dans l’ensemble des modèles diffusés en Europe jusqu’en 2013 (photo 5).
Photo 1 : Prise type 2
d’origine Mennekes
Photo 2 : Prise industrielle IEC
60309-2 3P+N+E
Photo 3 :
Prise SAE J1772
Si la manière de recharger un véhicule
en courant alternatif monophasé
semble alors faire consensus, pour de
plus fortes puissances seul le standard
japonais CHAdeMO de recharge en
courant continu se dégage, et fait l’objet
de quelques déploiements expérimentaux
de bornes même en Europe.
En 2012, on dispose donc « de facto »
d’un standard mondial pour la recharge
en monophasé, mais il ne convient
pas aux européens et pour une bonne
raison : en Allemagne, mais aussi en
France, il est aisé pour un particulier
ou une petite entreprise de disposer
d’un raccordement triphasé au réseau.
Or la recharge triphasée peut être
beaucoup plus rapide (22kW, soit 100
à 150km par heure de charge) qu’en
monophasé (limité à 7kW), et surtout
les bornes sont bien moins coûteuses
qu’en courant continu… Il faut donc
aux européens une prise permettant la
recharge triphasée.
Il s’ensuit une petite guerre entre lobbys
nationaux, et dans un premier
temps émergent d’un côté la prise
d’origine Allemande (Photo 1), dite
‘type 2’, et une prise d’origine italienne
et promue par l’EVplug alliance, dite
‘type 3’ (Photo 4).
Le compromis est sur le papier séduisant
: la prise type 3 sera installée côté
borne et permet de s’affranchir des
éventuelles multiples prises côté véhicule,
permettant aux prises anciennes
prises type 1 et aux nouvelles prises
type 2 de coexister côté véhicule.
Photos 4 et 5 : Connecteur J1772 (type 1) de Kangoo
et prise type 3 sur une borne de recharge française
Malheureusement, il n’y a qu’en
France, où tous les déploiements de
bornes en 2012 et 2013 se font avec un
connecteur de type 3 côté bornes, que
ce concept prend. Presque partout ailleurs,
les câbles sont soit intégrés aux
bornes pour limiter les opérations manuelles
pour recharger, soit les bornes
disposent également d’un connecteur
de type 2. En 2013 les derniers obstacles
mis au déploiement de prises de
type 2 également côté borne (la question
des obturateurs) tombent même
en France… et il s’ensuit une pagaille
renouvelée sur le marché : tant que
tous les véhicules européens ne seront
pas munis de prises de type 2, il
faudra bien un connecteur côté borne
au moins sur les bornes publiques… et
alors lequel mettre… type 2 ou type 3 ?
…et que faire avec les cordons type
3 commercialisés actuellement ?
En parallèle, la sortie des premiers véhicules
utilisant la prise de type 2 pour
la recharge triphasée fait apparaître un
problème de jeunesse : concentrés sur
les débats sur le format physique de
la prise triphasée, les européens ont
négligé de faire évoluer le protocole
de gestion de la charge (le fil pilote)…
directement hérité du standard
SAE J1772 monophasé :
le véhicule n’a donc aucun
moyen de savoir s’il est effectivement
alimenté en monophasé
ou en triphasé… il doit « essayer
» les deux possibilités
avec une heuristique propre
au constructeur, et non définie
dans les normes. Ce problème
est réglé par l’évolution du protocole
de communication (IEC
15118)… mais ce dernier est encore
très loin d’être déployé dans les véhicules.
Il reste donc encore probablement
quelques années avant que cette
question des connecteurs soit définitivement
derrière nous !
Gestion des bornes…
Les premiers déploiements de bornes
à l’échelle de campus font clairement
ressortir deux problématiques majeures
qui ne sont pas encore traitées
de manière optimale par les offres du
marché :
• La supervision et le réseau de télécommunications
: les bornes sont
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 30

Essais et Modelisation
des objets communicants, et le déploiement
du réseau se révèle coûteux
en CAPEX en mode filaire, et coûteux
en OPEX en mode radio GPRS, assez
instable. De plus, lorsqu’une borne
cesse de communiquer, les solutions
actuelles de supervision ne permettent
pas de discriminer les pannes d’origine
électrique, et les pannes du réseau de
communication. Sur ce point il apparaît
clairement que les solutions de bornes
pour campus et collectivités locales
devront intégrer un réseau de communication
radio bas débit en propre,
permettant à minima une supervision
autonome du réseau (tout en réduisant
les OPEX), et à terme la gestion intégrale
des communications liées à la
validation des badges et à la gestion
d’énergie. Des solutions très performantes
et peu coûteuses existent pour
établir de tels réseaux sur les bandes
libres, fiables jusqu’à des portées de
l’ordre de quelques kilomètres autour
de l’antenne desservant le campus.
(Illustration Radio + bornes). Ces solutions
viennent en sécurisation du réseau
cellulaire GPRS, voire en substitution
de ce dernier.
• La gestion d’énergie : la problématique
de la gestion d’énergie se révèle
un facteur déterminant du coût de déploiement
d’une infrastructure de recharge,
dès que le nombre de bornes
dépasse quelques unités. Les problèmes
de déséquilibrage de phases,
de baisse de tension, de dépassement
de puissance pointe sont immédiats et
peuvent conduire à des renforcements
de réseau, voire des changements de
transformateurs sur les grand campus
dont le coût atteint facilement
30% du budget total de l’infrastructure
de charge, voire plus. Il est donc essentiel
de disposer d’une gestion de
charge évoluée, capable de prendre
en compte l’ensemble des paramètres
électrotechniques d’un réseau. Le
protocole OCPP, dans sa version
2, permet désormais de mettre en
œuvre sur le campus des solutions
de gestion de charge multi-fournisseurs
de bornes, ce qui est essentiel
puisque les contraintes réseau sont
des problématiques globales qui ne
peuvent évidemment pas être segmentées
fournisseur par fournisseur
en autant de gestionnaires séparés.
Du côté du protocole véhicule-point
de charge, la normalisation du fil pilote
(IEC 61851-1, figure 6), intègre clairement
dès 2010 les fonctions de modulation
de la charge. Après des débuts
difficiles pour l’interfonctionnement
avec les véhicules, on peut considérer
que les véhicules récents supportent
correctement cette fonction, absolument
essentielle pour la performance
de la gestion de charge. Les donneurs
d’ordres doivent donc être attentifs
à exiger le support par les points de
charge de la modulation du rapport cyclique
du fil pilote, et non seulement de
sa fonction sécuritaire.
Figure 6 : Circuit de fil pilote, selon IEC
61851 et J1772
Le rapport cyclique de l’oscillateur du
point de charge de la figure 6 pour être
modulé pour indiquer le courant de
charge maximal, de 6A (8% de rapport
cyclique) à 80A. La charge n’est pas
possible en absence de signal ou si
son rapport cyclique est inférieur à 3%
L’itinérance… vers OCPP 2
S’agissant de la recharge de véhicules
à partir de bornes publiques, on
a déployé aujourd’hui de nombreuses
stations à partir d’argent public sans
exiger, malheureusement, que les systèmes
de validation de badge puissent
interroger des systèmes externes pour
les véhicules en itinérance. Cet argent
public aurait réellement pu catalyser la
mise en place d’une infrastructure cohérente
au niveau national, sans imposer
la prise en compte par le conducteur
d’une multitude de cartes et de
systèmes d’abonnement distincts.
Il est trop tard pour ce qui a déjà été
déployé, et on peut juste espérer que
désormais tout avenant à un contrat
de commande de bornes publiques
contienne une clause d’engagement
d’interface vers un système d’itinérance.
Heureusement, le protocole OCPP
d’origine néerlandaise est devenu un
standard de fait : dans sa version 1.5
qui permet déjà la gestion d’itinérance
(OCPP a été créé pour cela), il est aujourd’hui
supporté par l’ensemble des
constructeurs de bornes présents sur
le marché français. La version 2, en
cours de finalisation, ajoute la capacité
à s’interfacer avec un sous-système de
gestion de charge.
Le support du protocole OCPP, directement
sur la borne ou au niveau
d’un gestionnaire local, semble donc
une exigence particulièrement critique
pour garantir la pérennité d’un point
de charge, et son intégration future à
toute infrastructure d’itinérance nationale
ou internationale.
Conclusion
Même si l’ensemble de l’écosystème
du véhicule électrique est encore un
peu jeune et qu'il nécessitera des
ajustements à la marge suite aux retours
d’expérience, on constate qu’aujourd’hui
l’ensemble des briques techniques
existent et sont reconnues par
tous les acteurs: fil pilote modulable,
protocole OCPP 1.5 et 2, prise standard.
Tout est donc prêt pour que ces éléments
soient intégrés par les opérateurs
de mobilité électrique et
qu’émerge rapidement une infrastructure
de recharge cohérente, interopérable
et homogène au niveau national
(par opposition au patchwork d’ilots
locaux actuel), ce qui est une condition
essentielle du déploiement du véhicule
électrique.
Donneurs d’ordres privés et publics
doivent être vigilants dans leurs appels
d’offre, pour exiger dès aujourd’hui la
prise en compte de ces briques techniques,
afin de participer à l’émergence
de cette infrastructure homogène et
éviter des investissements ultérieurs
pour s’y adapter.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 31

Essais et Modelisation
Entretiens
Simulation 3D :
état de l’art d’un domaine en forte mutation
La simulation a trouvé son rythme de croisière mais promet encore d’importants développements, notamment
rendus possible par les performances – infinies ? – de l’informatique. Pour ce dossier spécial,
nous avons demandé à cinq acteurs majeurs du marché de s’exprimer sur le sujet.
>> Hugues Drion, directeur de la
division MFG d’Autodesk
Sur quelles technologies s'appuie
la simulation 3D ?
La simulation 3D repose sur un moteur
de conception 3D depuis maintenant
deux décennies. La technologie
est une approche par fonctions,
c’est-à-dire qu’on décrit une pièce
3D par apport ou enlèvement de
matière, au plus proche de la réalité,
comme pour l’usinage d’une pièce.
Qu'apporte-t-elle aux outils de
simulation "classiques" ?
Ce changement d’approche a permis
de travailler directement sur un
modèle unique et de plus en plus
proche de la réalité. Ces outils ont
permis d’ouvrir de nouvelles portes à
la simulation, en réservant le travail
de conception au concepteur, et en
libérant du temps pour le spécialiste
calcul dont le métier n’est clairement
pas de créer un modèle, mais de
l’utiliser dans un contexte spécifique.
L’accès au calcul directement sur la
pièce conçue, ou un ensemble, a
permis par ailleurs d’ouvrir la porte
du calcul aux concepteurs n’ayant
pas une grande expérience dans le
domaine du calcul. Ils peuvent ainsi
répondre à des besoins qui ne nécessitent
pas une grande expertise,
par une méthodologique à appliquer
sur leur pièce ou leur ensemble.
Par extension, le travail sur un ensemble
directement issu de la CAO
3D a permis de s’affranchir de beaucoup
de méthodologies de maillages,
et laisser faire le modeleur
qui sait interpréter de manière intelligente
les interfaces entre pièces,
les contacts, d’apporter directement
les propriétés matières déjà définies
dans la CAO, et de ne se concentrer
que sur les cas de charges,
c’est-à-dire là où l’intervention humaine
est à plus forte valeur ajoutée.
L’évolution des capacités de calculs,
l’avènement de machines très puissantes,
la parallélisation de tâches,
ont permis de travailler sur des modèles
de plus en plus complets et
complexes, sans avoir besoin d’une
expertise très avancée qui était encore
nécessaire il y a quelques années
pour interpréter un ensemble
en « super-élément », c’est-à-dire
une séparation du modèle en sous
modèles.
Les capacités informatiques ont
aussi permis de travailler sur des
modèles complets en « multi-physique
», c’est-à-dire en ayant une
approche faisant appel à plusieurs
domaines de compétence, tels que
la thermique, le fluidique, la cinématique,
la mécanique et bien d’autres
domaines couplés entre eux. Ces
mêmes calculs faits avec des outils
classiques nécessitaient la création
d’un modèle capable de porter
chacune de ces disciplines dont les
contraintes de calcul sont très différentes,
et prenaient des mois à être
réalisés, souvent en écrivant une interface
spécifique pour que chacune
de ces disciplines puissent converser.
La CAO 3D a permis de rendre
les résultats de calculs plus lisibles
pour les chefs de projets, et toutes
les personnes participant au projet.
La conception 3D, et toute sa puissance,
a ouvert la simulation à une
domaine encore peu fréquenté, qui
est la simulation des flux dans des
zones étendues, à l’intérieur d’une
usine, d’un bâtiment, mais aussi autour
de zones construites, et éviter
des turbulences ayant un impact sur
le confort au quotidien.
Quand la 3D est-elle apparue
et quelle place prend-elle aujourd'hui
?
La 3D est présente partout aujourd’hui
dans la simulation. Elle est
apparu à la fin des années 80 et a
connu un essor très important à la
fin des années 90. Les ingénieurs
calculs, assez conservateurs, ont
longtemps gardé leurs propres outils
et ont été peu enclin à ouvrir la porte
du calcul au plus grand nombre, les
concepteurs en l’occurrence. Par ailleurs,
les concepteurs n’étaient pas
forcément en mesure de prendre le
poids de la responsabilité que représente
un résultat de calcul sur leurs
épaules. Aujourd’hui encore, beaucoup
de bureaux d’études ne sont
pas encore équipés et continuent
à sous-traiter ces calculs à des bureaux
spécialisés, ou à une équipe
interne dédiée. Pourtant, parce que
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 32

LES SOLUTIONS
MSC SOFTWARE
AU CŒUR DE VOTRE
STRATEGIE
D’INNOVATION
La Simulation Numérique Moteur
du Développement Produit
MSC Software
3 avenue du Canada - 91978 Les Ulis - Courtaboeuf
Tél: 01 64 53 93 93
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www.mscsoftware.com/france
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 33

Essais et Modelisation
chacun d’entre eux a un métier spécifique,
il ne faudrait que les former
sur la méthode à appliquer dans leur
domaine.
Par ailleurs, les outils sont devenus
Autodesk Simulation Moldflow 2014
features
de plus en plus accessibles, et répondent
à leurs besoins. De plus,
les machines spécifiques pour faire
du calcul ont un coût important, et
doivent être changées fréquemment.
Ceci a un coût pour l’entreprise
qu’elle n’est capable de mettre sur
la table que si le dirigeant a compris
que le calcul est un réel levier pour
lui, et que la somme de calculs à réaliser
est suffisamment important.
Et demain ?
On a pris depuis peu un nouveau virage
dans le calcul, avec des outils
de calcul portés en mode SAS ou sur
le cloud. Le cloud permet la mutualisation
des ressources, et de n’utiliser
que ce dont on a besoin. Il permet
d’éviter d’acheter une machine
spécifique pour réaliser ces calculs,
et donne l’accès à cette capacité de
manière plus large. Le cloud permet
aussi de mutualiser les ressources,
et ainsi d’exécuter des calculs dans
un délai réduit. Ceci s’appelle l’infinite
computing. L’offre cloud proposée
par Autodesk depuis maintenant
plus d’un an a permis à de nombreuses
sociétés de s’équiper de la
capacité de calcul, ou pour celles
qui avaient déjà cette capacité en
interne d’ouvrir de nouvelles portes
pour simuler encore plus, sans pour
autant faire l’acquisition d’un poste
supplémentaire. Certains ont aussi
fait ce choix pour investiguer encore
plus de solutions techniques.
En quoi répond-elle aux attentes
des industriels en matière de simulation
?
Je dis toujours qu’un industriel n’est
capable d’investir que s'il mesure un
retour sur investissement. Dans le
domaine du calcul, l’investissement
est souvent très lourd, entre la licence,
la machine, et la formation de
l’utilisateur. Dès aujourd’hui, nous
pouvons aborder ces mêmes industriels
en leur disant qu’ils peuvent
avoir accès à ces capacités de calcul
sans pour autant faire ce lourd investissement.
L’utilisateur reste, mais il
n’a plus à investir dans une machine
coûteuse ni dans une licence. Il
passe ses coûts en fonctionnement,
et non plus investissement, et la
calcul du retour sur investissement
est ainsi réduit d’autant. Il a par ailleurs
accès à des ressources infinies
de calcul et peut ainsi être encore
plus innovant, essayer de multiples
voies sans attendre que les calculs
s’exécutent les uns après les autres.
L’utilisateur peut lancer un plan d’expérience,
et avoir accès aux résultats
dans un temps record. Il peut
aussi les lancer depuis son bureau,
entre dans une réunion ou vaquer à
d’autres occupations, et recevoir ses
résultats sur sa tablette. L’innovation
est ce qui nous permettra de passer
les prochaines étapes, cette nouvelle
approche correspond exactement à
ce que les industriels ont besoin pour
les franchir avec succès.
Quels sont les domaines d'applications
de la simulation 3D ?
Dans quels secteurs précisément
la trouve-t-on et pour quelles
opérations ?
La simulation classiquement est
faite dans le domaine thermique et
mécanique, avec Autodesk Simulation,
sur des pièces et des ensembles
manufacturés. Ceci répond
à une exigence de tenue mécanique
et thermique, de minimisation des
masses, de réduction des bruits, de
gestion des risques, de réponse aux
normes en vigueur, d’usure, de tenue
dans le temps, de quantification
du nombre des cycles.
On la trouve aussi dans l’injection
plastique où Autodesk Moldflow
est leader mondial. Ceci répond à
un besoin d’augmentation des cadences
de fabrication, d’optimisation
des formes, de qualité de surfaces,
«L’innovation est ce qui nous permettra de
passer les prochaines étapes
Hugues Drion (Autodesk)
»
de l’extension à l’infini de l’utilisation
des plastiques ou nouvelles
matières dont on veut savoir si elles
ont les qualités requises avant d’en
faire les premiers prototypes. On
la trouve enfin dans la simulation
de l’écoulement des fluides, chez
Autodesk avec CF Design. Ceci
répond aux besoins d’optimisation
des flux, de pénétration dans l’air,
de refroidissement, de maintien à
température acceptable, de maitrise
d’un environnement de travail ou de
circulation. Beaucoup d’autres domaines
font appel à la simulation. Je
ne citerais que le rendu réaliste, qui
est aussi une simulation de la réalité.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 34

