Essais & Simulations n°109

www.essais-simulations.com
DOSSIER
Les essais aggravés :
où en sommes-nous ?
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PRODUITS & TECHNOLOGIES
Les nouveaux outils de
mesure
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ÉTALONNAGE
Système d’instrumentation
analytique
Page 20
MÉTHODES DE MESURES
Quelles mesures dans
l’analyse industrielle ?
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N° 109 JANVIER, FEVRIER, MARS 2012 TRIMESTRIEL 20 €

L'industrie française
doit saisir sa chance
Â
gée seulement de quelques dizaines d'années, l'industrie des composites a vu le jour
dans les années 1940. Aujourd'hui, près de 550 000 personnes dans le monde
travaillent dans ce secteur. La nouvelle édition du JEC Composites Show, organisée
par le réseau éponyme en charge de la promotion des matériaux composites dans l'industrie,
est là pour nous le rappeler.
Le magazine Essais & Simulations sera bien entendu présent sur ce haut lieu de conférences
techniques et de rencontres entre les grands acteurs d'un marché de niche certes, mais en
pleine expansion ; celui-ci affiche aujourd'hui des chiffres significatifs : une production de
8 millions de tonnes (en volumes) et un chiffre d'affaires de 60 milliards d'euros.
Surtout, les matériaux composites constituent en Europe un vivier d'emplois et de richesses
non négligeable, stimulés en particulier par la croissance de l'aéronautique et du spatial. Une
aubaine pour l'économie française qui a l'occasion de jouer une carte résolument stratégique.
Un savoir-faire que nous envient de nombreux pays, d'autant que des régions phares comme
Midi-Pyrénées et l'Aquitaine y concentrent de solides sous-traitants, laboratoires d'essais et
de simulation, ainsi que des motoristes de renoms.
Mais les composites ne concernent pas seulement l'aérospatial, savoir-faire historique de
l'Europe et de l'Amérique du Nord. Si l'automobile prend de plus en plus conscience des avantages
des composites – et plus particulièrement les thermoplastiques – d'autres pays se sont
à leur tour spécialisés dans des applications comme les procédés d'injection et les « windenergies
» notamment ; c'est le cas de la Chine qui, une nouvelle fois, tire la croissance vers
le haut. Par ailleurs, le Brésil se présente à son tour comme un acteur de premier plan du
fait de la richesse de ses ressources naturelles.
L'émergence du marché des composites et des pays naguère en voie de développement ont
donc changé la donne en redessinant la carte du marché mondial. Reste à l'industrie française
de saisir sa chance en « surfant » sur la vague d'une croissance double qui touche à la
fois l'aéronautique et les composites.
Olivier Guillon
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Actualités
Entreprises & Marché
Contrat : Nouvel accord entre Airbus et MVG.........................4
Recherche : Le Cetim se lance
dans les assemblages mutimatériaux.....................................5
Équipement :
Le CNPP se dote d'un nouveau pôle d'essais.........................6
Découverte : Une expérience du Cern réalise une mesure
spectroscopique de l'antihydrogène........................................7
Laser :
Eurocopter acquiert un outil de métrologie laser...................8
Nomination : Guy Séné prend la tête de la division
mesure électronique d'Agilent .................................................8
Tribune Ansys : L’arbre de l’innovation ne doit pas
cacher la forêt de la compétitivité.........................................10
Produits & Technologies
Mesure : HBM lance des amplificateurs
pour les interventions SAV .....................................................12
Modélisation : Clearpath choisit Maplesoft
pour concevoir ses robots sans pilote ..................................12
Récompenses : Cognitens WLS400A et WLS400M
élus produits de l’année.........................................................14
Solutions : Nouvelle gamme de solutions
de commutateurs Pickering Interfaces.................................14
Innovation : ST produit la première tranche
de silicium testée sans contact ............................................16
Bancs de mesure : Trescal renforce
ses capacités d’étalonnage dans le domaine
des hyperfréquences..............................................................16
Nouvelle gamme d’oscilloscopes portables Tektronix .............16
Optique : Nouveau Swift – Système de mesure
vidéo 2 axes intuitif ................................................................17
Commutateurs : Lancement des nouveaux PSD-30
pour la pression, TSD-30 pour la température ....................17
Événement :
Trophées de l’innovation Industrie Paris 2012 :
19 nominés en avant-première .............................................18
Mesures et méthodes de mesures
Dossier
ESSAIS ET MODÉLISATION
Préface : Les essais aggravés ! ...................................45
Définitions : Les Essais aggravés :
Pourquoi, comment ? ...................................................46
Décriptage :
Déverminage des alimentations : étude de cas
évaluant les recommandations IPC 9592A................50
Mise en application : Application industrielle
des essais aggravés dans le domaine médical..........55
Essais et modélisation
Événement :
Le JEC Composites ouvre ses portes à Paris .......................33
Interview :
L'automobile fait de plus en plus appel aux composites ....33
Quoi de neuf sur le marché des composites ?.....................35
Solutions Tour d’horizon des technologies d’ingénierie
pour bancs d’essais................................................................36
Éoliennes : Mise en service du banc d’essai « Astraios »
pour les roulements de grande dimension...........................39
La Vie de l’ASTE et du GAMAC :
Compte rendu de la troisième journée thématique
organisée par l’ASTE au CEA-CESTA......................................41
Formations professionnelles 2012 .......................................42
Entretien :
Daniel Goulet, responsable de la stratégie de test
chez Thales .............................................................................43
En pratique : Les solutions en matière d’ingénierie
industrielle au service des bancs d’essais
vibroacoustiques.....................................................................57
Des essais insolites
Un « lance-poulets » contre un pare-brise ............................62
Outils
Agenda.........................................................................63
Répertoire des annonceurs ...................................................64
Étalonnage : Veiller à l'exactitude des résultats
dans un système d'instrumentation analytique ...................20
Avis d’expert :
La corrélation d’images numériques (CIN) :
exemples d’application ..........................................................24
Événement : 25 e édition du salon Analyse Industrielle .............30
ESSAIS & SIMULATIONS est la revue partenaire
exclusive de l’ASTE (Association pour le
développement des sciences et techniques
de l’environnement).
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3

Bureau Veritas Laboratoires
accrédité Nadcap
pour les essais métallurgiques
Bureau Veritas Laboratoires a obtenu l’accré
ditation Nadcap pour le périmètre MTL
(Materials Testing Laboratory).
Cette reconnaissance concerne les analyses
chimiques, la métallographie et les microduretés,
les essais mécaniques et les
duretés. La filiale de Bureau Veritas renforce
ainsi son positionnement sur les marchés
aéronautiques.
Ses laboratoires réalisent en effet des essais,
analyses et expertises sur les matériaux
métalliques, polymères et composites des
fabricants et sous-traitants du secteur.
Par ailleurs, Bureau Veritas Laboratoires
entend développer ses accréditations aéronautiques
pour les matériaux métalliques et
les composites.
Création d'une chaire
sur l’extension du cycle
de vie des matériaux
La Fondation Insa de Lyon a signé une
convention de mécénat avec Areva et Safran
pour la création d’une chaire de recherche
et d’enseignement dédiée à l’étude de l’extension
de la durée de vie des matériaux et
des procédés de fabrication.
Intitulée « Extension de la durée de vie des
matériaux et procédés de fabrication : simulation
numérique pour la prévision des
phénomènes en conditions réelles », cette
chaire vise à étudier l’effet des choix des
procédés de fabrication sur la durée de vie
des pièces mécaniques dès leur phase de
conception ; un enjeu capital pour les industriels
tant du point de vue économique que
de la sécurité des produits finis.
Ouverture prochaine
du Campus Teratec
Situé à proximité du Très grand centre de
calcul (TGCC) du CEA, le Campus Teratec
ouvrira ses portes au printemps 2012 près
d'Évry, dans l'Essonne.
Cette nouvelle infrastructure regroupera les
acteurs clés du calcul à haute performance
et de la simulation.
De grands acteurs industriels et technologiques
(constructeurs, éditeurs, offreurs de
service), une pépinière, un hôtel d’entreprises,
des laboratoires collaboratifs industrie
& recherche, un institut de formation et
des plateformes de services constitueront
une sorte d'écosystème organisé autour de
trois axes : architecture et performance des
systèmes, développement de logiciels et
prestations de services.
DR
Contrat
Nouvel accord
entre Airbus et MVG
Le Français Microwave Vision Group
(MVG) a vendu à Airbus des moyens
de test des radômes (nez de l'avion).
Prévus à l'origine dans le cadre de la
mise au point des prototypes et de
la maintenance de l'avion militaire
A400M, le système est aujourd'hui
utilisé pour le domaine civil pour les
A380 et A350. Il sert tant au moment
des phases de développement que de
qualification des radomes d’avions. le
système permet d'effectuer les très
nombreuses mesures obligatoires
pour avoir les autorisations de vol et
satisfaire la norme RTCA D0213.
Un client tel qu'Airbus ne prend pas
de décisions à la légère. Ce grand
compte a ainsi dû regarder de près les
différentes solutions technologiques
qui lui étaient présentées et qui ambitionnaient
de répondre
à l'appel à projets. Si le
système mis au point
par Microwave Vision a
été choisi, c'est essentiellement
pour trois
raisons.
Tout d'abord, la solution
permet d'effectuer des
mesures de transparen -
ce du radôme pour
différents angles d’incidence
de l’antenne radar
dans une configuration
très proche de celle de
l’avion.
Ensuite, le système re pose
sur une technologie
multicapteurs uni que au
monde qui rend possibles
des prises de me -
sures beaucoup plus
rapides ; concrètement,
ces temps de mesure
sont passés d'une se -
mai ne à deux jours.
Enfin, la société française fournit un
ensemble matériel et logiciel complet.
Celui-ci comprend un système de me -
sure automatisé avec bras mécanisé,
maniable par un seul opérateur, et un
logiciel de calcul puissant qui permet
de sortir des PV de mesures et des
courbes qui répondent à la certification
obligatoire RTCA.
Opérationnel depuis trois ans, le
système est installé à l'Atelier industrie
aéronautique (AIA – filiale de la
DGA) à Cuers-Pierrefeu, dans le Var ●
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4

Recherche
Le Cetim se lance dans
les assemblages mutimatériaux
Le Centre technique des industries
mécaniques (Cetim), a lancé un
programme de recherche à hauteur
de 12M€ sur les assemblages mutimatériaux.
L’Assemblage multi-matériaux représente
l'une des quarante-et-une technologies
prioritaires identifiée à
l'horizon 2015. Elle concerne en particulier
l’association des matériaux
composites et du métal.
Conduit par le Cetim et ses partenaires,
ce programme de recherche
est spécifiquement destiné à faire
émerger des projets innovants notamment
dans les domaines des trans -
ports, des biens d’équipement, de
l’énergie et plus spécifiquement les
éoliennes et de la santé (biomédical).
Ces recherches vont s’axer en priorité
sur les innovations pour l’allègement
des matériaux pour les économies
d’énergie, la performance, le design
et la sécurité.
D’une durée de quatre ans, le projet
dispose d’un budget global de 12M€
dont 10M€ financés par le Cetim et
2M€ de financements public et privés.
Au total, cinq thèses seront lancées
dans ce cadre et plusieurs livrables
sont attendus. Par ailleurs, une plateforme
logicielle sera dédiée au calcul
et à la simulation des assemblages
mécaniques collés. Il s’agit également
de susciter la mise au point de composants
d’assemblage innovants, notamment
par des co-développements avec
les PME avec brevets à la clé.
Enfin, des démonstrateurs devraient
assurer le transfert des concepts
nouveaux auprès des professions et
marchés de la mécanique : conception
et assemblage de pièces multifonctionnelles
multimatériaux pour
l’automobile, assemblages mécaniques
démontables composites et
métalliques pour les biens d’équipement,
assemblage par collage des
instruments chirurgicaux ●
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 5

Sogeclair Aerospace
recrute 400 personnes
La société Sogeclair Aerospace, spécialisée
dans le développement de produits aéronautiques
et spatiaux, lance une campagne
de recrutement et de promotion de l'industrie
aéronautique sans précédent.
Au total, le fournisseur d'ingénierie – référencé
par EADS et Thales – entend recruter
400 personnes à l'échelle européenne afin
de répondre aux besoins des acteurs de
premier plan de l'industrie aérospatiale,
parmi lesquels Airbus, Bombardier, Thales,
Dassault ou encore Premium Aerotec.
Pour ce faire, la société toulousaine organise
plusieurs soirées au niveau national et international
qui ont démarré le 1 er mars et se
dérouleront jusqu'au début mai.
Des postes sont à pourvoir dans toute
l'Europe (Toulouse, Bordeaux, Aix en
Provence, Paris, Saint-Nazaire, Nantes,
Séville, Madrid, Valence, Vittoria, Hambourg,
Munich, Bristol…).
dSPACE récompensé
par les acteurs de l'automobile
Un jury international constitué de sociétés
automobiles (Lotus, Toyota Motorsport,
Ginetta, Cayman Dynamics et Spyker...) a
décerné à la société allemande le prix de
l'« innovation hardware de l'année » pour ses
produits permettant la simulation précise
des batteries à tension forte des véhicules
électriques.
Cette technologie ouvre la voie à la mobilité
électrique conçue pour l'usage de tous les
jours.
Les produits qui ont été décisifs dans la nomination
de dSPACE sont utilisés par une vingtaine
de constructeurs et équipementiers
automobiles pour développer des véhicules
hybrides et électriques.