Essais et Modelisation
>> Delphine Genouvrier, senior
product simulation manager chez
Solidworks
Verbatim
« La simulation 3D permet de tester
la performance et la qualité de
produits conçus en 3D par les ingénieurs
Produit au cours du développement
produit. Plusieurs types
de simulations 3D peuvent être effectués
dont l’analyse par éléments
finis (FEA) et l’analyse d’écoulement
fluides (CFD). Ces deux analyses
s’appuient sur le modèle CAO 3D
pour créer le modèle de simulation.
La simulation 3D apporte des informations
techniques cruciales pour
des décisions de conception averties.
« Les avancées technologiques et
l’amélioration et la démocratisation
de la puissance des ordinateurs permettent
de tester des modèles 3D
complexes dans tous les bureaux
d’études. Le monde de la conception
et de l’ingénierie a passé un cap
avec les outils de simulations 3D accessibles
et l’on est désormais dans
une ère de ‘simulation-driven engineering’.
C’est-à-dire que la simulation
n’est plus utilisée uniquement
pour une validation finale d’un produit
critique mais comme un outil de
conception 3D à part entière utilisé
tout au long du cycle de développement
produit.
« De façon générale, l’utilisation de
la simulation 3D permet de connaitre
en avance de phase le comportement
d’un produit afin de pouvoir le
modifier, l’optimiser mais aussi de
guider l’ingénieur dans la phase de
concept pour valider plusieurs idées.
Elle devient un support important
pour le concepteur produit. Les industriels
ont besoin de répondre aux
pressions du marché et ont compris
que la simulation numérique a évolué
et peut désormais entrer dans
«La simulation 3D a également permis aux
ingénieurs de communiquer plus facilement
leur projets à des ‘non sachant’
leur bureau d’études pour en tirer
tous les bénéfices. Ils peuvent ainsi
équiper toute l’équipe et non plus
uniquement 1 spécialiste calcul. La
Simulation 3D permet d’améliorer la
productivité et la créativité de leur
R&D ce qui entraîne une amélioration
de la performance et de la qualité
du produit livré aux clients, une
diminution du cycle de développement
produit et des coûts de développement.
« D’autre part, la simulation numérique
n’est plus réservée à l’industrie
de l’aérospatiale ou de l’automobile,
même si ces industries sont toujours
très utilisatrices de simulation. La
démocratisation de la simulation 3D
a permis à quasiment toutes les industries
de gagner en temps et en
coût lors du développement produit.
Le domaine du High Tech/de l’électronique
investi énormément en simulation
3D, notamment en outils de
simulation thermique 3D, afin de répondre
efficacement aux besoins de
miniaturisation, de performance des
composants. Le domaine du médical
teste et optimise toute leur gamme
de produits grâce à la simulation 3D,
avec des simulations d’écoulement
fluides (tels que le sang), des simulations
d’injection plastique ou de tenus
à la fatigue…
Delphine Genouvrier (Solidworks)
»
« La simulation 3D a également
permis aux ingénieurs de communiquer
plus facilement leur projets
à des ‘non sachant’. Des outils de
revues de résultats en 3D, tels que
eDrawings, permettent de collaborer
avec tous les acteurs du développement
produits avec la facilité de
compréhension apportés grâce à la
3D. Un modèle de déformation ou de
contraintes en 3D est beaucoup plus
facile à appréhender et investiguer
qu’un rapport plus hermétique avec
des graphes ou des tableaux de valeurs
de résultats. Les nouveaux développements
en hardware, en processeurs
et en virtualisation ouvre
des nouveaux horizons pour la simulation
3D afin de diminuer encore
plus le temps de calcul, de simplifier
l’accès aux outils de simulations
3D et ainsi de rendre la simulation
de plus en plus intégré au travail de
conception produit. »
>> Tangi Meyer, Consultant Réalité
Virtuelle, ESI France
Sur quelles technologies s'appuie
la réalité virtuelle ?
La réalité virtuelle s'appuie sur des
systèmes de projection dits immersifs:
c'est à dire sur des systèmes
permettant de couvrir tout ou partie
du champ visuel de l'opérateur par
un affichage 3D. Elle s'appuie également
sur des systèmes de tracking
PAM-CEM Simulation Suite
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 35

Essais et Modelisation
qui calculent en temps réel la position
de la tête et de la main de l'opérateur
(voire de toutes les parties de
son corps). Par le biais de ces technologies,
l'utilisateur est immergé
dans un environnement synthétique
avec lequel il peut interagir grâce au
tracking de ses actions.
Les concepts autour de la réalité
virtuelle sont apparus dans les années
70. Les premiers prototypes
de systèmes de réalité virtuelle dans
les années 80 et au début des années
90 manquaient de puissance
pour permettre de faire tourner des
applications intéressantes. Avec
l'augmentation de la puissance de
calcul et la miniaturisation, la réalité
virtuelle a connu un regain d'intérêt
à la fin des années 90 et au début
des années 2000. Les premières
solutions industrielles sont apparues
pendant la première décennie du
XXIe siècle, et elles ont permis aux
industriels de valider les gains de
productivité que pouvait engendrer
la réalité virtuelle. Aujourd'hui, la réalité
virtuelle est une technologie mature
et opérationnelle chez les principaux
industriels de l'automobile et
de l'aéronautique. Elle trouve également
des champs d'applications
dans le développement de systèmes
complexes et/ou dangereux, pour
lesquels il est difficile de réaliser des
prototypes physiques.
est utilisée pour l'ingénierie, le ‘manufacturing’
ou fabrication virtuelle,
les simulations de maintenance et la
présentation virtuelle de produits.
En quoi répond-elle aux attentes
des industriels en matière de simulation
?
Qu'apporte-t-elle aux outils de
simulation "classiques" ?
La réalité virtuelle permet de visualiser
des modèles et des systèmes
complexes de manière intuitive à
l'échelle 1. Elle fournit les moyens,
à plusieurs utilisateurs, d'interagir
et de naviguer dans et autour de
ces modèles et systèmes, afin d'en
comprendre la structure et le fonctionnement.
Elle favorise ainsi une
meilleure compréhension de ceuxci
et ce dès le tout début du cycle
de développement du produit, avant
même qu’un prototype physique ne
soit encore disponible.
Quand la réalité virtuelle est-elle
apparue et quelle place prendelle
aujourd'hui ?
Et demain ?
Avec la baisse des coûts du hardware
et la miniaturisation, on peut
imaginer que la réalité virtuelle devienne
accessible à tous. Elle devrait
également se rapprocher de
la réalité augmentée pour que les
prototypes virtuels puissent être mis
en situation dans le contexte final du
produit. Par exemple, si l’on étudie
et valide une stratégie de montage
ou d’assemblage de composants
pour un moteur, la réalité augmentée
pourra compléter la réalité virtuelle,
en permettant de recaler cette stratégie
sur le moteur réel, tel qu’il sera
assemblé, pour accompagner l’opérateur
final lors du montage. Enfin,
avec l'augmentation de la puissance
de calcul, il deviendra possible de
simuler avec encore plus de réalisme,
en temps réel, des modèles et
des systèmes de plus en plus complexes.
Quels sont les domaines d'applications
de la réalité virtuelle?
La réalité virtuelle est utilisée dans de
très nombreux domaines, des neurosciences
à l'ingénierie en passant
par l'art, la psychologie et la formation.
Dans un contexte industriel, elle
« On peut imaginer que la réalité virtuelle
devienne accessible à tous
Tangi Meyer (ESI France)
»
La réalité virtuelle répond au besoin
des industriels pour simuler leurs
produits au plus tôt dans leur cycle
de conception, leur permettant ainsi
d’identifier d’éventuelles erreurs
lorsqu’elles peuvent être corrigées
à moindre coût. Elle permet des simulations
réalistes qui évitent d'avoir
à réaliser des prototypes/maquettes
physiques qui sont coûteux à réaliser
et qui sont bien souvent obsolètes
au moment où ils sont exploitables.
Dans quels secteurs précisément
la trouve-t-on et pour quelles
opérations?
Automobile, aéronautique et espace,
mais aussi énergie, lignes
de production, machines/système
complexes… l’utilisation de réalité
virtuelle prend progressivement sa
place dans les processus d’innovation,
tous secteurs confondus.
Quels sont les grands défis (à la
fois techniques et applicatifs/
marchés) de la réalité virtuelle
de demain ?
Un premier grand défi concerne le
matériel qui doit continuer à s’améliorer
en qualité (notamment pour
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 36

Essais et Modelisation
l’affichage: résolution, fréquence d’affichage,
et pour le tracking : précision)
tout en étant de moins en moins invasif
afin de ne pas perturber la perception
et donc l’immersion de l’utilisateur. Un
second défi concerne l’extension de
la réalité virtuelle aux autres modalités
sensorielles via par exemple les
systèmes de type retour tactile et/ou
haptique qui augmenteront le réalisme de la simulation
pour les utilisateurs. De la même manière, les retours
auditifs et olfactifs doivent encore être améliorés. Enfin,
un troisième défi sera d’adresser des besoins de simulation
de plus en plus complexes sur le plan de la physique
(fluides, multi-physique) tout en restant interactif
et temps-réel.
>> Antoine Langlois, French Technical Manager
chez MSC Software
Verbatim
« La technologie de simulation en 3D est très ancienne.
Il y a déjà quarante ans, les possibilités de résolution de
problèmes 3D entraient dans le domaine du possible
d’un point de vue mathématique. Mais les simulations
3D ne pouvaient pas être mis réellement en œuvre
pour deux raisons principales. D'une part, la capacité
des machines ne donnait pas la possibilité de résoudre
des problèmes de grandes dimensions (en 3D notamment)
par la simulation numérique. Il était nécessaire,
au préalable, de simplifier les modélisations en « idéalisant
» les problèmes et en les transformant en modèles
simples 1D tout d’abord, puis en 2D. D'autre part,
les structures étaient conçues sur des plans en papier
et rendaient extrêmement compliquée la réalisation de
simulations numériques 3D à partir de ces plans. Les
logiciels de CAO 3D ont commencé à être suffisamment
performants et exploitables par les outils de simulation
depuis seulement vingt-cinq ans.
« Puis, ces dix dernières années, les capacités des ordinateurs
en termes de mémoire et de performance ont
littéralement explosé. Celles-ci permettent aujourd’hui
d’appréhender des simulations numériques complexes
avec plusieurs millions de degrés de liberté. En parallèle,
les outils de CAO sont désormais capables de gérer
des géométries 3D et des mécanismes complexes
dans des formats numériques exploitables par les outils
de simulation. Grâce à ces progrès, il est actuellement
possible de réaliser des opérations de simulation 3D
«Aujourd’hui, les capacités des ordinateurs
continuent d’évoluer à une vitesse vertigineuse
Antoine Langlois (MSC Software)
»
plus performantes à partir de définitions géométriques
3D précises et directement exploitables. À ce jour, il reste
cependant nécessaire dans la plupart des cas de simplifier
cette géométrie 3D et de l’idéaliser en partie afin de
réaliser des simulations numériques.
« Aujourd’hui, les capacités des ordinateurs continuent
d’évoluer à une vitesse vertigineuse. Et l’on peut certainement
imaginer que dans les années à venir nous continuerons
à augmenter la taille des modèles de simulation
numérique que l’on peut traiter et réduire encore considérablement
les étapes de simplification entre la CAO
et la simulation numérique. En parallèle, la complexité
et la finesse des problèmes numériques 3D que la simulation
numérique est en mesure de traiter a elle aussi
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 37

Essais et Modelisation
augmenté de manière drastique ces
dernières années : d'une part, en
termes de couplage des différentes
physiques en 3D (mécanique et
CFD par exemple), d'autre part, en
termes de finesse des problèmes
traités comme la propagation de
fissure, la rupture ou la complexité
de comportement matériaux par
exemple. »
>> Yohann Mesmin, directeur
technique LMS France, A Siemens
Business
Sur quelles technologies s'appuie
la simulation 3D ?
LMS Virtual.Lab Acoustics
La simulation 3D désigne l'exécution
d'un programme informatique
sur un ordinateur ou réseau en vue
de simuler un phénomène physique
réel et complexe (par exemple : roulage
d’un véhicule, bruit d’un moteur
électrique, usure d’un roulement à
billes, résistance d’une plateforme
pétrolière off-shore à la houle, fatigue
d’un matériau sous sollicitation
vibratoire….)
Les simulations 3D reposent sur
la mise en œuvre de modèles mathématiques
utilisant la plupart du
temps des techniques de discrétisation
de l’objet à simuler : la plus
connue, notamment en mécanique
des structures, est la technique des
éléments finis. La 3D s’appuie sur
les équations connues ou moins
connues, notamment suivant les résultats
des projets de recherche très
avancés qui vont permettre d’apporter
de nouvelles méthodes plus performantes.
Qu'apporte-t-elle aux outils de
simulation "classiques" ?
Si on représente le développement
produit par un cycle en V, la simulation
3D peut-être considérée comme
la phase finale de la validation virtuelle.
Comme tout type d’outils de
simulation « classiques », la simulation
3D cherche à répondre à la
question : « quel est le résultat obtenu
si j'exerce telle action sur un
élément ? ». Chaque composant,
chaque sous-ensemble, chaque
système, est avec la simulation 3D
représenté de manière fidèle, quelle
que soit la technologie ou le domaine
concerné.
La simulation 3D est la dernière
étape de validation virtuelle avant la
phase de validation physique et de
prototypage. C’est elle qui va définir
et valider les dernières orientations
de design, les derniers choix technologiques
avant de valider définitivement
et produire. La simulation 3D
est l’ultime phase dans la branche
descendante du cycle en V de développement,
vis-à-vis des outils de simulation
« classiques ». Elle apporte
le tampon final de finalisation de la
phase virtuelle et du démarrage de
la phase de prototypage, et surtout
remplacer des essais intermédiaires
coûteux.
Quand la 3D est-elle apparue
et quelle place prend-elle aujourd'hui
?
Apparue il y a plusieurs décennies,
la simulation est un outil utilisé par
le chercheur, l'ingénieur (...) pour
étudier les résultats d'une action
sur un élément sans réaliser l'expérience
sur l'élément réel. La littérature
mentionne une première utilisation
pendant la seconde guerre
mondiale afin de modéliser le processus
de détonation nucléaire. Les
simulations sont une adaptation aux
moyens numériques de la modélisation
mathématique. Elles servent à
étudier le fonctionnement et les propriétés
d’un système modélisé ainsi
qu’à en prédire son évolution.
La réduction des cycles de développement,
la recherche continue
de la meilleure performance et de la
meilleure efficacité, la volonté d’allégement
et de réduction des coûts
font aujourd’hui de la simulation 3D
une pierre angulaire de la stratégie
de développement pour l’ensemble
des secteurs industriels. L’objectif
de la simulation 3D est de valider un
nouveau concept et de valider les
nouvelles orientations stratégiques.
Et demain ?
Le triptyque QCD (Qualité-Coût-Délai)
dictera toujours la volonté d’innovation.
Les défis technologiques, les
normes écologiques et les normes
sécuritaires (passives ou actives)
pousseront toujours les industriels
à effectuer des améliorations et des
innovations continuent de leurs systèmes.
La simulation 3D restera et
continuera à être un maillon essentiel
dans ces phases de réflexion,
d’innovation et de recherche de la
meilleure performance. En parallèle,
la simulation est aussi un premier
moyen d’effectuer de l’analyse de
défaillance ultérieure. Par exemple,
la simulation 3D permet aujourd’hui
d’aider à comprendre comment une
fissure va se propager et ainsi identi-
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 38