Simpoe labellisé par Mov’eo
pour la simulation d’injection
plastique
L'éditeur français spécialisé dans les logiciels
de simulation d’injection plastique, a
reçu la labellisation Entreprise innovante
du pôle (EIP) de la part du pôle de compétitivité
Mov’eo.
L’entreprise est aussi en collaboration avec
plusieurs sociétés partenaires membres de
Mov’eo, porteur d'Expamtion, projet qui vise
à mettre à la disposition des sociétés de
la filière automobile française une plateforme
partagée hautes performances pour
la simulation multi-physiques de sousensembles
complets.
Équipement
Le CNPP se dote
d'un nouveau pôle d'essais
Vingt ans dans le domaine d'expérience dans les matériels électroniques
de sécurité incendie et malveillance, cela suffit à justifier la création d'un
pôle entièrement dédié aux essais. Plus concrètement, ce pôle rassemble
tous les moyens et compétences associées. Il regroupe tous les essais
d’environnement et de compatibilité électromagnétique (CEM) des laboratoires
du CNPP avec un objectif : mieux répondre aux attentes des clients.
Ce pôle d’essais est dédié à la qualification,
à l’évaluation et à la certification de
produits industriels par application des
contraintes d’environnement mécanique,
climatique, corrosif et électromagnétique.
Ce nouvel espace s’étend sur 900 m 2 et
permettra la prise en charge globale d’un
produit (de la qualification à sa certification).
Outre les moyens déjà opérationnels
de longue date (enceintes climatiques, de
corrosion, moyens d’essais IP/IK, pot
vibrant, cages de faraday, moyens d’essai
CEM…), le laboratoire s’est doté d’un pot
vibrant de plus grande capacité permettant
la réalisation d’essais sur des ma -
tériels plus volumineux et plus lourds
(jusqu’à 600 kg).
Une multitude de types
d’essais en environnement
Les essais mécaniques (vibration, choc,
impact…) et climatiques (chaud, froid,
humidité, corrosion…) ont pour but d’évaluer
sa capacité à assurer un fonctionnement
correct dans le temps, même après
avoir subi des contraintes exagérées
durant son utilisation.
Les essais de compatibilité électromagnétique
(CEM) permettent quant à eux
de vérifier l’aptitude d’un équipement à
fonctionner correctement dans un environnement
perturbé de manière électromagnétique.
Ils ont aussi pour but de
vérifier que le niveau de pollution électromagnétique
généré par un équipement
n’atteint pas des valeurs qui pourraient
compromettre le bon fonctionnement des
DR
Essais climatiques, mécaniques
et de CEM
autres appareils placés dans son voisinage.
Le CNPP réalisera ainsi des essais dans le
cadre de l’application de la directive
CE/CEM 2004/108/CE, de la directive
produits de la construction CE/DPC
89/106/CEE, de normes militaires (DO
160 – MILSTD), de normes automobiles,
aéronautiques, ou dans le cadre de cahiers
des charges spécifiques.
Par ailleurs, les laboratoires exerceront
des essais dans le cadre de la certification
de produits (marquage CE/DPC, A2P,
NF…), dans les domaines de la sécurité
malveillance ou incendie.
Enfin, ces opérations pourront également
être effectuées dans le cadre de campagnes
de mise au point/pré-qualification/qualification
de produits divers selon
des exigences réglementaires ou normatives
spécifiques ●
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 6

Découverte
Une expérience du Cern
réalise une mesure
spectroscopique de l'antihydrogène
DR
La collaboration Alpha au Cern a franchi
une étape majeure dans la mesure des
propriétés des atomes d'antimatière. La
dernière avancée d’Alpha ouvre la voie à
la possibilité de comparer des atomes de
matière et des atomes d’antimatière, ce
qui pourrait contribuer à démêler l’un des
plus grands mystères de la physique des
particules et, peut-être, nous permettre de
comprendre pourquoi notre Univers de
matière existe. « Nous avons prouvé que
nous pouvons sonder la structure interne
de l’atome d’antihydrogène, a déclaré
Jeffrey Hangst, porte-parole de la collaboration
Alpha. C’est pour nous extrêmement
prometteur. Nous savons désormais
qu’il est possible de concevoir des expériences
permettant de mesurer avec précision
des antiatomes. »
D'importants
développements à venir
La collaboration Alpha a révélé la toute
première mesure du spectre de l'antihydrogène.
Dans le dispositif de l’expérience
Alpha, les atomes d’antihydrogène sont
piégés par des champs magnétiques
complexes qui agissent sur l'orientation
magnétique des atomes d'antihydrogène.
En exposant ces atomes à des micro-ondes
d’une fréquence précise, les scientifiques
modifient l’orientation magnétique des
antiatomes, ce qui a pour effet de libérer
l'antihydrogène du piège.
L’antihydrogène entre alors en contact
avec la matière et s’annihile, laissant des
traces caractéristiques dans les détecteurs
qui entourent le piège. C’est la preuve qu’il
est possible de concevoir des expériences
permettant d’agir sur les propriétés
internes des atomes d’antihydrogène en
les exposant à des micro-ondes. Dans un
futur proche, Alpha entend travailler à
l’amélioration de la précision des mesures
par micro-ondes et entreprendre des
mesures complémentaires du spectre de
l’antihydrogène à l’aide de lasers ●
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 7

Le milliard de chiffre d'affaires
pour National Instruments
La firme texane vient d'annoncer un chiffre
d’affaires de 1,02 milliard de dollars, soit
une augmentation de 17% par rapport à
2011. Un succès qui repose sur la diversité
à la fois des marchés du fabriquant américain
et des gammes de produits.
Si les ventes réalisées en Europe et aux États-
Unis ont connu une croissance similaire en
2011, la France reste avec les États-Unis et
le Japon, un des marchés clé pour une entreprise
qui réalise près de 40% de son chiffre
d’affaires en Amérique, 30% en Asie et 30%
en Europe.
Par ailleurs, National Instruments possède
également une solide structure financière
avec 336 millions de dollars de liquidités, ce
qui lui permet de garder le pouvoir de décision
sur ses investissements dans les
périodes plus critiques.
Creaform fête 10 ans
d’innovation en mesure
optique et ingénierie 3D
L’année 2012 est une année marquante
pour Creaform, société spécialisée dans les
technologies de mesure optique 3D et les
services d’ingénierie 3D, puisque l’entreprise
québécoise célèbre dix ans d’innovation et
de croissance.
En 2002, Creaform était une jeune entreprise
de services de métrologie qui comptait
cinq employés.
Dix ans plus tard, l’entreprise de trois-cents
employés est considérée comme un chef
de file mondial du développement et de la
fabrication de technologies de mesure
optique 3D.
Par ailleurs, l’entreprise affiche un taux de
croissance de 79 % sur la décennie et a
vendu plus de 2 500 systèmes dans le
monde. Enfin, la société a reçu une trentaine
de récompenses.
Capteurs optiques :
Cadden signe un accord
avec Velodyne
La société Cadden, spécialisée dans les
systèmes électroniques pour le positionnement,
l’orientation et la navigation, a annoncé
la signature d’un accord commercial avec
Velodyne, spécialiste américain des capteurs
optiques. La société nantaise devient ainsi
le distributeur exclusif des capteurs optiques
de Velodyne sur le territoire national. Elle
commercialisera en particulier les capteurs
LiDAR HDL-64 et HDL-32E.
Cet accord de distribution conforte la position
de Cadden dans les systèmes intégrés
pour la géolocalisation 3D de précision. Il
offre aussi à la PME française la possibilité
de proposer une palette complète de
capteurs optiques.
DR
Laser
Eurocopter acquiert
un outil de métrologie laser
Eurocopter, le constructeur de la plus
grande flotte d'hélicoptères civils et militaires
au monde, utilise la métrologie laser
la plus avancée qui soit pour son usine de
Donauwörth. Eurocopter à récemment fait
l'acquisition du T3 laser tracker, un appareil
de poursuite laser. Il accompagne
l'équipe d'outillage au cours de leurs
missions à travers toute l'Europe. La métrologie
laser utilisant un appareil de poursuite
laser (aussi appelé laser de poursuite
ou laser tracker) est utilisée depuis longtemps
par Eurocopter, en commençant en
1999 avec le déploiement d’un premier
appareil dans les domaines de l’outillage,
de la production et de la maintenance, principalement
utilisé pour les gabarits, les
outils et les grands équipements de fabrication
de sous-ensembles. Les systèmes
de mesure laser étaient méconnus à
l’époque. Par conséquent, ils n’étaient
initialement employés que dans le secteur
manufacturier. Mais le potentiel de métrologie
laser est rapidement devenu évident.
Eurocopter a acheté un deuxième appareil
seulement deux ans plus tard.
Les appareils ont été de plus en plus mis
à profit dans les activités d’inspection. Une
fois encore, le secteur de l’outillage a été
le point de départ et dispose maintenant
de trois appareils exploitant la technologie
de mesure la plus avancée aujourd’hui.
Ces systèmes facilitent les mesures pour
l’ensemble du groupe, pour de nombreux
pays et hélicoptères, en usage à la fois fixe
et mobile. La transition vers une production
sans gabarit chez Eurocopter a conduit
à une augmentation considérable de la
demande pour des systèmes de mesure
qui pourraient également traiter la mesure
tridimensionnelle. La tendance vers la
construction d’hélicoptères de plus en plus
grands a également entraîné une augmentation
de la taille et du poids des équipements
de fabrication chez Eurocopter, qui
vient s’ajouter à la complexité des activités
de métrologie ●
Nomination
Guy Séné prend la tête
de la division mesure
électronique d'Agilent
Guy Séné vient d'être nom -
mé président de la division
mesure électronique (EMG
– Electronic Measurement
Group) de la société californienne
Agilent Technologies.
Il remplace Ron
Nersesian qui devient vice-président
exécutif et COO de Agilent. Guy Séné occupait
depuis 2009 le poste de vice-président
du département micro-ondes et
communication.
Avant d'être appelé à des responsabilités
au niveau international à Singapour puis
à Santa Rosa, Californie, Guy Séné a
notamment occupé le poste de directeur
commercial de la division Test et Mesure
chez Hewlett-Packard en France (division
devenue Agilent Technologies en novem -
bre 1999). Ces nominations ont été
annoncées en même temps que les résultats
d'une « année fiscale 2011 record »
avec un chiffre d'affaires consolidé de
6,6 milliards de US$ ●
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 8

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Tribune Ansys
L’arbre de l’innovation ne doit pas
cacher la forêt de la compétitivité
Pour se démarquer dans une conjoncture troublée, les entreprises les plus
prospères intègrent systématiquement la simulation à leurs processus
de conception.
Lorsque le contexte économique se
complique, que l’avenir à court et
moyen termes semble incertain
suite à la crise de l’euro, les coûts
de l’énergie, l’admirable montée
technologique des pays émergents,
la tentation est forte de réduire ses
coûts, de restructurer, d’attendre
que cela passe.
Pourtant, les sociétés qui seront
nos fleurons après la crise sont en
train d’innover, massivement, intelli -
gemment. La poursuite du développement
d’une entreprise peut apparaître comme
une lutte constante pour répondre à deux
injonctions :
• Rester prudent et maîtriser intelligemment
les coûts pour limiter l’effet né -
gatif d’éventuelles complications de la
conjonc ture économique et rester dans
la compétition,
DR
Thierry
Marchal,
Industry
Director,
ANSYS, Inc.
• Continuer à innover pour émerger
de la crise comme un pionner et
préparer l’avenir en se démarquant.
Pour ne pas négliger l’un de ces
enjeux au prix de l’autre, il est donc
nécessaire d’identifier les moyens
de faire d’une pierre deux coups.
Maîtriser les enjeux
industriels pour rester
un leader demain
Dans une situation incertaine, les entreprises
gagnantes sont celles qui parviennent
malgré les aléas à poursuivre leur
cycle d’innovation.
Seules celles-ci seront en mesure de sortir
des produits novateurs capables de saisir
les premiers signes de reprise, leur accordant
plusieurs mois d’avance face aux
À propos de l’auteur
Thierry Marchal travaille chez ANSYS,
spécialiste des technologies et logiciels de
simulation, et y occupe le poste d’Industry
Director. Le portefeuille de technologies de
simulation d’ANSYS repose sur la plateforme
ANSYS Workbench, une seule et
même plate-forme multiphysique qui
permet d’assembler tout le processus de
simulation, en vue d’analyses multiphysiques
réalistes.
entreprises plus frileuses. Mais elles ont
besoin d’imaginer de solutions innovantes
pour asseoir et conforter leur position, en
maîtrisant les problématiques industrielles
les plus critiques, à savoir :
• S’assurer de l’intégrité des produits,
c’est-a-dire leur capacité à satisfaire l’utilisateur
en toute circonstance, une obligation
sine qua non sur les marchés
ultra concurrentiels. Les défauts de fabrication
et de conception, et rappels de
produits grèvent lourdement la profi -
tabilité des entreprises. En cas de
défaillance, l’entreprise perd non seulement
de l’argent, mais cela nuit aussi et
surtout à son image de marque.
• En garantir la sécurité est une préoccupation
de tous les instants, tous secteurs
confondus. Réduire voire éliminer tout
risque de préjudice résultant de l’utilisation,
peut-être inadéquate, de ses
solutions est une priorité dans n’importe
quelle entreprise. Cette sécurité des
produits doit être assurée tout au long
de leur cycle de vie.
• Enfin, s’investir toujours plus dans l’écoconception,
qui revêt une importance et
une opportunité croissante, tant les questions
écologiques et de développement
durable stimulent l’innovation en matière
de processus de développement de
produits comme jamais auparavant.