Essais et Modelisation
fier en fonction du profil de la fissure
les risques de défaillance du système
complet.
Mais, la simulation 3D est basée sur
une connaissance des phénomènes
qui ne peut être obtenue que par
l'expérimentation. Une simulation
ne peut donc être réalisée que si
on dispose d'un acquis de connaissances
suffisant obtenu par des expérimentations
sur des phénomènes
antérieurs et analogues. Quelle que
soit la qualité de la simulation, elle
ne remplace et ne remplacera pas
totalement l'expérimentation car elle
en a besoin pour se corréler.
En quoi répond-elle aux attentes
des industriels en matière de simulation
?
Les simulations 3D sont devenues
incontournables dans tous les secteurs
industriels pour la modélisation
des systèmes. Elles permettent
d'éviter la mise en œuvre d'une série
de prototypages. Et dans certains
cas l'expérience est irréalisable,
trop chère ou contraire à l'éthique
(nucléaire). Elles offrent également
un aperçu sur le développement et
le comportement d'un système trop
complexe en le simulant avec une
approche mathématique. On va retrouver
trois utilisations majeures
de la simulation 3D, pour des problèmes
directs (prévoir l'état final
d'un système connaissant son état
initial), des problèmes inverses (déterminer/optimiser
les paramètres intrinsèques
à un système en fonction
des couples : état initial – état final)
et, enfin, l’analyse de défaillance qui
permet de comprendre et d’analyser
le comportement d’un système sous
des conditions « hors normes » ou
de défaillances.
«Réduire le cycle de développement produit,
analyser de nouveaux concepts et matériaux…
dans un temps limité. La simulation 3D
n’échappe pas à ce défi
Quels sont les domaines d'applications
de la simulation 3D ?
Avec les nouvelles attentes en termes
de sécurité passive et active, la dynamique
rapide (ou communément
le « crash ») est un des domaines
d’applications le plus dimensionnant
(tant en termes de nombres d’utilisateurs
qu’en termes de ressource de
calculs) dans le secteur automobile.
On voit apparaître également de
plus en plus la nécessité d’adresser
des systèmes plus complexes
et plus intelligents pour adresser la
simulation dite « mécatronique ». On
retrouve ce besoin dans l’ensemble
des secteurs industriels.
La recherche en termes d’allégement
fait apparaître des besoins en
simulation de matériaux composites,
très utilisée dans le secteur aéronautique
; de plus en plus d’industriels
de l’ensemble des secteurs
s’intéressent à ces nouveaux matériaux
et procédés. De manière générale,
la durée de vie, la cinématique,
l’acoustique, le comportement vibratoire,
la tenue structurelle, les études
thermiques (…) sont quelques-uns
des domaines que la simulation 3D
permet d’adresser. Chacune de ces
disciplines n’est pas spécifique à un
secteur en particulier.
À quels défis sera confrontée la
3D de demain ?
Yohann Mesmin, (LMS France)
»
Les capacités de simulation évoluent
et évolueront parallèlement à l’informatique
et à ses performances.
Grâce à une puissance de calcul
toujours croissante et à l'augmentation
du volume de données stockables
il est possible de découper
un phénomène complexe en milliers
voire en millions de phénomènes
simples et donc de calculer les résultats
sur le phénomène complexe.
L'ordinateur permet aujourd'hui de
simuler des phénomènes très complexes
tel qu'un avion complet mais,
sur certains sujets, la puissance de
calcul reste encore insuffisante.
Le défi majeur des industriels en
termes de simulation est de réduire
le cycle de développement
produit et d’analyser de nouveaux
concepts, de nouveaux matériaux…
dans un temps limité. La simulation
3D n’échappe pas à ce défi. Pour
ce faire, les éditeurs de logiciels se
positionnent avec des plateformes
de simulation 3D multi-physiques et
multi-domaines. Celles-ci, en évolution
perpétuelle, devront permettre
aux industriels d’avoir pour une
seule mise en données la capacité
d’étudier différentes physiques et différents
domaines d’applications.
Propos recueillis par Olivier Guillon
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 39

Insolites
Macabre
Avis à la famille du défunt :
personnalisez sa pierre tombale !
Tenter de renouveler le marché des pierres tombales est un acte audacieux. D'une part, parce que
ce produit est compliqué à vendre en raison d'un contexte qui se prête difficilement aux négociations.
D'autre part, parce qu'une tombe n'a pas vocation à être « sexy ». Elles ont pour coutume d'être souvent
à la fois austères, banales et onéreuses. Mais le triste protocole qui s'impose aux monuments
funéraires a poussé un bureau d'études à redynamiser ce marché et à lui redonner des couleurs.
C'est en partant d'un constat simple
que la société MDPE décide de
s'orienter vers le domaine du funéraire.
« En 2009, nous avons connu
un décès dans la famille qui nous a
fait comprendre qu'il est difficile de
faire le choix d'un caveau adapté à
la personnalité du défunt, d'autant
que prix est toujours très élevé et
les goûts diffèrent beaucoup quant à
l'apparence de la tombe », concède
Grégory Marchal, l'un des deux
co-fondateurs. C'est à ce moment
précis que lui et son frère Josua se
penchent sur l'option « acier » (traité
de 2 mm galvanisé), leur métier
d'origine, pour remplacer à terme
le lourd et coûteux granit, traditionnellement
usité pour construire des
pierres tombales et couvrir les cimetières
d'un lit de couleur grisâtre ou
rose pâle. Désormais, MDPE et sa
marque E-Stele entend faire de ces
lieux sinistres des endroits un peu
moins austères avec des tombes
plus personnalisables.
Qu'entend-on par « personnalisables
» lorsque l'on parle de pierres
tombales ? « Les proches du défunt
ont la possibilité de commander des
monuments sur mesure, précise
Grégory Marchal. En tant que bureau
d'études, nous leur développons
des modèles à partir des formes
et des couleurs souhaitées – pas
moins d'une dizaine ». Pour ce faire,
MDPE travaille sur le logiciel 3DA de
SolidWorks pour le développement
de modèles et la réalisation de maquettes.
Au niveau des matériaux
utilisés, c'est naturellement l'acier
(à 80%) et l'inox (20%) qui ont été
choisis ; l'entreprise s'est d'ailleurs
équipée d'une petite chaudronnerie
l'été dernier. « L'acier présente à la
fois l'avantage d'être plus léger que
le granit – pour un poids de 110 kg
en moyenne par tombe contre une
tonne – et de se déformer moins facilement
par dilatation froid-chaud. Au
niveau de la production elle-même,
la pierre suppose du temps et des
moyens plus lourds que l'acier. De
plus, contrairement à l'acier, on est
obligé de travailler la pierre directement
dans la masse, ce qui limite les
possibilités de formes. ».
Des essais ont été effectués à partir
de 2010 en laboratoire en milieu
salin de façon à tester la peinture
et le revêtement, puis en grandeur
nature ; l'opération de peinture présentant
en effet l'inconvénient de devoir
être parfaitement exécutée... La
déformation des raidisseurs est susceptible
de provoquer des défauts
visibles sur la peinture. D'où l'usage
de peintures destinées initialement
aux carrosseries. D'autres tests
ont été réalisés pour l'acoustique.
L'exigence de « reposer en paix »
est bien respectée. Car outre le fait
que le monument funéraire est à la
fois solidement verrouillé et directement
fixé au caveau, gardant ainsi
le corps de devoir entreprendre des
voyages inappropriés, E-Stel promet
une tombe entièrement insonorisée
et raidie. De quoi ne pas réveiller les
morts...
Repère
Olivier Guillon
Créé en 2006, MDPE (CA : environ
180 000 euros) est un bureau
d'études composé de trois
personnes. En dotant d'une
chaudronnerie, la structure a
créé une deuxième société,
LIM-BM, chargée de produire
les tombes E-Stel (marque déposée
en 2013). Implanté en
Gâtine (territoire situé en Deux-
Sèvres), le site de production
comporte huit personnes. Aujourd'hui,
la société souhaite
passer d'un modèle artisanal
(chaque tombe est faite sur mesure
et demande près de trois
mois, de la conception à la livraison
finale en passant par
les essais et la production), à un
stade industriel.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 40

INDUSTRIE
PARIS 2014
LE SALON DES TECHNOLOGIES DE PRODUCTION
31 MARS
4 AVRIL 2014
PARIS – NORD
VILLEPINTE
En tenue conjointe
9 SECTEURS
au service de
votre performance
industrielle
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 41
WWW.INDUSTRIE-EXPO.COM

L’interview
Interview
Les Pays de la Loire, le terreau français
de l’industrie des matériaux composites
Directeur du laboratoire MACSI (composante du Département Cosys – IFSTTAR), Monssef Drissi-Habti
revient sur les compétences de son laboratoire nantais mais aussi sur un savoir-faire unique en France
dans le domaine des matériaux composites.
>> Monssef Drissi Habti
Directeur du laboratoire MACSI (Département Composants et Systèmes (COSYS) – IFSTTAR)
Essais & Simulations
Quelle place occupe, selon vous,
la France et plus particulièrement
la région des Pays de la Loire dans
le développement des matériaux
composites ?
Monssef Drissi-Habti
Il existe en France un environnement
très favorable au développement des
matériaux composites. Il s’agit aujourd’hui
d’un véritable défi national
qui fait des matériaux composites
une priorité et un axe stratégique de
croissance. Concernant les Pays de
la Loire, on peut sans rougir dire qu’il
s’agit d’une terre qui a connu une montée
spectaculaire des composites ces
dernières années avec notamment
Airbus pour l’aéronautique mais aussi
le naval, l’énergie et les transports
terrestres. À cela s’ajoute la présence
du Pôle EMC2 qui fait en sorte que les
nombreux projets lancés aux niveaux
national et européen se concrétisent
en mettant en scène les acteurs de
l’innovation des composites sur le territoire.
A cet égard, il convient de se féliciter
du choix politique et stratégique
de mise en place des pôles de compétitivité
pour leurs rôles essentiels de
gestation de projets. Enfin, l’IRT Jules
Vernes se présente comme le parachèvement
de toutes ces années de
recherche en dotant à la région des
structures concrètes de création de valeur
ajoutée mais également de maind’œuvre
qualifiée.
Sur quels types de matériaux travaille-t-on,
ici, en Pays de la Loire ?
C’est un peu complexe. Pour bien
comprendre, il faut remonter dans le
temps : Airbus s’est imposé depuis plusieurs
années comme un chef de file
dans l’innovation sur les composites.
C’est important de noter tout d’abord
qu’industriellement, les fibres de renforcement
sont au cœur de l’industrie
composite. Celles aux très hautes
performances (céramiques et graphie,
en particulier) ne sont fabriquées à
l’échelle industrielle qu’au Japon et de
ce fait, ce pays s’est installé depuis de
nombreuses années dans une position
très confortable pour les applications
aérospatiales des matériaux composites.
Le Japon se distingue également
par plusieurs de ses entreprises
(Mitsubishi Chemical, Toray …) qui
fabriquent plusieurs types de fibre de
carbone pour différents températures
d’applications industrielles. D’autres
types de fibres de synthèse existent
(verre, Kevlar, polymère …) ainsi que
des fibres naturelles (lin, chanvre …)
et leur industrialisation est par contre
disséminée sur plusieurs régions du
monde (Europe, Etats-Unis et Asie).
En Région Pays de La Loire, les applications
industrielles relèvent de 4 axes
de développement industriel, à savoir
l’aéronautique, le naval, l’énergie et les
transports terrestres. Les recherches
ont pour finalité la mise en place de
façon automatisée et très fiable de
pièces de grandes dimensions. La
recherche est donc déclinée en un
panel de domaines de réflexion complémentaire
allant du procédé de fabrication
en laboratoire jusqu’au transfert
de technologie vers des industries,
en passant par les caractérisations
chimiques, physico-chimiques, thermiques,
mécaniques, modélisations
analogiques et numériques, robotisation
… Il convient de préciser que les
procédés de fabrication en Région PDL
sont essentiellement des industries de
transformation fondées sur des fibres
de renforcement (synthétiques ou naturelles)
et des résines de synthèse et/
ou biosourcées.
Pourquoi ces matériaux en particulier
?
Pour beaucoup de raisons, la plus
grande résistance à la corrosion et
le meilleur rapport rigidité/masse en
comparaison aux aciers, la possibilité
de fabriquer et mettre en forme en
une seule étape … Il est également
possible de les recycler et d’en récupérer
les fibres de renfort quand ceci
est technologiquement challengeant.
Les matériaux composites sont très intéressants
pour l’aéronautique pour les
pièces de fuselage de la partie centrale
des appareils. Mais ces matériaux intéressent
aussi beaucoup le secteur du
naval, du ferroviaire, qu’il s’agisse des
trains à grande vitesse, des métros et
des tramways, sans oublier le secteur
automobile, l’éolien et l’hydrolien, les
sports (Tennis, Golf, Formule 1 …) et
les applications pour des produits destinés
au grand public (électroménager,
en particulier). Désormais, après
plusieurs années de recherche, des
efforts considérables ont été réalisés
pour l’industrialisation des procédés,
la répétabilité des performances et le
zéro défaut.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 42

L’interview
Quelles sont les activités de votre
laboratoire ?
Le Laboratoire MACSI (Matériaux,
Assemblages, Composites pour des
Structures Instrumentées) propose
aux partenaires industriels et académiques
de développer des partenariats
public-privé sur les matériaux
composites de structure intégrant des
capteurs pour suivre en continu l’état
structural des pièces. On développe
des modélisations analytique et numérique
de la durabilité du matériau,
appelé matériau composite intelligent.
Ces études sont menées dans des
environnements d’essais divers, aux
températures hautes et basses. Ces
recherches ont été particulièrement
mises en évidence par la mise en place
par l’IFSTTAR du Projet FUI national
DECID2 et sa réalisation avec l’aide
de partenaires académiques et privés
(ETPO, DFC, IDIL, IXFIBER, CETIM,
SYNERVIA, Le GeM de l’Université
de Nantes et le Larmaur de l’Université
de Nantes). Il s’agit de deux
plateformes de démonstration de 20m
x 3,5m installées sur les sites d’IFST-
TAR Centre de Nantes et du Technocampus
EMC2. Fort de cette expérience
sur cette thématique devenue
importante et fortement soutenue par
le Pôle EMC2, l’IFSTTAR a créé avec
l’aide du LIMATB de l’Université de Lorient,
le LARMAUR de l’Université de
Rennes1, l’ENSAM-Angers le Groupement
d’Intérêt Scientifique (GIS) DU-
Rabilité des Structures en matériaux
composites Intelligents (DURSI) qui
constitue une force de frappe de 15
ingénieurs et chercheurs. Afin de démontrer
la pertinence industrielle des
matériaux composites intelligents, Alstom
et Europe Technologies viennent
de monter avec le GIS DURSI le Projet
EVEREST qui réalisera une pâle d’éolienne
en matériaux composites renforcés
par fibres continues et nanotubes
de carbone, dotée de capteurs de santé
structurale intégrés à cœur.
Quels sont les besoins des industriels
en la matière ?
Les industriels expriment des besoins
variables liés généralement aux mutations
des matériaux métalliques vers
les composites, aux procédés de fabrication,
à la durabilité et plus récemment
au développement durable et à
l’utilisation des biomatériaux et enfin
au recyclage. Il est donc essentiel
d’avoir déjà une idée de la durabilité
acceptable et de l’utilisation précise
des matériaux, ainsi que des moyens
d’en optimiser les usages en regards
des préoccupations liées au développement
durable. C’est pourquoi nous
allions la culture des matériaux composites
aux essais en fatigue et de fluage
afin de prévoir au mieux la durabilité
des matériaux pour des utilisations
bien spécifiques. Nos moyens et les
importants travaux qui ont été réalisés
durant quarante ans dans le domaine
nous permettent aujourd’hui d’adopter
une approche de simulation des matériaux
certes probabiliste mais fiable ;
on n’avance plus vers l’inconnu mais
dans un tunnel éclairé. Ceci est largement
catalysé par la force de frappe
complémentaire en moyens humains
et matériels fourni par le GIS DURSI.
Quelles opérations d’essais leur
proposez-vous ?
Grâce aux partenaires du GIS DUR-
SI, nous pouvons travailler sur des
procédés d’élaboration, des essais de
caractérisations de tous genres, des
essais statiques et de fatigue pour
étudier le développement de l’endommagement
des matériaux composites
et des capteurs intégrés ainsi que des
essais de fluage. Nous avons aussi la
possibilité de pratiquer des essais de
micro-indentation instrumentés pour
décrire l’état de surface et définir sa
dureté. Nous sommes également capables
de suivre les mesures de signaux
des capteurs en fibre optique et
des signaux électriques de très faibles
amplitudes provenant de capteurs nano-composites
conducteurs. Les modélisations
analytiques et numériques
multi-échelles que nous développons
ont pour but de décrire de façon précise
les matériaux étudiés afin d’en
sortir des données exploitables par les
industriels.
Comment ont évolué vos moyens
d’essais ?
De manière spectaculaire. Nous avons
acquis de nombreux moyens d’essais
nous permettant par exemple de procéder
à la régulation automatique de
nos machines ou encore d’acquérir
des moyens de suivi de déformation.
La grande évolution technique réside
avant tout dans les progrès informatiques
et l’automatisation des opérations,
à l’exemple des essais de fatigue
qui, il y a vingt ans, nécessitaient encore
de prendre des données pour les
vérifier à la main. Aujourd’hui, tout est
automatisé.
Quelle place occupe la simulation
numérique dans vos opérations
d’essais ?
La science des matériaux est, par nature,
empirique. Nous devons donc utiliser
la simulation uniquement lorsque
l’on en a besoin. Il en est de même
pour les essais. L’erreur à ne pas
commettre est en effet de croire que
la simulation va nous révéler une application
pour un matériau donné. Car
lorsqu’un procédé contient un défaut, la
simulation n’y peut rien. En revanche,
pour des questions de précision, la
simulation est un outil formidable car
elle peut prévoir toutes les possibilités
des matériaux choisis avant de faire
une validation par l’essai. L’idée est de
toujours adopter une approche duale.
Par ailleurs, à l’échelle des nanotechnologies,
pour des essais sur les
nano-composites par exemple, nous
sommes obligés de faire appel à la simulation,
tout comme dans certaines
applications à la demande, sur des éoliennes
off-shore notamment.
Propos recueillis par Olivier Guillon
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 43

Dossier
Essais composites
Préface
Les Pays de la Loire,
berceau des composites intelligents
Les matériaux composites offrent aux industries et aux
designers des possibilités nouvelles et innovantes d’associer
forme (simple et/ou complexes), matériau (anisotropie)
et fonctionnalité (simple et/ou multiple). Avec
l’amélioration de plus en plus importante des procédés
de fabrication et à leur automatisation croissante, ces
matériaux permettent de satisfaire des besoins où les
matériaux classiques peuvent difficilement amener des
solutions convaincantes. La compétition entre ces deux
classes de matériaux s’annonce de plus en plus rude à
l’avenir ; quoique les matériaux homogènes disposent
encore de l’aura reflétée par la très longue expérience et
la très grande connaissance de leurs performances. Mais
pour combien de temps encore…
Le succès de ces nouveaux matériaux, leur haute valeur
ajoutée et la haute technicité requise pour les mettre en
œuvre sont l’illustration du caractère innovant que doivent
acquérir les entreprises Françaises afin de faire face aux
défis multiples de la mondialisation dans la conquête des
marchés. Cependant, le caractère fortement capitalistique
de ces matériaux met l’accent sur l’effort financier
en développement et en investissement qu’ils requièrent
auprès des entreprises spécialisées avant de pouvoir recevoir
un retour positif sur investissements.
Le caractère international lié aux marchés des matériaux
nouveaux, à hautes performances (tels que les matériaux
composites) imposent un positionnement en groupement
de partenaires industriels et donc la mise en place de
projets de R&D où des avancées collégiales, en aval des
applications industrielles et efficaces en termes de marketing
technologique. Ces projets doivent en outre arriver
à terme, à la formation de compétences fortes en R&D de
la spécialité.
Le concept de matériaux intelligents, fondé sur les matériaux
composites dotés de capteurs à des fins de suivi
de santé structurale en continu est transversal dans
la mesure qu’il intéresse l’aéronautique, le maritime, le
génie civil, l’éolien offshore, l’automobile, le ferroviaire,
l’industrie chimique, etc. Tous ces domaines souhaitent
tirer bénéfice de la possibilité de connaitre les niveaux de
déformation en temps réel afin d’éviter l’amorçage et la
Monssef Drissi-Habti, directeur de Recherche à l’IFSTTAR
propagation de défauts critiques rendant la maintenance
lourde obligatoire.
La Région Pays de La Loire est très active depuis plusieurs
années dans la construction d’une industrie pérenne
dans le domaine des matériaux composites. Pour
se faire, elle a contribué de façon significative à la mise
en place des moyens de consolidation de cette industrie
à travers la mise en place d’infrastructures de niveau
mondial à même de promouvoir des projets de recherche
et développement qui assureront le transfert technologique
et l’innovation nécessaires à la croissance. Cette
action de la Région a été catalysée par un animateur
historique et très actif qu’est le Pôle EMC2. Cet effort a
été conforté par les acteurs de l’innovation que sont les
industriels (Airbus, EADS, DCNS …), les académiques
(Université de Nantes, Ecole Centrale de Nantes, Ecole
des Mines de Nantes, IFSTTAR, ENSAM-Angers …), le
Pôle de Compétitivité EMC2 et son Institut de Recherche
Technologique (IRT) Jules Verne ainsi que la plateforme
Technocampus EMC2.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 44

Dossier
Essais composites
Par exemple, entre 2008 et 2012, le Projet FUI (Fonds
Uniques Interministériels de la DGCIS) DECID2 a été mis
en place en Région pays de La Loire par un consortium
dirigé par l’IFSTTAR et porté par l’Entreprise ETPO. Ce
projet a été financé par l’Etat, les Régions Pays de La
Loire, Bretagne et Picardie et a été doublement soutenu
par les pôles de compétitivité EMC2 et PGCE. Il a permis
de mettre en place deux démonstrateurs de dimensions
20m x 3,5m entièrement fabriqués en matériaux composites
intelligents (dotées de capteurs en fibres optiques et
ultrasoniques à cœur). A travers une application à orientation
mécanique mettant en exergue un partenariat public-privé,
de façon plus heuristique, il s’agissait de créer
les conditions technologiques et financières nécessaires
d’une transversalité vers d’autres domaines industriels
du concept « matériaux composites intelligents ».
Dans la continuité, l’IFSTTAR avec le concours du LAR-
MAUR (Université de Rennes1), le LIMATB (Université
de Bretagne Sud) et l’ENSAM-Angers ont mis en place le
Groupement d’Intérêt Scientifique (GIS) DURabilité des
Structures en matériaux composites Intelligents (DUR-
SI) en écho à l’importance de tels matériaux jugés stratégiques
par les États-Unis, l’Allemagne, le Japon et la
France. Le GIS DURSI vise à développer des matériaux
composites de structure dits intelligents et s’inscrit dans
deux axes prioritaires de la SNRI, l’Urgence environnementale
et écotechnologies d’une part, l’Information,
communication et nanotechnologies d’autre part. Ainsi,
les industriels membres fondateurs des IRT Jules Verne
et Railenum, spécialisés dans les procédés de fabrication
ou utilisateurs de matériaux de structures, constituent autant
de clients ou de fournisseurs pour le GIS DURSI, ce
qui renforcera la structuration nationale de la recherche
et de l’innovation sur les matériaux à travers la consolidation
de partenariats naissant du type public-privé.
Ce numéro spécial de la Revue Essais & Simulation
présente quelques exemples de recherche entreprise
au sein de la région Pays de La Loire par des acteurs
institutionnels, académiques et industriels. Le panorama
dressé n’a pas vocation à être exhaustif, mais présente
néanmoins l’esprit des travaux sur les matériaux composites
menés au sein de l’IRT Jules Verne, à l’ENSAM-Angers,
au LIMATB de l’Université de Lorient, à ALSTOM, à
Europe Technologies et à l’IFSTTAR.
Monssef Drissi-Habti
Directeur de Recherche – IFSTTAR
Stucture
Groupe « Matériaux et Structures Composites »
Arts et Métiers ParisTech Campus d’Angers
L'Ecole Nationale Supérieure d'Arts et Métiers est une "Grande Ecole d'Ingénieurs". Elle a formé plus de
85 000 ingénieurs depuis sa création en 1780 par le duc de La Rochefoucauld Liancourt. C'est un établissement
Public à Caractère Scientifique, Culturel et Professionnel (EPCSCP) placé sous la tutelle du ministère
de l'Enseignement supérieur et de la recherche.
Etablissement unique coordonné par
une Direction Générale, Arts et Métiers
ParisTech comprend 8 campus
et 3 instituts répartis sur le territoire
français. Ce réseau lui confère une
proximité exceptionnelle avec le milieu
industriel en régions. De ce fait
un campus est un portail qui permet
d’accéder à l’ensemble du réseau.
Par ailleurs, Arts et Métiers Paris-
Tech et Arts (structure de valorisation
de l’école) ont reçu conjointement
le label Institut Carnot en 2006 pour
leur structure de recherche baptisée
ARTS, Actions de Recherche pour la
Technologie et la Société. Ce label a
été renouvelé en 2011. L’Institut Carnot
ARTS rassemble les 15 laboratoires
d’Arts et Métiers ParisTech et
7 autres laboratoires appartenant à
d’autres entités (Université de Bourgogne,
Centrale Lille...).
La thématique des matériaux composites
est présente dans quasiment
tous les campus et est abordée
sous de nombreux aspects allant de
l’étude micromécanique jusqu’aux
essais sur structures (Metz) en passant
par les procédés (Lille), le comportement
dynamique (Bordeaux),
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 45

Dossier
Essais composites
le vieillissement (Paris) et la fatigue
(Angers). Ainsi l’ENSAM peut répondre
à des problèmatiques complexes
en réunissant ses forces.
Cette volonté de structuration évolue
encore aujourd’hui puisque certaines
thématiques fortes comme les matériaux
composites et les polymères
vont être organisées en Réseaux Nationaux
de Connaissances.
Thématiques développées au
Campus d’Angers
Les matériaux composites sont de
plus en plus présents dans les structures
industrielles et se développent
fortement vers les pièces de structures
y compris primaires. L’aéronautique
est très en pointe dans le
domaine et le transport terrestre s’y
intéresse de près compte tenu des
normes environnementales à venir.
Il faut donc alléger les pièces industrielles
et les matériaux composites
sont de très bons candidats pour ce
défi.
La région Pays de la Loire est particulièrement
présente dans ce secteur
avec : i) des industriels de première
importance : Airbus, Daher, STX, ii)
des instituts renommés : l’IRT Jules
Verne, le Technocampus, le CEM-
CAT et iii) nombres d’académiques
dont l’ENSAM.
Plus localement Angers est reconnu
pour ses compétences dans le végétal
ce qui n’est pas neutre dans le
choix des thématiques de l’équipe.
Autant que possible les matériaux
seront biosourcés (lin, chanvre, matrices
issues de la biomasse). Plusieurs
études (thèses, post-docs) ont
déjà été menées par des membres
du groupe « composites ».
Les défis actuels sont donc surtout
orientés vers des matériaux recyclables
(matrices thermoplastiques)
associés à des procédés rapides pour
être compatibles avec le secteur automobile.
Il faut par contre vérifier qu’ils
présentent une durabilité compatible
avec les exigences du secteur.
Le Campus d’Angers abrite un seul
laboratoire (LAMPA) dont une des
trois équipe (PMD) à pour thématique
principale l’étude des couplages
entre les procédés et la durabilité.
Le groupe composite s’est donc développé
dans ce contexte en s’appuyant
sur les sujets suivants :
Etude sur l’emboutissage de tissus
:
Le choix de ce procédé a été dicté
par le fait qu’il n’est pas ou peu étudié
en région Pays de la Loire que cela
soit à l’IRT Jules Verne, au Technocampus
ou au CEMCAT. Par ailleurs
cette technique a fait l’objet d’un
premier développement au Campus
d’Angers par le biais du projet « Défi
composites ». Un dispositif astucieux
conçu et réalisé en interne permet
de chauffer (activation du poudrage
thermoplastique) et refroidir le tissu
très rapidement. Ce moyen est ensuite
couplé à un système d’injection
de résine (RTM).
Etude de la durabilité de pièces
composites
Utilisant les compétences des chercheurs
de l’équipe PMD plutôt spécialisés
dans le domaine de la fatigue
des métaux et alliages les pièces
embouties seront ensuite étudiées en
quasi-statique, fatigue et impact afin
de pouvoir reproduire un profil de vie
réaliste. La tolérance aux dommages
pourra alors être établie.
Cette thématique pourra par ailleurs
être menée sur des pièces non embouties.
Par contre, il est important de pouvoir
aller vers l’étude de pièces. Cela
se justifie aussi bien en raison de la
nature des matériaux composites
(matériaux dans l’éprouvette souvent
différent de celui dans la pièce finale)
que de l’intérêt industriel que cela revêt.
Des collaborations avec d’autres
Campus sont envisageables et le développement
d’une plateforme d’essais
est en cours à Angers.
Développement de l’approche mécano-fiabiliste
Sur le plan de la modélisation l’objectif
est de considérer la variabilité
des données du problème afin de
proposer des probabilités de défaillance.
Cette approche déjà bien implantée
dans des secteurs industriels
à risque (nucléaire, aéronautique, …)
se retrouve aussi dans l’automobile
d’où l’intérêt d’être aussi présent sur
ce sujet afin de pouvoir proposer des
études complètes. Certains membres
de l’équipe PMD possède des compétences
reconnues dans ce domaine
que cela soit de la mécanique
probabiliste des matériaux à la fiabilité
des structures.
Moyens
Arts et Métiers ParisTech forme des
ingénieurs technologues. En conséquence
l’école possède de nombreux
équipements de pointes qui sont mis
à disposition des chercheurs ou sont
propres au laboratoire. Il est également
possible de développer des
équipements complexes en interne
grâce aux compétences techniques
du personnel et des ateliers.
Machines d’emboutissage de tissus:
plusieurs dispositifs sont disponibles
et permettent la réalisation de formes
types (coin, equerre, …).
Machines de fatigue : plusieurs machines
sont disponibles dont une
permet un chargement multiaxial
(traction/compression – torsion et
pression interne). Ses capacités ont
été développées au départ pour les
métaux mais elle est parfaitement
adaptée à des structures composites
tubulaires.
Machines d’impact : une tour de
chute et des barres de Hopkinson
instrumentées sont disponibles au
laboratoire.
Dispositif d’expertise de la matière :
microscopies optiques, électronique
à balayage, rayons-X, …
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 46