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 0

Réduire les coûts
de son cycle d’innovation
Il est de notoriété publique que dans la
course au leadership, le moteur des entreprises
reste l’innovation. Provoquer la rupture
face aux solutions existantes et réussir à
développer, avant la concurrence, des
produits robustes, de grande qualité suscitant
une forte demande suppose de réinventer
ses processus de développement de
produits, de manière à réduire les coûts,
accélérer la commercialisation et limiter les
risques financiers (voir graphique page 10).
La conception
traditionnelle n’est plus
envisageable
Il faut rompre avec les modèles traditionnels.
Les producteurs de voitures confron -
tés à la nécessité de concevoir un nouveau
moteur électrique en 10 ans alors que le
moteur à combustion fut peaufiné durant
plus d’un siècle, en font la difficile expérience.
Pour une innovation majeure, l’approche
traditionnelle qui consiste à créer
de nombreux prototypes physiques et à
faire subir de longs cycles de tests à cha -
que étape n’est plus envisageable. Cette
méthode supposait de lourds budgets qui
grignotent les marges, et des cycles de
développement si longs que souvent les
produits arrivent trop tard sur le marché.
Il est essentiel que les entreprises mettent
en œuvre de nouveaux processus leur
garantissant de pouvoir concevoir des
produits innovants de grande qualité, dans
des délais courts et au meilleur coût.
Une étude récente d’Aberdeen Group, intitulée
Cost-Saving Strategies for Engineering:
Using Simulation to Make Better
Decisions (Stratégies de réduction des
coûts de conception : le recours à la simulation
pour prendre de meilleures décisions),
met un coup de projecteur sur les
meilleures pratiques des entreprises
leaders pour réduire les coûts et les délais
sans compromettre la qualité. Ce rapport
révèle que les meilleures entreprises sont
celles qui utilisent systématiquement la
simulation numérique pour concevoir
virtuellement leurs nouveaux produits. Ces
entreprises rebondissent et émergent
mieux et plus rapidement de la crise que
leurs concurrents en adoptant une stratégie
de « réussite au premier coup » via
l’analyse prévisionnelle du comportement
du produit dès les premières étapes du
processus de conception. Elles évaluent
également davantage de variantes pen -
dant la phase de conception et testent
leurs solutions plus systématiquement,
dans un environnement virtuel.
Dans une telle approche, la simulation
numérique :
• Limite les tests de prototypes physiques,
réduit les délais de commercialisation
et les coûts,
• Facilite des améliorations plus fortes
encore et des solutions véritablement
innovantes sans compromettre la robustesse
du produit
Systématiser l’usage
de la simulation numérique
Si beaucoup d’entreprises ont aujourd’hui
recours à la simulation pour leurs pro -
cessus de conception, les « meilleurs
élèves de la classe » utilisent la simulation
numérique systématiquement et standardisent
le concept de développement
produit piloté par la simulation.
Ces entreprises intègrent et déploient la
simulation au cœur de leurs processus et
encouragent les interactions étroites entre
ana lystes, ingénieurs voire dirigeants d’entreprise,
autour d’un produit virtuel, développé
dans un environnement logiciel
intégré et commun.
Pouvoir anticiper précisément le comportement
de nouveaux produits suppose l’analyse
d’interactions physiques com plexes à
laquelle s’ajoutent des études approfondies
d’analyse structurale, de dynamique des
fluides, de modélisation électromagnétique,
etc. Il faut aussi investiguer les interactions
entre les nombreux composants du système
et les échanges entre le produit et son environnement,
via une modélisation géométrique
plus com plète, avec maillage fiable
et calculs hautes performances (HPC ou
high-performance computing).
La prochaine décennie
sera virtuelle
Les avantages potentiels de la simulation
technique ne font plus aucun doute. Les
retardataires se mordront bientôt les doigts
de ne plus pouvoir rester dans la course
à l’innovation. Les leaders de demain développent
aujourd’hui, systématiquement,
des modèles virtuels détaillés, au moyen
d’outils de simulation qui les aident à
réaliser des économies et à concevoir des
innovations majeures et robustes. Cette
approche restera le moteur d’énormes
gains de compétitivité dans les années qui
viennent. Elle permettra à nos ingénieurs
d’être plus efficaces, de produire plus avec
moins afin de contrer la menace que constituent
les économies émergentes pour
notre proéminence technologique ●
Références
Cost-Saving Strategies for Engineering:
Using Simulation to Make Better Decisions;
rapport d’étude d’Aberdeen Group, avril
2010.
The Impact of Strategic Simulation on
Product Profitability; compte-rendu de
recherche d’Aberdeen Group, juin 2010.
ANSYS Advantage • Volume IV, numéro 2,
2010.
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 1

Nouveau capteur de lumière
LineRunner 300
Pepperl+Fuchs a développé un capteur de
lumière laser avec le LineRunner 300
(LR300).
Dans le procédé de lumière laser, un faisceau
est projeté sur un objet puis détecté
par une caméra à un angle spécifique.
Les mesures de hauteur et de largeur sont
déterminées selon le principe de la trian -
gulation. En conséquence, le LR300 est
capable de fonctionner même dans les conditions
de caractéristiques de contraste et de
couleur les plus problématiques et grâce au
contrôle de temps d'exposition sophistiqué
et du fait de sa conception conforme au
norme de sécurité laser de classe 1, il permet
de réduire les frais qui seraient autrement
engagés pas les mesures de sécurité en
milieu de travail pour les lasers de classe de
sécurité supérieure.
Un guide pour sélectionner
les sondes et les accessoires
d’oscilloscope
RS Components (RS) a lancé un nouveau
guide interactif de sélection de sondes en
ligne de la marque Tektronix, fournisseur
d'équipements de tests et mesure, leader
dans son domaine d’activité.
Ce guide de sélection permet à l'utilisateur
de mettre rapidement à niveau ses oscilloscopes,
de choisir parmi plus de 100 sondes
en fonction de la série, du numéro de modèle
ou des standards et applications et, en plus,
d'affiner la recherche selon les exigences de
tests spécifiques.
Les résultats de recherche sur les sondes et
accessoires sont disponibles en ligne à partir
du site : rswww.fr/tektronix
Mesure
HBM lance des amplificateurs
pour les interventions SAV
HBM, spécialiste du test et
de la mesure, a lancé de
nou veaux amplificateurs
espressoDAQ avec USB. Cet
équipement de mesure est
destiné aux applications SAV ;
à ce titre, il doit être facile à
transporter et à installer tout
en fournissant rapidement des
résultats de mesure sur les -
quels on peut compter. Les
nouveaux amplificateurs de
mesure EspressoDAQ de HBM
répondent à ces critères. Alimentés en tension via
le port USB de l’ordinateur portable, ces modules
fonctionnent selon le principe « plug & measure »,
ce qui permet au technicien SAV d’obtenir rapidement
des résultats de mesure exploitables. Les
connecteurs RJ45 réalisables directement sur site
et les divers câbles adaptateurs pour raccorder
les capteurs y contribuent également. Par ailleurs,
DR
les amplificateurs de mesure
prennent en charge la technologie
TEDS (Transducer Electronic
Data Sheet) permettant
aux capteurs correspondants
d'être reconnus et configurés
automatiquement.