Dossier
Essais composites
Projets en cours
Afin d’illustrer ces propos voici
quelques exemples de projets en
cours :
• SOLLICITERN (financement FUI,
2 thèses). Projet en partenariat avec
l’entreprise Hydrovide consistant à
développer une citerne en matériaux
composites. Les campus de Bordeaux
et Lille seront sollicités. Une
thèse portera sur l’optimisation du
procédé d’enroulement filamentaire
et une deuxième sur la durabilité des
matériaux conçus dans le cadre de
ce projet. Ces deux thèses sont portées
par le campus d’Angers.
• MATIERE (Projet Région, 1 thèse
en coencadrement avec le LAUM
et l’ESTACA), Ce projet implique de
nombreux partenaires régionaux.
Il est porté par l’INRA. L’objectif est
développer une composite du type
sandwich en biomatériaux pour répondre
à des exigences environnementales.
Le campus d’Angers aura
en charge le comportement en fatigue
des poutres sandwich.
• EVEREST (Projet IRT Jules Verne,
1 thèse en cotutelle). Ce projet est
en collaboration avec l’IFFSTAR,
Aslthom, … Le projet se propose
de développer un démonstrateur à
base de matériaux aux très hautes
performances du type composites à
matrices polymères doublement renforcés
par fibres continues et nanotubes
de carbone (CNTs) intelligents.
En effet, les nanotubes de carbone
serviront autant pour renforcer mécaniquement
que pour le contrôle de
santé structurale.
• Emboutissage de tissus (thèse agglomération
de la ville d’Angers. Ce
projet consiste à étudier l’influence
du procédé (emboutissage) sur la
tenue mécanique de pièces en matériaux
composites. L’aspect biocomposite
sera particulièrement regardé.
Le campus d’Angers a développé de
bonnes compétences dans l’emboutissage
de tissus et le comportement
en fatigue des matériaux. Une collaboration
est en cours avec Polytech
Orléans sur ce sujet.
• FGV (ID4CAR, BPI France, 1 postdoc).
Ce projet porté par Labbé
(groupe GRUAU) regroupe plusieurs
partenaires et l’objectif est de proposer
de nouvelles solutions matériaux
pour les panneaux des fourgons
grand volume. Les propriétés mécaniques
devront être validées d’où
l’implication de l’ENSAM dans ce
dossier.
Focus entreprise
Europe Technologies et les composites
Europe technologies place l’innovation au cœur de sa stratégie. Ses compétences en Ingénierie, technologies
et services permettent à ses trois départements de relever les défis industriels dans de nombreux secteurs
parmi les plus exigeants. La forte implication Aéronautique de chacune des filiales du groupe a permis
dès le début des années 2000 d’opérer un virage composites par la création d’un département spécifique.
Membre du pôle EMC² et de l’IRT Jules Verne, la société n’a de cesse de développer ses savoir-faire au
service des procédés d’avenir.
Le groupe emploie aujourd’hui 250
personnes et réalise un chiffre d’affaires
annuel de 40 millions d’euros.
Implanté depuis 2004 à Carquefou et
disposant de 4 sites de production en
France, cette concentration d’ingénieurs
et de techniciens consacre 10
à 15% de son chiffre d’affaires à l’innovation
et à la R&D et ne cesse de
s’étendre à l’international avec une
filiale aux Etats-Unis et de nombreux
partenariats et agents (Japon, Inde,
Russie, Brésil, etc.)
L’essentiel des clients d’Europe
Technologies sont présents dans les
domaines de l’aérien (Airbus, SNEC-
MA), de la défense (DCNS) et du naval
(STX, GTT) mais aussi dans l’automobile,
l’agroalimentaire, le secteur
médical et le sport.
C’est donc à la demande de grands
donneurs d’ordre comme Airbus, que
le groupe décide de développer ce
département composite. Sous l’impulsion
du secteur aéronautique,
le groupe connaît ainsi un véritable
tournant à l’aube des années 2000.
L’idée sous-jacente d’augmenter les
performances des avions en réduisant
leurs poids pousse les indus-
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 47

Dossier
Essais composites
triels du secteur à s’intéresser à ces
matériaux innovants.
Éprouvettes composite
Pour préparer cette transition technologique
et accompagner ses clients,
le groupe se dote donc d’une première
société 100% composites :
Aux côtés des six autres sociétés du
groupe, AIC (Atlantique Ingénierie
Composites) est spécialisée dans
l’ingénierie et le conseil auprès de
ses clients pour la conception et l’industrialisation
de pièces composites.
A son bord des experts (ingénieurs et
techniciens) assistent les entreprises
clientes, de l’étude du projet jusqu’à
la validation industrielle, sur des missions
ex ou in-situ.
L’activité de cette société s’articule
autour de trois axes :
Le développement de pièces
composites…
En lien étroit avec les bureaux
d’études ou services Recherche
& Développement des entreprises
commanditaires, AIC définit, grâce
aux analyses qu’elle conduit, les matériaux
et procédés de fabrication
les plus appropriés. Très orientée et
expérimentée sur la mise en œuvre
des composites thermodurs textiles
et pré-imprégnés (fortement présents
dans le milieu aéronautique), la société
a acquis depuis quelques années
une forte expérience dans la mise en
œuvre de pièces thermoplastiques
et a ainsi pu s’ouvrir à de nouveaux
marchés (automobile notamment).
Afin de garantir aux clients la meilleure
méthode de fabrication et
poursuivre son développement, la
société a également investit dans
des moyens (autoclaves, étuves et
presses) permettant la réalisation de
démonstrateurs, prototypes ou petites-séries
de pièces composites.
S’en suit un processus de qualification
de ces pièces. C’est ainsi qu’intervient
ETIM, laboratoire d’essais
sur les pièces composites destinées
à l’aéronautique. Doté d’une surface
de 1500 m 2 et d’une présence sur
le Technocampus EMC² de Nantes,
il intervient majoritairement sur des
pièces de structure : des panneaux
de fuselage ou des pièces de liaison
qui font l’objet d’un cahier des
charges extrêmement exigeant.
ETIM est l’une des sociétés pionnières
à proposer l’ensemble de la
filière de testing composite.
« Jusqu’en 2006-2007, nos clients
faisaient intervenir cinq ou six fournisseurs
spécifiques : l’un faisait l’usinage,
l’autre collait les talons, un troisième
collait les jauges, le quatrième
réalisait le contrôle non destructif par
ultrasons, le cinquième faisait l’essai…Le
processus complet durait
entre 25 et 30 jours », expose Christelle
BOUTOLLEAU, Directrice du
Pôle Composites d‘Europe Technologies.
La création d’ETIM a permis de
rassembler l’ensemble de la chaîne
de production, de la réalisation de la
plaque et de l’usinage à la rédaction
des rapports d’essais.
« Nous faisons seulement appel à
un partenaire également implanté au
Technocampus, NDT Expert, pour le
contrôle par ultrasons. Pour tout le
reste, nous utilisons nos installations
et nos compétences. »
L’intégration de toutes les étapes de
la phase d’essais permet d’abord
une simplification pour les clients, qui
ont un seul interlocuteur : « Le client
passe une seule commande, il nous
confie une partie de la pièce qu’il a fabriquée
et en sortie nous lui disons si
elle est conforme ou non. Nous commençons
par découper l’extraction de
la pièce fabriquée et nous procédons
à toute une batterie de tests mécaniques,
physico-chimiques et coupes
micrographiques. Ensuite nous analysons
les résultats de l’essai et lui
envoyons le procès-verbal d’essai ».
Mais là où l’apport d’ETIM est la plus
spectaculaire, c’est sur la durée des
essais : en six ans, leur délai de ré-
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 48

Dossier
Essais composites
alisation a été divisé par 10. « Dans
une première étape, en 2008, nous
proposions déjà à nos clients de descendre
de 25 – 30 jours à 10 jours.
En 2011, nous avons franchi une
étape supplémentaire en proposant à
nos clients des délais de trois jours
sur du suivi série. Pour obtenir ce résultat
spectaculaire nous appliquons
les méthodes de lean-manufacturing
ou d’organisation industrielle de façon
à pouvoir optimiser au mieux les
différentes étapes », explique Christelle
Boutolleau.
Avec des résultats tangibles: « Aujourd’hui,
le procès-verbal d’essai est
donné au client avant que la pièce
n’arrive dans le hall d’assemblage.
Le délai de fabrication des pièces et
des sous-ensembles a donc été raccourci,
et nous l’avons encore plus
réduit de telle façon que l’on soit en
mesure de donner très rapidement le
résultat de l’essai.»
surveillance en temps réel du fonctionnement
d’une machine d’usinage,
fruit d’un projet de trois ans nommé
UsinAE (pour Usinage Aéronautique
Économique). « C’est une sorte de
stéthoscope : on a placé des capteurs
sur le cœur de la machine, qui
s’appelle la broche. Grâce à ces capteurs
on va suivre en temps réel la
santé de la machine. Si l’on travaille
un matériau difficile, si on va trop vite
ou si on provoque des vibrations importantes,
la machine va s’user prématurément.
EMMAtools permet de
comprendre ce qui se passe pendant
performant et compatible aux formats
d’échanges standards
• Un logiciel d’analyse adapté aux besoins
clients et qui permet de relire
les données, d’analyser les événements
survenus sur le moyen et de
générer des rapports.
Développé conjointement avec l’IRC-
CyN, un laboratoire de l’École Centrale
de Nantes et aujourd’hui mis en
place chez Airbus et Dassault, EM-
MAtools est une innovation technologique
majeure : aucun outil de ce
type n’existait dans le monde.
L’expertise en usinage…
Autre corde à son arc : accompagner
ses clients dans l’usinage de leurs
pièces composites. « L’arrivée des
matériaux composites dans le monde
industriel a nécessité une adaptation
profonde de nos manières d’usiner »
note Renan Letourneur, Directeur
Opérationnel de la filiale AIC. C’est
ainsi qu’est né la volonté pour la société
de se spécialiser dans l’usinage
de ces matériaux dans les années
2000. La société apporte aujourd’hui
ses compétences et son expertise
dans la surveillance d’usinage, l’optimisation
des procédés ainsi que
dans l’investissement de moyens à
travers des prestations Ex et IN-Situ.
La mise en place d’un centre d’usinage
entièrement équipé et dédié
aux essais et qualifications d’outils
a notamment permis à ses clients
tels qu’Airbus ou Dassault Aviation
de réaliser leurs essais tout en dédouanant
leurs moyens de production
actuels.
La dernière innovation d’AIC s’appelle
EMMAtools, un système de
que la machine fonctionne et permet
ainsi de pouvoir ajuster ses paramètres.
On va donc améliorer sa durée
de vie et réaliser des économies.
Ce moyen innovant par les liens qu’il
permet de créer, globalise et intègre
l’ensemble des données nécessaire
à la surveillance et permet avant tout
de piloter efficacement le procédé
d’usinage.
EMMAtools est constitué de 3 parties
:
• L’Acquisition et l’Enregistrement
qui réalisent l’acquisition et le traitement
temps réel des données en
provenance des capteurs (vibrations,
température etc.) et de la commande
numérique
• Le Stockage des données constitué
d’un moteur de base de données
La volonté d’accompagner ses
clients dans l’industrialisation de
leurs pièces composites
Pôle méthode du groupe, la société
AIC a développé un savoir-faire
important dans le management de
projet : industrialisation de nouvelles
pièces, accompagnement à la délocalisation
de sites de production… la
société met au service de ses clients
des ingénieurs expérimentés dans
le pilotage de projets globaux. L’objectif
étant d’apporter à ses clients
un savoir-faire et des outils adaptés
à l’industrialisation de leurs pièces.
Afin d’accompagner ces équipes, la
société a également mise en place
un bureau d’études ainsi qu’un pôle
de programmation travaillant ex et
in-situ composé d’une quinzaine de
personnes.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 49

Dossier
Essais composites
Les filiales MPS/ORATECH sont
spécialisées dans le domaine de la
mécanique avec un parc machines
d’usinage et de métrologie capable
de prendre la gestion de projets composites
des plus exigeants.
Spécialisée en usinage 3 à 5 axes
de petites à grandes dimensions et
certifié ISO 9001 ainsi qu’EN 9100, le
groupe EUROPE TECHNOLOGIES
avec la complémentarité de ses filiales
permet la fourniture de solutions
globales.
A l’aide des outils CAO et CFAO à
leur disposition, de nombreux ingénieurs
et techniciens conçoivent des
outillages d’usinage, d’assemblage,
de contrôle, de drapage et d’estampage
composites ainsi que la programmation
de pièces primaires.
SONIMAT
La soudure des thermoplastiques par
ultrasons existe depuis plusieurs décennies
et est largement utilisée et
maîtrisée dans l’industrie de la plasturgie.
Depuis plus de 10 ans Europe
technologies à travers sa filiale Sonimat
travaille sur des solutions d’assemblage
de composites à matrice
thermoplastique. Les premiers résultats
bien qu’encourageants ont très
vite fait apparaitre que le comportement
à la sollicitation ultrasonore de
ces matériaux était bien différent des
polymères non renforcés.
Généralités sur la soudure plastique
La soudure de deux matériaux thermoplastiques
est opérée par une interpénétration
moléculaire des deux
surfaces en contact à leur température
de fusion. Lorsque l’on chauffe
la surface du matériau, la stabilité
des macromolécules est perturbée,
les contorsions ainsi provoquées
entrainent un désenchevêtrèrent de
ces dernières libérant les extrémités
de chaine en surface. (La reptation).
Si un contact intime est réalisé entre
deux pièces dans cet état, alors un
mouillage s’opère entre elle créant
les conditions d’une adhésion
forte.
L’apport d’énergie peut être obtenu
par différentes méthodes
que l’on peut regrouper en
trois familles. La thermique par
conduction ou convection. Le
Rayonnement telles que les
infrarouges, le laser ou encore
l’induction. La Friction qui peut
être rotative, vibratoire ou ultrasonore.
La transmission énergétique
par ultrasons est la plus rapide
et permet de transférer l’énergie
en même temps que la
contrainte de liaison des deux
faces. Les accélérations transmises
au matériau par l’outil ultrasons
(Sonotrode) participent
également à l’enchevêtrement des
molécules entre elles.
Soudure des composites à matrice
thermoplastique
Dans le cas particulier de la soudure
des composites à fibres continues et
matrice thermoplastique, l’approche
est bien particulière. En effet le réseau
fibreux ordonné a un impact très
particulier sur la diffusion de l’énergie
calorifique au sein du composite et
donc sur l’efficacité du procédé dans
son ensemble.
Dans le cadre d’un vaste programme
de recherche, Sonimat a pu expérimenter
de nombreuses combinaisons
- géométrie de pièce / matériaux
/ paramètres de soudage - , en mesurer
les niveaux de performances mécaniques
dans le cadre d’essais de
caractérisation menés en laboratoire.
Et ainsi comprendre les lois de transfert
d’énergie dans ces matériaux. Il
en a résulté la mise au point d’algorithmes
de régulation, qui sont aujourd’hui
embarqués sur des moyens
de production.
Applications industrielles
Les besoins sur les matériaux composites
dans les industries Aéronau-
Soudure carbone
tique et automobile notamment sont
nombreux. Renforcer des panneaux
par la soudure de raidisseurs, renforcer
des pièces par l’imbrication
de tissus ou pièces métalliques, lier
différentes couches entre elles pour
constituer une pièce finie etc…
La compréhension des phénomènes
engendrés et la maîtrise acquise de
ce process, permettent d’envisager la
réalisation « One Shot » de pièces de
grandes dimensions et/ou de géométries
complexes. Les avantages tels
que la réduction des temps de cycle,
la diminution du nombre d’outillage
ou le contrôle continu, permette
d’aborder des marchés plus grande
série y compris pièces de structure.
Sonimat s’est forgé une expertise
dans l’assemblage des thermoplastiques
depuis plus de 20 ans. Cette
compétence est articulé autour de
différentes technologies qui sont parfois
complémentaires pour les applicatifs
les plus exigeants.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 50