Les modules sont livrés avec un
logiciel très simple à utiliser
et spécialement adapté aux
amplificateurs espressoDAQ qui
permet de configurer la mesure,
d’acquérir et de visualiser les
données. Le technicien SAV parvient au résultat
de mesure en quelques étapes seulement. Les
valeurs de mesure de différentes voies peuvent
également être combinées afin d’obtenir des
grandeurs résultantes. Il est en outre possible
d’exporter les données mesurées dans les
formats les plus courants et de créer des rapports
selon une mise en page prédéfinie ●
Modélisation
Clearpath choisit Maplesoft pour
concevoir ses robots sans pilote
Nouvelle gamme Z+ Series
d’alimentations
de TDK-Lambda
TDK-Lambda France, société appartenant au
groupe TDK Corporation, vient de présenter
sa gamme Z+ Series d’alimentations DC
programmables.
Ces alimentations haute densité au format
2U pour utilisation sur table ou montées en
châssis présentent un niveau d’efficacité, de
flexibilité et de fiabilité améliorés.
Celles-ci sont conçues pour répondre aux
exigences d’un grand nombre d’applications
ATE et OEM de type tests et mesures,
vieillissement des semi-conducteurs, test
de com posants, diodes laser, systèmes de
génération de chaleur, amplificateurs RF
et charges inductives.
La modélisation des systèmes représente
un enjeu de taille pour les concepteurs de
véhicules sans pilote. C'est le cas de la
société Clearpath Robotics dont la gamme
de produits va du matériel portatif pour
l'automatisation de la collecte de données
hydrologiques environnementales (Kingfisher)
à un véhicule terrestre sans pilote
robuste et d'utilisation aisée pour le prototypage
rapide (Husky). Ces robots éducatifs
aux véhicules tout-terrain à systèmes
de propulsion sont pourvus de réserves
d’énergie et de différentes configurations
cinématiques ainsi que d’actionneurs à
transmissions de puissance.
Pour mettre au point de telles solutions
technologiques, les ingénieurs ont eu
recours au logiciel de simulation et de
DR
modélisation physique haute performance
de Maplesoft. Cette solution fait appel à
un moteur de calcul capable de manipuler
les mathématiques complexes qu’implique
le développement de modèles d’ingénierie.
MapleSim bénéficie aussi d’un environnement
de simulation et de modélisation
multi-domaine intuitif comportant des
systèmes mécaniques, électriques, thermiques
et de flux de signaux ●
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Beamex lance une nouvelle
référence dans l'industrie
de la mesure
Le nouveau calibreur et communicateur de
terrain Beamex MC6 constitue une solution
pour les nouvelles exigences du process
industriel. Il est capable de réaliser des
étalonnages en pression, en température et
différents signaux électriques.
Le MC6 contient également un communicateur
de bus de terrain complet pour les
instruments Hart, Foundation Fieldbus et
Profibus PA.
Le MC6 possède un grand écran tactile
couleur de 5,7 pouces avec une interface
utilisateur multilingue. Cet appareil de
mesure est destiné à une utilisation sur le
terrain pour l'industrie pharmaceutique,
l'énergie, les industries pétrolière et gazière,
l’agroalimentaire, la maintenance, ainsi que
la pétrochimie et la chimie.
Un distancemètre
d'une précision de 1mm
Grâce à sa technologie laser, le distancemètre
FLS-C actualise le déplacement d’un
objet en mouvement avec un taux fixe de
200 Hz.
Le FLS-C offre une précision de 1 mm et une
répétabilité type de 0,3 mm. Les mesures
peuvent être réalisées pour des distances
allant jusqu’à 500 m avec des vitesses de
déplacement des cibles allant jusqu’à
10m/s.
Le distancemètre FLS-C est conçu pour des
applications tant dans l’industrie lourde que
pour l’extérieur. Il est équipé d’un robuste
boîtier métallique et bénéficie de la protection
classe IP65. Il peut être utilisé à des
températures ambiantes extrêmes allant
jusqu’à -40°C. Il s'adapte aussi à beaucoup
d’autres applications dans diverses industries
telles que l’automobile, le papier ou le
textile.
Agilent lance un testeur
de radiocommunication
pour la R&D
Agilent Technologies a présenté le testeur
de radiocommunication E5515E 8960 série
10, conçu pour les ingénieurs R&D devant
« stresser » leurs conceptions 2G/3G/3,5G
au taux maximum de données.
Ce testeur est doté de deux liaisons descendantes,
d’un processeur plus puissant et
d'améliorations matérielles importantes. Il
inclut des fonctionnalités avancées telles
que le support DC HSDPA avec un débit de
42 Mb/sec ainsi que les hand-overs étendus
2G/3G et LTE, permettant – ensemble avec
le testeur de communication sans fil pour le
LTE E6621A PXT – de réaliser des tests
2G/3G/3.5G/LTE complets.
Récompenses
Cognitens WLS400A
et WLS400M élus produits
de l’année
Les lecteurs de la revue PTB ont élu le
système de mesure à lumière blanche
Cognitens WLS400A et WLS400M
comme l’un des trois « Produits de
l’année 2011 ». Cette récompense
s’adresse aux nouveautés les plus
porteuses dans le domaine de l’ingénierie
photonique.
Les systèmes de mesure à lumière
blanche Cognitens WLS400M et Cognitens
WLS400A de Hexagon Metrology,
respectivement manuel et automatique,
utilisent la technologie de vision
stéréo pour générer des données 3D.
Les clients ont le choix entre une configuration
portable et un système automatique
pouvant se combiner avec
tous les robots industriels.
Cognitens WLS400M est le seul
scanner à lumière blanche 3D de
haute performance utilisable en mode
portable. Les équipements de Cognitens
intègrent la technologie LED
permettant de mesurer ou de rétroconcevoir
une grande variété de finitions
de surface ●
Solutions
Nouvelle gamme de solutions
de commutateurs
Pickering Interfaces
DR
Pickering Interfaces étend sa gamme de
solutions de commutateurs Hyper Fré -
quence PXI 3U avec l’introduction du
40-784. Le 40-784 supporte un ou deux
commutateurs hyper fréquence dans
seulement 2 slots PXI 3U et est disponible
en deux configurations et trois gammes de
fréquences. Les configurations sont disponibles
en multiplexeurs non terminés SP4T
et SP6T et chaque configuration est disponible
dans les gammes de fréquences
6GHz, 26.5GHz et 40 GHz. Toutes les
versions offrent une excellente performance
en VSWR et perte d’Insertion. Les
configurations 6GHz/26,5Ghz ont un cycle
de vie étendue de 10 millions d’opérations
par position.
L’occupation de 2 slots PXI permet aux
concepteurs de systèmes de test de fournir
des solutions optimales pour résoudre des
problématiques de commutation dense.
Le 40-784 est supporté par n’importe quel
châssis PXI 3U conforme à la norme ainsi
que dans nos châssis modulaire LXI de
Pickering Interfaces requérant un contrôle
basé Ethernet ●
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 4

PARlS MARCH 27, 28, 29, 20l2
Porte de Versailles
in Europe
Conférences en anglais
End-user Industry forums:
Automotive Construction & Building
Cross-Industry forums:
Technical conferences:
Strategy Conference:
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Innovation
ST produit la première tranche
de silicium testée sans contact
STMicroelectronics est devenu le premier
fabricant de semiconducteurs au monde à
avoir réalisé une tranche de silicium dont
les puces ont été entièrement testées sans
utiliser de sondes à contact. Les innovations
réalisées par ST dans les technologies de
test permettent de contrôler des tranches
contenant des puces telles que des circuits
intégrés d’identification par radiofréquences
(RFID) en utilisant des ondes électromagnétiques
comme lien unique avec les
circuits situés sur la tranche. Cette méthode
permet des rendements plus élevés, des
délais de test raccourcis et une baisse
du coût des produits. De plus, les essais
sans contact permettent de tester des
circuits RF dans des conditions proches
de la réalité. La nouvelle technologie
EMWS est l’aboutissement du projet de
R&D UTAMCIC, dirigé par Alberto Pagani,
Giovanni Girlando et Alessandro Finocchiaro
de STMicroelectronics, et le professeur
Giuseppe Palmisano de l’université de
Catane. Ce projet a d'ailleurs reçu un
Bancs de mesure
Trescal renforce ses capacités
d’étalonnage dans le domaine
des hyperfréquences
trophée Sésame 2010 (catégorie Production
& Test) lors du salon Cartes and Identification
en 2010. « Les tests sans contact permettent
d’améliorer la couverture des tests, a
déclaré Alberto Pagani, de Test R&D and
Competitive Intelligence, et l’un des développeurs
de la nouvelle technologie. De plus,
les circuits RF, le protocole anticollision et
l’antenne embarquée étant testés dans les
conditions où ils seront utilisés dans l’application
finale, la qualité et la fiabilité s’en
trouvent considérablement améliorées. » ●
Au cours des 18 derniers mois, Trescal a
investi plus de 1,5 M€ dans plusieurs
bancs de mesures automatisés permettant
d’améliorer ses possibilités jusqu’à
50 ou pour certaines gammes de produits,
67 GHz. Ces investissements intègrent des
équipements de précision et constituent
les quatre systèmes suivants :
- banc Agilent N7800A concernant la vérification
jusqu’à 50GHz d’analyseurs de
spectre et de réseaux, de synthétiseurs
hautes performances,
- analyseur Rohde & Schwarz FSUP50 pour
mesures de bruit de phase,
- baie de mesure Tegam PMX/18/26/50
pour étalonnage de sondes de puissance
jusqu’à 50 GHz,
- ensemble de moyens Anritsu permettant
d’assurer des prestations jusqu’à 67 GHz
dans le cadre de l'agrément ASP (Authorized
Service Provider).
Ces moyens viennent compléter les multiples
bancs disponibles dans ses labora-
toires ; ils sont désormais opérationnels à
Toulouse et Rungis, sites spécialisés dans
ces domaines pour lesquels ils assurent
également des prestations de réparation.
Ils permettent à Trescal d’améliorer la
qualité des mesures en termes d’étendue
et d’incertitudes, de disposer de capacités
d’ajustage par soft équivalentes à celles
des constructeurs, de disposer d’une
meilleure réactivité et de réaliser les gains
de productivité ●
Nouvelle gamme d’oscilloscopes
portables Tektronix
Tektronix a dévoilé la gamme d’oscilloscopes
portables THS3000 pour les utilisateurs
qui ont besoin de déboguer,
d’installer et de réparer des systèmes
électroniques complexes à la fois en laboratoire
et sur le terrain. Avec une bande
passante atteignant 200 MHz et une
fréquence d’échantillonnage jusqu’à 5 G
éch./s, les appareils de la série THS3000
sont des oscilloscopes portables très
performants. Grâce à une longueur
d‘enregistrement de 10 000 points pour
chacune des quatre
voies, l’utilisateur peut
capturer des informations
de signaux détaillées de haute
fréquence d’échantillonnage, afin de voir
clairement les détails des signaux ●
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 6

Optique
Nouveau Swift – Système de
mesure vidéo 2 axes intuitif
Vision Engineering vient de lancer sur le
marché son nouveau système de mesure
conçu pour effectuer des mesures vidéo
deux axes sans effort. La gamme de solutions
de mesure optiques et vidéo de Vision
Engineering s’enrichit donc aujourd’hui du
Swift, un système de mesure vidéo intuitif
et simple d’utilisation.
Conçu pour permettre aux ingénieurs d’obtenir
sans effort les mesures de leurs
pièces grâce à une caméra vidéo haute
résolution, le Swift allie la puissance à un
design compact pour des résultats en x et
y plus précis ; la décision de conformité
devient ainsi instantanée. Équipé en
version standard du logiciel innovant
« touch-to-measure », le Swift bénéficie à
la fois de la précision Vision Engineering
et des fonctions novatrices du logiciel, qui
permet aux utilisateurs de mesurer un
composant en touchant simplement
l’écran aux points de référence, pour une
mesure rapide, précise et sans effort.
Le Swift est évolutif et peut être transformé
après achat en microscope de précision par
l’ajout de la tête de vision brevetée Dyna -
scopeTM. La tête de vision permet aux ingénieurs
d’opérer des mesures optiques et
vidéo en une seule action. Cette fonction
est idéale pour les composants complexes,
où les courbes ou les reliefs faiblement
contrastés rendent habituellement la
mesure difficile. Cet appareil s'adresse
notamment aux directeurs de la qualité ●
Commutateurs
Lancement des nouveaux
PSD-30 pour la pression,
TSD-30 pour la température
Wika vient de compléter sa gamme de
commutateurs électroniques pour les
applications « fluides » des fabricants
de machines.
Le thermostat électronique TSD-30 et le
commutateur de niveau électronique LSD-
30 viennent ainsi renforcer la référence
qu’est le pressostat électronique PSD-30.
Le PSD-30 a fait évoluer le marché des pressostats
électroniques par la lisibilité de son
affichage et par sa grande simplicité d’utilisation.