Dossier
Essais composites
Recherche
IRT Jules Verne : un levier
pour la ré-industrialisation de la France
En se positionnant sur les technologies avancées de production, l’Institut de Recherche Technologique
Jules Verne améliore la compétitivité de filières industrielles majeures par des ruptures technologiques
permettant d'affronter une concurrence mondiale exacerbée, et il contribue aussi à la naissance d’une
industrie du futur, plus propre, plus sûre et plus attractive. Il est né en mars 2012 dans le cadre de l’appel
à projet « Institut de recherche technologique » du Programme d’Investissement d’Avenir.
L’IRT Jules Verne invente l’usine
du futur
L’IRT Jules Verne repose sur un collectif
d’acteurs industriels et académiques
engagé à long terme pour améliorer la
compétitivité de l’industrie française. Il
est positionné sur l’advanced manufacturing,
domaine transversal clé, qui
permet la production de produits de
haute technologie, génère des techniques
innovantes en production et
créé les conditions pour inventer de
nouveaux procédés et de nouvelles
technologies pour la production de
demain. Il s’adresse à 4 secteurs industriels
clés - l’aéronautique, le naval,
l’énergie, les transports terrestres - en
s’appuyant sur une approche technologique
mutualisée et sur la fertilisation
entre les filières. Positionné sur
la construction de briques technologiques
génériques, il constitue le maillon
entre la recherche académique et
la recherche industrielle concurrentielle.
Un centre de recherche industriel
mutualisé
La recherche de l’IRT Jules Verne se
focalise sur des thèmes partagés entre
acteurs industriels, appelant des débouchés
sur les marchés à court et
moyen termes. Cette approche mutualisée
se traduit par une vision prospective
collective, traduite dans une feuille
de route stratégique et technologique
co-construite, mise en œuvre via une
organisation en mode projet et utilisant
des moyens communs.
Le cœur d’activité de l’IRT Jules Verne
porte sur l’élaboration de briques technologiques
génériques et multifilières
sur les TRL intermédiaires (4 à 6 en
privilégiant une approche globale mettant
l’accent sur l’ensemble du cycle de
production. Il ambitionne de devenir le
centre français de recherche technologique
de référence sur le manufacturing
et de contribuer à la naissance
d’une industrie du futur, plus propre,
plus sûre et plus attractive. Ses 3 axes
clés de recherche sont :
• Conception intégrée produit/process
• Procédés innovants
• Systèmes de production flexibles et
intelligents
Cette recherche est pilotée et financée
par l'IRT Jules Verne grâce aux
contributions de ses membres industriels
(apport de 50% avec de fléchage
sur des projets) abondées par le programme
d’Investissement d’Avenir.
L’IRT détient la propriété intellectuelle
des résultats.
La valorisation des technologies se
fait globalement dans une stratégie de
fertilisation croisée entre filières industrielles.
Les prises de décision d’exploitation
sont prises par l’IRT en étroite
collaboration avec ses membres en
fonction de leurs enjeux stratégiques
industriels. Dans la continuité du travail
entamé par le Pôle EMC2, les PME
sont une cible privilégiée de la valorisation
et du transfert de technologies.
Des plateformes technologiques
au service des projets
L’Institut de Recherche Technologique
Jules Verne est implanté à Bouguenais,
au sud de Nantes, à proximité
immédiate des grandes infrastructures
(périphérique, tramway, aéroport).
L’objectif est de constituer un campus
d’innovation, de recherche et de
formation de haut niveau, visible et
attractif, véritable vitrine des technologies
avancées de production au plan
national et international. Il rassemblera,
sur un même site, activités de recherche,
formation initiale et continue,
transfert de technologies, accueil des
entreprises, soit un ensemble d’environ
70 000 m2, ainsi que tous les services
nécessaires.
Les trois axes thématiques de recherche
de l’IRT seront mis en œuvre
sur des plateformes de recherche
technologique et équipements situés à
Bouguenais, ainsi que, pour des volets
spécifiques, sur les sites secondaires
de St-Nazaire et le Mans.
Il s’appuie d’ores et déjà sur Technocampus
Composites, dédié à la mise
en œuvre des matériaux composites.
La construction d’une plateforme tournée
vers les matériaux métalliques et
les filières navales et énergie, Technocampus
Océan, vient tout juste d’être
lancée.
« Technocampus Océan sera l’une des
plateformes majeures de l’IRT Jules
Verne. Elle nous donnera les moyens
de relever de nouveaux défis technologiques
liés à l’usage des matériaux,
notamment métalliques, comme par
exemple développer de nouvelles
méthodes d’assemblages et de transformation
de pièces de grandes dimensions
ou expérimenter la performance,
la durabilité et la tenue de ces
matériaux en conditions extrêmes.
Elle nous permettra aussi de contribuer
fortement au développement de
la filière EMR, mais aussi de répondre
aux enjeux de compétitivité de la filière
navale via par exemple la conception
de technologies de simulations numériques
dédiées. Par ailleurs, la présence
sur la plateforme d’une partie
de nos membres industriels et académiques
contribuera à une mise en réseau
encore plus fine de nos équipes,
et stimulera sans aucun doute l’émergence
de nombreux projets », indique
Stéphane Cassereau, Directeur Général
de l’IRT.
Un premier démonstrateur industriel
opérationnel
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 51

Dossier
Essais composites
Depuis juillet 2012, l’IRT Jules Verne
a d’ores et déjà lancé 35 projets de
recherche pour un montant de plus de
45 M€.
Parmi eux, le projet Robofin rassemble,
Daher, DCNS, Europe Technologies,
Loiretech, Multiplast, STX,
Coriolis Composites et l’IRCCyN ; il a
pour but de développer des solutions
robotisées pour les opérations de parachèvement
(détourage, perçage et
préparation de surfaces) des pièces
composites et métalliques de grandes
dimensions (jusqu’à 25m). Robot
mobile, sur rail ou sur roue sont des
solutions potentielles qu’il va falloir
développer, simuler, piloter, tester, optimiser,
valider…
Un démonstrateur industriel, robot sur
rail, a été installé sur le site du Technocampus
Composites. Les premiers essais
menés par l’IRCCyN et l’IRT sont
en cours depuis 6 mois environ.
L’enjeu de la formation et de l’attractivité
de l’industrie
La diffusion de technologies avancées
de production dans les filières
industrielles impose des besoins de
formation qui touchent l’ensemble
des métiers, de l’opérateur à l’ingénieur.
Ceux-ci sont renforcés dans le
contexte de la reconversion et du renouvellement
des effectifs, de l’enjeu
de la transmission de savoirs industriels
stratégiques et d’une attractivité
à renouveler des métiers de l’industrie.
Pour répondre à ces besoins, l’IRT
Jules Verne fédère et accompagne le
développement de formations via 1 :
La création et l’animation d’un réseau
national des formations clés sur les
technologies avancées de production
du bac pro au doctorat, levier en matière
de visibilité, d’attractivité et de
communication sur les nouveaux métiers
industriels.
un centre de ressources, sur son site
principal de Nantes, pouvant accueillir
cinq cent jeunes en alternance et accompagner
des formations de pointe,
originales et innovantes notamment
grâce à un nouveau concept d’atelier-école
au service de la pédagogie
(bureau d’étude de cellules de production,
outils permettant la mise en
œuvre des différentes technologies,
ensemble des éléments d’une chaine
de production). Ce site sera également
adapté à la formation continue pour
adultes.
Un collectif d’acteurs industriels
et académiques
L’IRT Jules Verne bénéficie de l’engagement
durable :
D’industriels leaders de leur secteur
inscrits dans une convergence
d’intérêt multisectorielle, propice à
la fertilisation croisée et à l’innovation
: Airbus, Alstom, Bureau Veritas,
Constellium, Daher, DCNS, EADS,
Faurecia, PSA Peugeot-Citroën, Renault
Solvay, STX France, Veolia
D’acteurs académiques ou de recherche,
référents dans leur domaine :
Arts et Metiers Paristech, Cemcat,
Cetim, Clarté, CNRS, Ecole Centrale
Nantes, Ecole des Mines Nantes,
ICAM Nantes, IFSTTAR, INRIA, PRES
L’UNAM, Université de Bretagne Sud,
Université De Nantes, Université du
Maine
De PME membres directes ou via le
GIE Albatros : elles sont au nombre de
15 à ce jour
Le Pôle EMC2 et la CCI Pays de la
Loire complètent le dispositif d’ancrage
industriel et territorial de l’IRT Jules
Verne.
Par ailleurs, une articulation très forte
avec les stratégies propres des filières
industrielles concernées est indispensable.
Des partenariats sont en cours
de mise en place avec le CORAC et le
CORICAN par exemple. De même que
l’IRT collabore de façon étroite avec
l’IRT M2P et entretien des relations régulières
avec l’IRT AESE.
Laboratoires
Ça bouge dans les composites…
L’équipe Polymères, Propriétés aux Interfaces & Composites (E2PIC) du Laboratoire d’Ingénierie des
Matériaux de Bretagne (LIMATB), la plus grande entité d’ingénierie des matériaux en Bretagne, décline
plusieurs savoir-faire et compétences dans le domaine des composites structuraux innovants : les
biocomposites, les smarts composites et les composites robotisés.
Les BioComposites
Depuis quelques années maintenant,
le groupe BioComposites du LIMATB,
accompagne le développement des
matériaux composites à base de produits
moins impactants sur l’environnement.
Ce projet structurant d’industrialisation
de thermoplastiques biosourcés
à renfort en fibres de lin (1a et b), a
pour ambition d’être à la fois la colonne
vertébrale de la filière technique du lin
en France, mais aussi le moteur d’un
changement de modèle où
il faut adapter la matière
première et son approvisionnement
aux exigences
de performance des composites.
Il se veut également
une vitrine internationale Figure : a) Faisceau de fibres de lin observées au MEB,
b) Surface d’une fibre observée par AFM
des compétences technologiques
françaises sur les
il est possible de construire des sièges
composites hautes performances dans d’avion, des huisseries de fauteuils,
quatre segments de marchés : l’automobiles,
l’aéronautique, le nautisme et
des châssis, des coques …
le bâtiment. À partir de ces matériaux, Les Smart Composites
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 52

Dossier
Essais composites
Le groupe Smart Plastics
du LIMATB développe des
senseurs nanocomposites
QRS qui permettent d’implémenter
des fonctions intelligentes
dans les composites
structuraux.
Les senseurs QRS ont pour
vocation d’accompagner
le développent rapide des composites
polymères, en particulier dans
le domaine des transports, du fait de
la forte demande en matériaux à rapport
performance/poids élevé [1]. Les
senseurs QRS peuvent permettre de
lever les verrous liés au manque de
prévisibilité de l’endommagement des
composites polymères dans des conditions
de sollicitation sévères, i.e., choc
ou fatigue qui en rend l’optimisation
délicate.
Récemment les nanotechnologies
ont apporté un nouvel élan à ce secteur
d’activité en offrant la possibilité
de surveiller la santé des composites
structuraux en les équipant de senseurs
d’élongation et de fracture pour
anticiper leur destruction brutale et ainsi
améliorer leur fiabilité et éventuellement
leur maintenance. Néanmoins
les capteurs optiques et acoustiques
utilisés, sont souvent chers, parfois
fragile ou sensibles aux agression environnementales
et ne permettent pas
toujours une intégration parfaite aux
matériaux composites. C’est pourquoi
l’implémentation de senseurs nanocomposites
polymères conducteurs
(CPC) pour suivre les déformations
et l’endommagement des composites
a permis l’émergence d’une nouvelle
génération de matériaux dit intelligents
(smart) capables de répondre à des
stimulations par une simple variation
de résistance, sans toutefois compromettre
leurs propriétés fonctionnelles.
Les transducteurs CPC tirent leur
grande sensibilité de leur nanostructure
percolée qui génère une conduction
électronique de type tunnel lorsqu’ils
sont sollicités mécaniquement.
Le fait que leur résistance varie exponentiellement
avec des élongations
Figure : a) Création d’un réseau percolé de CNT dans
la matrice ou à l’interface fibres/matrice, b) Mise en évidence
de la morphologie d’un réseau percolé de CNT.
interparticulaires de quelques nanomètres
les a fait appeler senseurs résistifs
quantiques (QRS).
Actuellement différentes stratégies
d’intégrations de senseurs CPC dans
les composites sont en développement
: a) Dans le cas ou la matrice
polymère est renforcée par des fibres
de verre (GFRP), tous les composants
étant des isolants électriques, il
est possible de structurer un réseau
conducteur dans la matrice polymère
par percolation de nanotubes de carbone
(CNT) [2] ou dans l'ensimage des
fibres [3] pour détecter l’initiation et la
Figure : Image de MEB, a) Film CPC déposé à la surface
d’une fibre de renfort, b) Agrandissement montrant la
structure multicouches du senseur.
propagation la fissures (cf. 2).
b) si certains composants de la matrice
sont conducteurs électriques,
i.e., des fibres de carbone ou une résine
nanochargée de particules de
carbone ou de métal, il est préférable
d’utiliser des films CPC sensibles.
Leurs faibles dimensions, environ 0,5
à 1,5 µm d'épaisseur, et leur architecture
hiérarchisée par vaporisation en
Figure : a) Simulation du champ de déformation
dans un composite à proximité d’un trou, b) Réponse
des QRS à différents distances du trou.
couche par couche (sLbL) permettent
leur implantation à cœur ou en surface
de manière homogène. En général
quelques dizaines de nanocouches de
CPC permettent d’obtenir un senseur
de morphologie contrôlée de l’échelle
nano jusqu’à l’échelle macro (cf. 3),
avec une résistivité souhaitée dans la
gamme de quelques kΩ.cm-1.
La grande versatilité de fabrication des
films CPC sensibles fait qu’ils peuvent
être a été déposé directement sur un
matériaux complexe comme un textile
[4], ou sur une surface plus simple
comme une matrice [5].
Quelque soit la stratégie utilisée pour
leur fabrication, les QRS peuvent
suivre les sollicitations mécaniques
dans les différents domaines élastique
et plastique, mais aussi les endommagement
en fatigue, en statique ou
consécutifs à un impact. L’exemple de
la 4, montre que deux QRS implantées
dans un composite sur le trajet
d’une fissure provoquée
par un trou (4a), voient les
déformation et endommagement
à des instants différents
jusqu’à la rupture (4b).
Les Composites Robotisés
Le groupe CompositiC
travaille à la réalisation
d'éco-composites innovants,
performants et répondant aux cahiers
des charges matières-procédés des
domaines des transports, des énergies
nouvelles renouvelables, etc. Il s'agit
de concevoir les matériaux et les procédés
automatisés permettant de réaliser
des matériaux légers, performants
tout en répondant au normes environnementales
(VHU, BPHU, etc..).
Par éco-composites, on entend les
composites à base de fibres végétales,
de résines bio-sourcées et/ou biodégradables
ainsi que des produits issus
de procédés de recyclage. L'intégration
de fonctions nouvelles (senseurs,
capteurs) dans les matériaux composites
est aussi un objectif de ce projet
car cela concourt à la fiabilisation et
au suivi de la ''santé'' des composites
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 53

Dossier
Essais composites
(health monitoring).
Autour de la technologie robotisée de
placement de fibres, l’objectif de ce
plateau technique est d’accueillir et
d’initier, en partenariat avec les principaux
acteurs industriels de diverses
filières (automobile, nautisme, EMR
…), des programmes de R&D sur la
conception, la qualification de pièces
éco-composites de formes complexes
et l’industrialisation de leur fabrication.
Ces secteurs industriels sont demandeurs
Il s’agit d’intégrer une technologie robotisée,
non industrialisée à ce jour,
pour la production de pièces composites
à haute performance et permettant
:
• de développer des solutions économiques
et écologiques pour gagner de
manière significative en productivité et
fiabilité par rapport aux process manuels,
• de faire évoluer les systèmes de placement
de fibres montés sur robots
pour la production de pièces écoconçues
et « intelligentes » (orientation
des fibres, intégration des senseurs,
etc…),
• de développer les capacités de drapage
pour des pièces de géométrie
complexe et de taille réduite,
• d'optimiser et développer les matériaux
(semi-produits bio-sourcés et/
ou multifonctionnels) utilisés pour les
technologies de production robotisées.
• Les défis à relever par les composites
de demain sont d’alléger les structures,
réduire les temps de cycle et
les coûts de fabrication pour aller vers
la production de masse de produits
composites, de produire des pièces et
des structures en matériaux éco-composites
sans défauts, de développer
une nouvelle génération de méthodes
de pilotage de systèmes robotisés par
le recours à des outils de simulations
numériques ultra-rapides, d’intégrer
la formulation-physico-chimique de
nouveaux produits respectueux de
l’environnement et de développer une
filière globale sur le recyclage et la valorisation
des déchets des matériaux
composites et développer des outils
d’éco-conception et d’éco-production.
Différents procédés robotisés sont utilisés
:
• Technologies de placement de fibres
robotisées (5) développé par Coriolis
et TPT chez Multiplast) pour les résines
thermoplastiques (PA, PEEK,
etc..) et thermodurcissables (époxy,
poudrées : semi sèches),
• Couplage avec technologies de plasturgie
(Injection, thermoformage, infusion,
RTM..) ;
• Couplage avec d’autres technologies
additives (impression 3D).
Procédé de placement de fibres robotisé
Références
Réalisation de semi-produits transformables
par voie robotisée
• Réalisation des semi-produits à façon
(imprégnation de tapes) en thermoplastiques
(6)
• Formulation de bio-composites (fibres
et matrices biosourcées) pour réalisation
de tapes ;
• Formulation de matrices fonctionnelles
(tapes conducteurs pour chauffage
et sensing).
Différents types de test sont ensuite réalisés
sur les semi-produits et produits
finaux :
• Taux de porosité, analyse US, Tomographie
X,
• Tests mécaniques (traction, compression,
pelage, fatigue) cf. 7,
• Tests vieillissement (UV, Humidité,
Température).
Test de traction en atmosphère contrôlée
Jean-François Feller et Yves Grohens
Laboratoire d’Ingénierie des Matériaux de
Bretagne (LIMATB), Université de Bretagne
Sud, Centre de Recherche Christiaan Huygens,
Rue de Saint-Maudé, Lorient, France
1. A. F. Johnson, Modelling fabric reinforced composites under impact
loads, Composites A, 32 (2001) 1197-1206.
2. L. Gao, E. T. Thostenson, Z. Zhang, T. W. Chou, Sensing of damage
mechanisms in fiber-reinforced composites under cyclic loading using carbon
nanotubes, Advanced Functional Materials, 19 (2009) 123–130.
3. L. Gao, T. W. Chou, E. T. Thostenson, Z. Zhang, A comparative study
of damage sensing in fiber composites using uniformly and non-uniformly
dispersed carbon nanotubes, Carbon, 48 (2010) 3788–3794.
4. C. Robert, J. F. Feller, M. Castro, Sensing skin for strain monitoring
made of PC-CNT conductive polymer nanocomposite sprayed layer by
layer, ACS Applied Matererials & Interfaces, 4 (2012) 7, 3508–3516.
5. Z. Levin, C. Robert, J. F. Feller, M. Castro, J. C. Grunlan, Flexible
latex-polyaniline segregated network composite coating capable of measuring
large strain on époxy, Smart Materials & Structures, 2013, 22,
015008, 1-9.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 54

Dossier
Essais composites
Recherche & développement
Recherches en matériaux composites intelligents
à l’ifsttar - exemples de projets phares
Les applications des matériaux composites à matrices polymères ont été jusqu’à un passé proche le
lot, de l’aviation civile en raison techniquement, du risque de délaminage ; ainsi que des coûts prohibitifs
des fibres de renforcement et des procédés de mise en œuvre en comparaison aux alliages légers
comme l’aluminium. Ces verrous ont été levés au fur et à mesure et ainsi des programmes ambitieux
ont vu le jour.
Dans cet ordre d’idée, le programme
Advanced Composite Technology
mené par la NASA aux Etats-Unis
a permis de développer des ailes
d’avions Boeing en composites inférieures
de 20% en coût, comparativement
aux matériaux classiques.
La décision d’Airbus d’équiper les
fuseaux des A380 va aussi dans le
même sens. Dans le domaine aéronautique,
en particulier, toute structure
nouvelle, dotée d’une fonctionnalité efficace
qui écourtent ou suppriment les
temps d’examen CND, serait considérée
comme un plus. Dans le domaine
de l’automobile, les équipementiers
Français leaders du domaine, en l’occurrence
INOPLAST et MATRA Automobile
devraient profiter des projets
Européens qui souhaiteraient rattraper
le retard d’utilisation des matériaux
composites dans l’industrie automobile
(113kg pour les Etats-Unis contre
30kg en France). Dans les industries
aéronautiques militaires, les matériaux
composites sont de plus en plus
prisés. L’avion furtif Américain et les
hélicoptères de combat en sont les
principales utilisations. Pour de tels appareils,
la fonctionnalité des structures
afin de signaler un endommagement
et prévenir une rupture serait un plus
considérable. Enfin, l’industrie ferroviaire
s’ouvre aux applications composites
et c’est donc des matériaux
qui seront de plus en plus attractifs à
l’avenir (résistance à la corrosion, réduction
de l’usure des voies, maintenance
moindre, etc.). Ces matériaux
autorisent des libertés de conception
pour des pièces d’habillage aux
formes complexes 3D (nez du TGV,
face avant du métro, tablettes, sièges).
La tendance devrait s’accentuer afin
de gagner en coût d’exploitation et en
vitesse et ainsi, soutenir la compétition
avec le SHIKANSEN Japonais. Là encore,
une fonctionnalité, par exemple,
qui autoriserait le diagnostic de l’endommagement
naissant dans les
structures ou bien la prévention contre
l’inflammation de ces structures serait
très appréciée.
Il est donc crucial que des projets de
R&D innovants, intégrant aussi bien
les aspects structuraux des matériaux
composites que ceux liés à des fonctionnalités
spécifiques puissent être
mis en œuvre et leurs avancées technologiques
concrétisées à l’échelle
nationale, Européenne et internationale.
Afin d’aller dans cette direction,
le projet DECID2 (Projet national du
type FUI, 2008 – 2012), né en Pays
de la Loire a été proposé, afin de servir
de premier jalon, qui catalyserait
la mise en place de projets similaires
dans d’autres industries, où le besoin
en structures intelligentes existe aussi.
Son but est de remplacer les aciers par
les composites et d’irriguer ces composites
par des capteurs afin d’obtenir un
contrôle structural continu, en temps
réel et à distance
En substance, et en regard à ce qui
précède, une problématique à trois
niveaux apparaît quant au développement
futur des matériaux de structures
pour les industries mécaniques. Les
aciers étant intrinsèquement sensibles
à la corrosion, ne serait-il pas pertinent
de réfléchir au développement complémentaire,
de structures fabriquées à
partir de matériaux pas du tout ou peu
sensibles à la corrosion ? Si oui, quels
sont les matériaux à développer ?
Pour quelles utilisations ? Sous quelles
formes et avec quelles garanties ? La
mise en place de méthodes d’auscultation
des structures métalliques apparentes
et/ou enfouies présentant des
garanties suffisantes d’identification
des mécanismes d’endommagements
et de ruptures. La mise en œuvre de
moyens de surveillance en continu de
ces mêmes structures métalliques qui
soient convaincantes pour les maîtres
d’ouvrages et c’est dans le but de trouver
des réponses à ces questions que
le Projet DECID2 a été monté.
Dans le Projet DECID2, 2 démonstrateurs
de 20m x 3,5m, en matériaux
composites intelligents dotés de capteurs
en fibres optiques et patchs ultrasoniques
ont été installés sur les sites
du Technocampus EMC2 et d’IFST-
TAR Centre de Nantes (Figure 1).
Ce projet a été monté par l’IFSTTAR
avec l’aide des partenaires ETPO,
DFC-Groupe ICCO, IDIL, IXFIBER,
CETIM, GeM-Université de Nantes,
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 55

Dossier
Essais composites
LARMAUR-Université de Rennes 1
et SYNERVIA. DECID2 a été soutenu
par les Pôles EMC2 (Ensembles Métalliques
& Composites Complexes) et
PGCE (Pôle Génie Civil & Eco-conception).
Concrètement, les principaux objectifs
du projet DECID2 étaient de développer
des matériaux composites
à hautes performances pour des applications
mécaniques incluant le génie
civil, les constructions et la sureté
des infrastructures. Un des buts était
également de maîtriser de nouveaux
procédés de mise en œuvre des matériaux
composites avec l’intégration
des fibres optiques comme capteurs
de santé structurale (matériaux composites
intelligents), de déployer des
technologies de co-conception et d’ingénierie
simultanée afin d’améliorer
plusieurs technologies et de les rassembler
dans un démonstrateur industriel
et enfin de mutualiser des compétences
nouvelles sur lesquelles les
dispositifs de formation locale doivent
développer des expertises de premier
plan, compte tenu des composantes
de base du projet DECID2 (partenariat
comportant des PME et des équipes
de chercheurs académiques).
Figures 2. Principe de fonctionnement d’un capteur à réseau de Bragg.
Figures 3. (a) Courbe de flexion 3-points jusqu’à rupture sur 5 éprouvettes non-instrumentées.
On repère sur ces courbes le début de l’endommagement et la fin de linéarité, (b)
Baisse de rigidité des éprouvettes en fatigue à plusieurs niveaux de contrainte maximale.
Figures 4a. Position des déformations lues par les deux capteurs ; b) Rapport de la déformation
lue par le capteur à réseau de Bragg par la déformation calculée à partir de la
flèche maximale pour un essai de charge décharge
propriétés des matériaux. Une batterie
De façon plus heuristique, les matériaux
composites constitutifs de ces
d’essais de fatigue (Figure 3b) pour
des contraintes maximales situées en
deux plateformes de démonstration
sont équipés de capteurs en fibres
dessous de la contrainte de fin de proportionnalité,
a été mise en place et a
optiques (en particulier des réseaux
de Bragg, Figure 2). Ils sont été soumis
à une série d’essais mécaniques tibles des matériaux composites intel-
démontré les performances reproduc-
(Figure 3a) afin de bien préciser les ligents étudiés.
Figure 1. Plateforme en matériaux composites DECID2 sur le site IFSTTAR Centre de Nantes
Il est également essentiel de vérifier
le comportement du capteur tout au
long du cycle de vie d’une éprouvette,
et donc d’une structure. Ainsi, la déformation
lue par le réseau de Bragg est
comparée à la déformation maximale
de l’éprouvette calculée à partir de la
mesure de la flèche. La fibre optique
étant à cœur (Figure 4a), puisque l’essai
est un essai de flexion, cela nous
donne deux mesures de déformation
différentes. Ainsi pour valider le comportement
du capteur, il suffit de vérifier
que le rapport des déformations
est constant tout au long des essais.
La Figure 4b présente ce rapport pour
des essais de charge-décharge et on
observe aisément qu’à partir d’une
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 56

Dossier
Essais composites
certaine déformation de l’échantillon,
nous obtenons un rapport constant qui
traduit une bonne réponse du capteur
à réseau de Bragg.
Cette étude a démontré plusieurs
points très positifs quant à l’insertion
de fibre optique dans une poutre en
matériau composite, à savoir l’absence
de ruptures des fibres optiques lors de
la pultrusion, une fiabilité éprouvée
lors des essais de fatigue en flexion,
un caractère intrusif négligeable et une
bonne fiabilité à forte déformation dans
le matériau.
Figure 5. (a) Nanocellule consideré montrant l’angle d’orientation du CNT en fonction de la
contrainte de compression appliquée; (b) Le Module d’Young en fonction de l’angle d’orientation
du CNT
LES NANOMATERIAUX & NANO-
TECHNOLOGIES
Les nanotubes de carbone (CNTs)
constituent d’excellents candidats
pour le renforcement des matériaux
polymères. Ils possèdent de remarquables
propriétés mécaniques (Module
d’Young de 1TPa) et une densité
très faible (1.8 g/cm3). Si les nanotubes
de carbone sont correctement
disperses au sein d’un polymère, une
petite fraction massique est capable
d’augmenter de façon significative sa
raideur. Cependant, cette dispersion
constitue un réel obstacle comme reporté
dans la littérature spécialisée.
Sur la base de l’expérience acquise
dans le Projet DECID2, l’IFSTTAR
a monté un projet (2009-2012) avec
la Direction Générale de l’Armement
Figure 6. Réponse mécanique en indentation d’une de résine monolithique et nanorenforcée
; b) Complaisance de Fluage sous indentation et sous 50h d’une matrice monolithique
comparée à celle renforcée par des fractions croissantes en nanotubes de carbone.
(DGA) où il était question de développer
des matériaux composites renforcés
par nanotubes de carbones et
intelligents. Un effort de modélisation
numérique a été produit au début afin
d’obtenir une idée précise sur le mécanisme
de nano-renforcement induit
par la présence des CNTs. Une nanocellule
de polymère thermodurcissable
de base a été considérée avec un
renforcement de 1% en CNTs. Les
calculs ont été conduits afin de prévoir
les effets d’orientation du CNT par rapport
à la direction de sollicitation. Le
modèle de Maxwell a été utilisé afin
d’évaluer le comportement viscoélastique.
La méthode d’homogénéisation
avec le modèle d’une interface effective
ont été utilisés afin d’évaluer le
Module d’Young du matériau modèle
nano-renforcé. Il a été montré (Figure
5) que le Module d’Young décroit avec
l’augmentation de l’angle d’orientation
du CNT avec la direction de sollicitation.
La courbe contrainte – déformation
a également été simulée et ceci
a montré que l’effet de pontage par le
CNT est plus efficace quand l’angle
d’orientation du CNT augmente de 0°
to 90°.
Figure 7. Comparaison du comportement en fatigue en flexion 3 points de résines mono
(fibres continues en carbone) et birenforcée (fibres continues et nanotubes de carbone). On
voit bien le raidissement des cycles du matériau birenforcé.
Les résultats obtenus en fluage sous
micro-indentation instrumentée sur 30
minutes et sur 50 heures ont révélé un
comportement mécanique très amélioré
une fois que des fractions massiques
très faibles en nanotubes de
carbone (de l’ordre de 0,2%) renforcent
une matrice époxyde ou vinylester (Figures
6). Ces résultats prouvent de
façon claire que le renforcement par
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Dossier
Essais composites
de très faibles fractions massiques de
nanotubes de carbone abaissait significativement
la viscoélasticité des matrices
polymères thermodurcissables.
La possibilité de doublement renforcer
les polymères thermodurcissables (par
nanotubes et fibres continues en carbone)
est donc entre-ouverte avec des
propriétés de résistance à la fatigue
améliorées comparativement à des
matrices renforcées uniquement par
fibres continues. Ainsi, des matrices
polymères thermodurcissables mono
(renforcées par fibres de carbone
continues) et bi-renforcés (renforcées
par fibres continues et nanotubes de
carbone) élaborées sous des conditions
identiques ont été testées en
fatigue en flexion 3 points. Les résultats
ont clairement montré que pour
un nombre donné de cycles, la raideur
résiduelle est significativement plus
élevée pour le composite bi-renforcé
(Figure 7). Quantitativement, les matériaux
composites doublement renforcés
sont de 20% plus résistants à la fatigue
que leurs homologues renforcés
uniquement par fibres continues en
carbone et ceci constitue une avancée
technologique très importante dans la
mesure où ces matériaux ouvrent la
voie à un large éventail d’applications
industrielles de pointe, en particulier
dans l’aéronautique et les énergies
marines renouvelables. Parallèlement,
ces matériaux doublement renforcés
possèdent la capacité in-situ de suivi
du contrôle de santé à travers l’utilisation
des propriétés piézo-résistives des
nanotubes de carbone.
LANCEMENT DU GIS DURSI (2013)
Les différentes avancées obtenues
sur les matériaux composites intelligents,
en plus du soutien précieux du
Pôle EMC2 à l’échelle nationale et de
certains partenaires internationaux
(NIST, Université de Columbia, Federal
Highway Administration, Université
de Rutgers aux Etats-Unis) et le partenariat
entre l’IFSTTAR, le LARMAUR
(Université de Rennes 1), LIMATB (Université
de Lorient), l’ENSAM-Angers a
permis le montage d’un Groupement
d’Intérêt Scientifique (GIS) dédié à la
DURabilité des Structures en matériaux
composites Intelligents (DURSI).
Notons qu’au plan mondial, le domaine
des matériaux composites intelligents
sur lequel porte le GIS DURSI est jugé
stratégique par les États-Unis, l’Allemagne
et le Japon. Par ailleurs, les
applications sous-tendues par ce GIS
s’intègrent aux orientations relatives à
la production d’énergie éolienne, aux
transports (dont le domaine du ferroviaire)
et viendra renforcer la visibilité
nationale dans le domaine des matériaux
de structures aux très hautes performances.
Le GIS DURSI souhaite créer une articulation
forte avec le monde industriel
et produira également des recherches
fondamentales. Il possède une capacité
de 150 chercheurs et ingénieurs
qui pourraient être mobilisée en cas
de projets de recherche de grande
envergure. Les industriels membres
fondateurs des IRT Jules Verne et Railenium,
spécialisés dans les procédés
de fabrication ou utilisateurs de matériaux
de structures, constituent autant
de clients ou de fournisseurs pour le
GIS DURSI. Ce qui renforcera la structuration
nationale de la recherche et de
l’innovation sur les matériaux à travers
la consolidation de partenariats naissants
de type public-privé.
LANCEMENT DU PROJET EVEREST
Un des premiers projets du GIS DUR-
SI est EVEREST, financé à hauteur de
1,5M€, par l’IRT Jules Verne, ALSTOM
et Europe Technologies. Ce projet se
propose de développer un démonstrateur
à base de matériaux aux très
hautes performances, du type composites
à matrices polymères doublement
renforcés par fibres continues et
nanotubes de carbone (CNTs), intelligents.
En effet, les nanotubes de carbone
serviront autant pour renforcer
mécaniquement que pour le contrôle
de santé structurale à travers des capteurs
à base de matériaux nanorenforcés
conducteurs. L’objectif du Projet
Everest est triple. Il s’agit d’abord
d’améliorer les propriétés mécaniques
des structures de larges dimensions
fabriquées en matériaux composites
par adjonction de nanotubes de carbone,
de doter ces structures de larges
dimensions de solutions robustes et
fiables de monitoring en temps réel
intégrant des capteurs (en fibres optiques,
ultrasoniques ou encore à base
de nano-composites) insérés à cœur
et/ou collés, en vue d’une maintenance
prédictive optimisée et enfin de contribuer
à la fertilisation technologique
croisée inter-filières par le développement
de technologies SHM transposables
à d’autres filières industrielles.
Monssef Drissi-Habti,
PRES LUNAM, IFSTTAR, CS4 Route de
Bouaye, 443444 Bouguenais
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 58

Dossier
Essais composites
Technologies
R&D d’ALSTOM dans le domaine
des composites pour les EMR
Le groupe Alstom est un des leaders mondiaux de la production d’énergie, très impliqué dans les
énergies renouvelables. Les différentes énergies dans lesquelles Alstom est actif en sont toutes à des
stades de maturité technologique et industrielle différents. Trois technologies clefs sont à prendre en
considération : l’hydroélectrique, l’éolien offshore, ainsi que l’hydrolien.
La filière industrielle française de l’éolien
offshore s’est engagée dans une
voie positive, puisque grâce à l’appel
d’offres qui avait été lancé par le gouvernement
précédent, Alstom participe
avec le consortium EDF-EN à l’élaboration
de 3 parcs éoliens en mer, pour
un total de 240 éoliennes avec de la
création d’emplois à la clef. Alstom
érigera quatre usines sur le territoire
français, deux à Saint-Nazaire pour
construire la nacelle et l’alternateur
(cœur névralgique de la turbine), deux
à Cherbourg pour construire les pales
et les mâts. Une vraie dynamique s’est
installée avec les filières industrielles
existantes en Pays de Loire (Figure 1).
D’autres filières d’énergies marines,
renouvelables notamment l’éolien flottant
et l’hydrolien sont également en
développement avancé.
Il s’agit de produire de l’énergie dans
un environnement marin intrinsèquement
hostile. Les technologies dont
il est question relèvent de grands enjeux
industriels. La robustesse des
sous-systèmes (pâles) et la rationalisation
des activités d’opérations et
maintenance (très coûteux en milieu
marin) sont très importants.
Dans ce contexte, le développement
de matériaux composites intelligents
et capteurs innovants à meilleure intégrité.
Ce sont des étapes inhérentes
et inéluctables à la rationalisation et la
stabilisation des activités d’opérations
et maintenance.
Par ailleurs, le groupe Alstom s’appuie
sur un développement récent en Pays
De Loire d’un démonstrateur échelle
1 d’Haliade 150 (Figure 2), éolienne
de 6 MW de puissance et de 150m de
diamètre installé en mars 2012. Ce démonstrateur
a été la première pierre de
développement technologique et une
première étape de validation technique
des défis technologiques de l’éolien
offshore, avec la concomitance de ressources
tests et validation autant sur la
partie fonctionnelle du traitement du signal,
que les matériaux intelligents. Un
2ème prototype a été installé en mer
fin 2013.
Un centre d’ingénierie en Pays de
Loire (+170 ingénieurs à horizon 2017
Projet Le Carnet
– dont un département opérations et
maintenance) regrouperont toutes les
compétences techniques, industrielles,
et exécution projets offshore. Un plan
industriel d’envergure a été lancé en
France avec 2 usines à Montoir De
Bretagne (nacelles et générateurs),
près de Nantes et 2 usines à Cherbourg
(pâles et mâts).
Le développement par ALSTOM WIND
d’une turbine innovante dédiée à l’éolien
en mer repose sur ses 30 années
d’expérience dans l’éolien, ses liens
avec ALSTOM GRID (postes électriques
dans l’éolien en mer) et ses divers
partenariats avec les entreprises
et instituts de recherches (Garrad Hassan,
DNV, MIT, ECN le centre de re-
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 59

Dossier
Essais composites
Photographie d’Haliade 150
cherche des Pays-Bas).
Les principes clés de ce développement
sont les suivants:
• Réduire le coût de l'énergie pour le
parc éolien, prenant en compte l’investissement,
les performances et les
coûts d’exploitation
• Assurer une meilleure disponibilité
des composants,
• Utiliser la technologie éprouvée ALS-
TOM PURE TORQUE qui permet
une séparation complète entre le rotor
et la génératrice améliorant ainsi la fiabilité
de la turbine.
• Proposer un couplage direct entre
l’arbre et la génératrice sans boîte de
vitesses, réduisant ainsi les risques de
panne.
• Améliorer la modularité de la
construction de l’éolienne.
Alstom Wind participe activement aux
projets de recherche et développement
en Pays De Loire, notamment au
sein de l’IRT Jules Verne qui a été retenu
dans le cadre du Programme des
Investissements d'Avenir en mai 2011.
Son activité a commencé au début de
l'année 2012.
L’Institut de Recherche Technologique
Jules Verne se focalise sur les
technologies avancées de production
composites, métalliques et structures
hybrides. L’objectif est à horizon T+10
ans de devenir dans les dix ans un
campus d’innovation technologique
de dimension mondiale. Il rassemblera,
sur un même site près de Nantes,
des industriels, des établissements
de formation, des laboratoires de recherche
appliquée publics et privés,
des moyens de validation et démonstration
industrielle. L’idée centrale est
une ambition partagée : intensifier la
dynamique «Industrie-Recherche-Formation»
pour accélérer la rupture technologique,
vecteur de compétitivité et
stabilité dans le temps pour les entreprises
et l’industrie française.
L’IRT Jules Verne est présent dans 4
secteurs d’industrie : les transports,
l’automobile, l’aéronautique, et naval/
énergie. Pour ce dernier, il couvre
sept programmes de recherche sur
des technologies "énergies renouvelables
de la mer" dont Alstom participe
à 4 d’entre elles. Sur les 25 projets
en cours, sept concernent des programmes
de recherche naval-énergie.
Les axes de recherche comprendront
l’analyse du vieillissement des matériaux
composites en milieu marin, la
simulation des phénomènes d’érosion,
endommagements, les technologies
de capteurs de santé structurale pour
optimiser l’opération et maintenance.
Des analyses sont en cours pour améliorer
la productivité de fabrication de
matériaux composites, ainsi que la
fonctionnalisation.
Ronan Guiziou, Alstom Wind France SAS
Ile de Nantes - Immeuble Insula
11, rue Arthur III - 4e étage
44200 Nantes
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 60

Vie de l’ASTE
> Conseil d’administration de l’ASTE
Le 13 décembre 2013 dernier s’est tenu à la Sopemea à
Vélizy-Villacoublay le conseil d’administration de l’ASTE. Le
bureau a présenté des actions générales de l’association, le
bilan des formations 2013 et la projection du budget 2013
et 2014.
> Matinée de présentation de l’outil GAM PME
L'ASTE a reçu l'appui du Ministère de l'Industrie/DGCIS pour
la réalisation d'un outil d'aide à la décision en matière de
câblage des appareils de mesure en environnement industriel.
Cet outil, sous forme d'un guide interactif sera mis gratuitement
à la disposition des PME pour les aider à faire des
mesures de qualité sans investissement complémentaire en
matériel.
Le petit-déjeuner gratuit de présentation de l’outil GAM PME
aura lieu le vendredi 14 mars 2014 à 8h45 à Sopemea à Vélizy
–Villacoublay et sera suivi d’une visite des laboratoires
de Sopemea.
Programme de la matinée :
8h45 : Accueil des participants autour d'un buffet - petit-déjeuner
9h15 : Présentation de l'ASTE par le président Joseph Merlet
09h30 : Présentation du projet GAM-PME par Jean-Paul
Prulhière (Metexo)
10h00 : Présentation du Guide de bonnes pratiques
pour une bonne CEM des systèmes de mesure par Bruno
Martin (Emitech) ou Jean-Paul Prulhière (Metexo)
10h30 : Présentation du logiciel GAM-PME par Jean-Paul
Prulhière (Metexo)
11h00 : Questions - réponses
11h30 : Visite des laboratoires de Sopemea
Pour vous inscrire ou obtenir des informations supplémentaires,
contactez Patrycja Perrin au 01 61 38 96 32 ou info@
aste.asso.fr
ERRATUM
Dans un article paru dans
le numéro 115 de la revue
Essais et Simulation, une erreur
s’est glissée, indiquant
une mauvaise équation, altérant
la compréhension de l’article intitulé Uncertainty
of a RCS flow measurement: joint use of experiments
and CFD. Voici ci-dessus l'équation (3), qui
aurait dû paraître dans l’article. La rédaction tenait à
rectifier ce point.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 61

Vie de l’ASTE
ASTE
Journée technique ASTE au LAAS-CNRS
le 26 mars 2014 à Toulouse
« Capteurs innovants pour les essais d’environnement »
Dans les laboratoires d’essais d’environnement,
la qualité de la mesure est
essentielle puisque ceux-ci vendent en
fait des mesures sur les matériels qui
leur sont confiés. Lors de la caractérisation
des environnements auxquels
sont soumis ces matériels la qualité
des mesures est encore fondamentale,
d’autant que c’est à partir de ces mesures
que sont établies les spécifications
d’essais de validation du design.
A la source de ces mesures, on trouve
les capteurs (transducteurs) qui
peuvent être thermiques mécaniques
ou acoustiques. En fait, les capteurs
thermiques sont ceux qui sont le plus
souvent utilisés par ces laboratoires.
Aussi l’association ASTE, le LAAS-
CNRS et le Club des Affiliés se sont
coordonnés pour organiser une journée
permettant de découvrir certaines
innovations dans le domaine des capteurs,
innovations importantes pour les
laboratoires d’essais d’environnement.
On ne sera pas étonné de voir que ces
innovations portent de façon majoritaire
sur les capteurs thermiques.
Cette journée a reçu le parrainage du
pôle Aerospace Valley, celui aussi de la
plateforme FAHRENHEIT, ainsi que le
soutien du programme CAP’TRONIC.
Programme de la journée :
Accueil des participants 8h30 ....................................................9 h
• 9h - 9h15 : Accueil et présentation du laboratoire du LAAS
• 9h15 - 9h30 : Présentation de l’ASTE par Joseph Merlet, Président
de l’ASTE
sans contact » David GARNIER - société TEXYS
• 11h50 - 12h20 : « Capteurs passifs sans fils à transduction
électromagnétique » Patrick Pons - Hervé Aubert – Daniela Dragomirescu
LAAS-CNRS
CONFERENCES .........................................................9h30 - 12h20
(20 min avec 10 min de questions/réponses)
• 9h30 - 10h : « Capteur de température miniature sans fil autonome
»
Xavier LAFONTAN - Société INTESENS
• 10h - 10h30 : « Nouvel outil pour la mesure rapide de température
avec un thermocouple » Anis ZIADI - Société DSi
PAUSE ......................................................................10h30 - 10h50
• 10h50 - 11h20 : « Application des nanotechnologies pour le développement
de capteurs de température et de jauges de déformation
» Laurence RESSIER - INSA Toulouse, Jean-Jacques BOIS -
Société NANOLIKE
• 11h20 - 11h50 : « Nouveau capteur de mesure de température
BUFFET DEJEUNER .....................................................12h20 - 14h
APRES-MIDI :
• 14h - 14h20 : « Conception et réalisation de fluxmètre thermique
» par Elian COMENT de Néotim
VISITES .........................................................................14h20 - 16h
• Visite de la plateforme de micro et nanotechnologies du LAAS-
CNRS, membre du réseau national Renatech
• Visite de la plateforme ADREAM
TABLE RONDE ............................................................16h - 16H30
FIN DE LA JOURNEE ............................................................16h30
Pour vous inscrire ou obtenir des informations supplémentaires, contactez Patrycja Perrin au 01 61 38 96 32 ou info@aste.asso.fr
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 62

Formations
ASTE
Programme des formations 2014
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 63

Au sommaire
du prochain numéro
Dossier
Focus sur la place primordiale des essais
dans la Défense à l’occasion du salon Eurosatory
Mesures et méthodes de mesure
Systèmes d'acquisition de données et
de mesures dans les laboratoires d'essais
Les techniques de mesures en production
(capteurs, palpeurs, mesures sans contact)
Essais et modélisation
Simulation :
Les calculs de haute performance. Techniques et enjeux.
Simulation numérique :
Etat de l’art du marché : quelles évolutions technologiques ?
Simulation en production :
Fabrication additive et 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.
Répertoire des annonceurs
ANALYSE INDUSTRIELLE ..21
ASTE ...................................61
AXTRID TECHNOLOGIES ..17
COMSOL ................2e de couv.
CORRODYS ........................19
DB VIB ..................................2
EDE LABS .............................5
ESI GROUP ..........4e de couv.
GL EVENTS ........................41
JEC GROUP ........................11
M+P INTERNATIONAL ........15
MESURES & TESTS . .3e de couv.
Microwave & RF ..................25
MSC SOFTWARE ..............33
TERATEC ............................9
TMI-ORION ............................7
VIB&TEC .............................37
CONCEPTION ÉDITORIALE & RÉALISATION
MRJ
54, Boulevard Rodin - 92130 Issy les Moulineaux
Tél. : 01 73 79 35 67
Fax. : 01 34 29 61 02
www.mrj-presse.fr
(la rédaction n’est pas responssable 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)
Comité de rédaction :
Anne Marie Ajour (ASTE), Raymond Buisson, Adbérafi Charki (Istia),
Bernard Colomiès (Sopemea - ASTE), François Derkx (IFSTTAR), Jean-
Claude Frölich (ASTE); Olivier Guillon (MRJ), Henri Grzeskowiak (HG
Consultant), Michel Roger Moreau (Gamac - ASTE), Lambert Pierrat
(LJ Consulting), Jean Paul Prulhière (Metexo), Jean-François Romain
(MRJ), Philippe Sissoko (LCIE), Pierre Touboul (Onera)
On participé à ce numéro :
S. Bellaj (SNCF), F. Cocheteux (SNCF), O. Chiello (Université de
Lyon), M. Drissi-Habti, (IFSTTAR), P. Dupuy (Renault), J-F. Feller
(LIMATB), Yves Grohens (LIMATB), Ronan Guiziou (Alstom Wind
France), X. Lorang (SNCF), A. Loyer (SNCF, IFSTTAR), G. Mogenier
(École Centrale Lyon), J-J. Sinou (École Centrale Lyon), P.
Sissoko (LCIE – Bureau Veritas)
ÉDITION
Maquette et couverture :
RVJ-WEB (www.rvj-web.com)
PUBLICITÉ
MRJ - Tél. 01 73 79 35 67
Patrick Barlier - p.barlier@mrj-corp.fr
Sonia Cheniti - s.cheniti@mrj-corp.fr
DIFFUSION ET ABONNEMENTS
Camille Laurès (abonnement@essais-siimulations.com)
www.essais-simulations.com
Abonnement 1 an (4 numéros) : 58 €
Prix au numéro : 20 €
Règlement par chèque bancaire à l’ordre de
MRJ
(DOM-TOM et étranger : nous consulter)
Photo de couverture : Avec l'aimable autorisation
d'Instron
Cette revue contient un encart jeté BIRP-
Groupe Solutions
Trimestriel - N° 116
Mars 2014
Editeur : MRJ
SARL au capital de 50 000 euros
54, Boulevard Rodin - 92130 Issy les Moulineaux
RCS Paris B 491 495 743
TVA intracommunautaire : FR 38491495743
N° ISSN : 2103-8260
Dépôt légal : à parution
Imprimeur : Imprimerie de Champagne
Z.I. Les Franchises - 52200 Langres
Toute reproduction partielle ou globale est soumise à
l’autorisation écrite préalable de MRJ.
Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 64

Essais & Simulations • MARS 2014 • PAGE 65

Ingénierie Virtuelle
pour accélérer l’innovation industrielle
Courtesy of Volkswagen
Build it Right
Simulation des procédés de fabrication :
des matériaux composites à la fonderie,
l’emboutissage et le soudage
Test it Right
Simulation des performances
produit : de la sécurité aux chocs,
crash et confort des passagers
Decide & Deliver it Right
Systèmes d’aide à la décision pour
gérer efficacement les données de
simulation et les équipes d’ingénierie
Copyright © ESI Group 2013 G/RO/13.49
Solutions & Services pour les Industries Manufacturières
ESI est un éditeur français de logiciels et de services d’ingénierie à forte valeur ajoutée proposant des solutions de prototypage
virtuel avec prise en compte de la physique des matériaux.
ESI a développé une suite d’outils métiers permettant de simuler le comportement du produit et des procédés de fabrication
durant ses phases de conception, et ce jusqu’à la phase de validation. Ces outils ont vocation à accélérer le développement
produit et à minimiser de manière significative les coûts d’ingénierie par la réduction, voire la suppression, des prototypes réels.
Notre groupe, de plus de 1000 collaborateurs, est présent en France et dans une quarantaine de pays. Nous accompagnons des
grandes sociétés et des PME industrielles variés telles que EDF, AREVA, EADS, THALES, DCNS, ASTRIUM, RENAULT, PSA, FAURECIA
et bien d’autres....
ESI France| Parc d’Affaires Silic | 99, rue des solets | 94513 RUNGIS | Tel: 33 (0) 4 78 14 12 10
Essais www.esi-group.com & Simulations • MARS | info@esi-group.com
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