Les paramètres et valeurs s’affichent
sur un afficheur à LED à 14 segments avec
des caractères de 9 mm de hauteur. Et pour
la simplicité, la définition du clavier à
3 touches et la structure très étudiée du
menu de programmation garantissent une
mise en service facile et intuitive. Le contrôle
des paramètres de l’appareil s’effectue de
façon quasi-instantanée.
DR
Aujourd’hui, Wika lance le TSD-30 pour la
mesure de température et le LSD-30 pour
le niveau. Aux avantages décrits ci-dessus
auxquels répondent les trois instruments
s’ajoutent d’autres atouts : la flexibilité de
montage grâce à la triple rotation du
boîtier, de l’afficheur et de l’écran, ou
encore la robustesse d’une conception
travaillée même pour les conditions d’utilisation
très difficiles ●
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 7

Événement
Trophées de l’innovation
Industrie Paris 2012 :
19 nominés en avant-première
DR
Cette année, et pour la première fois, les innovations enregistrées par les
exposants au Guide de l’Innovation participaient automatiquement – et
gratuitement ! – aux Trophées de l’Innovation. Les trophées seront remis
le mardi 27 mars à cinq exposants sur les lieux de l’événement qui se
tiendra au parc des expositions de Paris Nord-Villepinte.
Les trophées de l’innovation récompenseront
cinq sociétés dans cinq catégories.
Celles-ci sont l’environnement, l’ergonomie,
la productivité, la technologie et la
sécurité. Un « coup de cœur du jury » fera
l’objet d’un trophée supplémentaire et
viendra récompenser un sixième candidat.
Avant de découvrir le mardi 27 mars au
soir (soit à l’issue de la deuxème journée
du salon) les six lauréats, voici les 19 innovations
nominées, par catégorie :
Environnement
● ABC Swisstech Tribofinition – additifs de
tribofinition à faible impact environnemental
La tribofinition (ébavurage-polissage)
génère une importante pollution en DCO,
très difficile à traiter. En développant de
nouveaux ingrédients ainsi qu’une nouvelle
filière de traitement des eaux, ces pollutions
ont été réduites de plus de 80 %.
● Fronius France – système de soudage
par points à bande DeltaSpot
Se déplaçant entre l’électrode et les pièces
à souder, le procédé DeltaSpot permet
d’obtenir un soudage par points en continu
de qualité toujours équivalente.
● Siemens – fonction « Ctrl-Energy »
Disponible sur les commandes numériques
Siemens Sinumerik 840Dsl et 828D, ce
nouvel outil de mesure et de gestion de la
consommation énergétique des différents
composants optimise la machine.
Ergonomie
● Tecnospiro Machine Tool – bras ergonomique
3ARM
Ce bras articulé ergonomique est conçu
pour maintenir en apesanteur les outils ou
charges comme scanners, moteurs,
visseuses ou autres dispositifs afin d’éviter
la fatigue de l’opérateur et les blessures
musculo-squelettiques.
● Trafimet SPA – torche MIG TMax new
Son col de cygne arrondi donne une grande
fluidité du coulissement des fils. Le remplacement
de la gâchette se fait sans ouverture
poignée. La chambre à eau est en
contact direct avec le tube contact, ce qui
garantit un excellent refroidissement du
tube et de la buse. Idéale pour les applications
à haut rendement.
● Elcom – elcom système concept
L’elcom système concept allie postes de
travail, systèmes d’approvisionnement flexibles
et intuitifs, solutions de convo ya ges et
de transferts automatisés. Cette alchimie
élimine les facteurs à risque de TMS et
améliore le bien-être au travail.
Productivité
● Air Liquide Welding France – Digipuls II
Digipuls est une installation à technologie
inverter, multi-procédé, proposant une
solution économique et efficiente pour le
soudage MIG/MAG dans les secteurs
d’activité où la qualité et la polyvalence
sont incontournables.
● Carl Zeiss SAS – kit Vast Performance
La tête de mesure cinquième génération
Vast Performance intègre les fonctions
FlyScan et QuickChange, permettant de
réduire la durée du scanning et le temps
nécessaire à la permutation du stylet.
● Mitutoyo – robot de mesure tridimensionnelle
Mach3A
Le Mach 3A est un robot de mesure tridimensionnelle
destiné à être intégré au
plus près des machines de production. Le
bénéfice principal pour l’utilisateur est
l’intégration de la phase de contrôle directement
aux moyens de production.
● Spring Technologies – solution Sicom
(Scalable and Interoperable Corrective
Maintenance)
Instrumenté, interconnecté et intelligent,
Sicom gère en temps réel et optimise par
anticipation les processus de maintenance
corrective, afin de minimiser le taux de non
disponibilité machine-outil et diminuer le
temps de traitement des interventions.
● Mitis – porte-outil de perçage vibratoire.
Véritable rupture technologique dans
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 1 8

l’usinage, le perçage vibratoire Mitis permet,
grâce à une fragmentation maîtrisée des
copeaux, de répondre aux challenges
industriels de hausse de productivité, de
maitrise de qualité et de baisse des coûts.
Sécurité
● 3 Nine – Nova, épurateur de brouillard
d’huile
3 Nine apporte une nouvelle dimension au
traitement du brouillard d’huile avec le
lancement de Nova, premier épurateur de
la gamme Green Line.
● Crystal Clear Protection – cagoule WAV
La technologie WAV appliquée à la
cagoule à cristaux liquides CrystalClear
permet d’obtenir une uniformité de teinte,
même dans les angles. Cette technologie
permet de supprimer le phénomène de
«dépendance angulaire» inhérent aux cristaux
liquides.
DR
● Satech Safety Technology - système
Strong +
Ce système permet un montage facile en
toute sécurité. Le clip de fixation est imperdable
(EN953A1; DM 2006/42/CE) et prémonté.
La garde au sol est réglée automatiquement
au moyen d’une butée
intégrée (EN 13857).
Technologie
● Sorelia – collerette sensitive
La collerette sensitive ACF confère au robot
le sens du toucher. Par programmation,
l’effort appliqué par le robot est constant
quelle que soit la forme de la pièce et de
la trajectoire.
● Mahr – Formtester contour et état de
surface
Nouvel appareil de mesure d’écarts de
forme, avec option mesures et analyses
de profil et d’états de surface.
● Komet Group – Microkom Bluflex
Le nouveau système d’alésage de précision,
MicroKom BluFlex permet la mesure
à distance des têtes d’alésage grâce à une
clé électronique et une commande mobile
sans fil Bluetooth.
● SEM-O-JET – tête de perçage
La nouvelle tête de perçage développée
pour Omax permet de percer avec répétabilité
les matériaux stratifiés et les matériaux
composites avant la découpe au jet
d’eau abrasif. Elle évite le paramétrage
fastidieux du perçage pour chaque client.
● Thermi-LyonGroupe - revêtement sous
vide DLC (Diamond Like Carbon)
Appelé aussi carbone amorphe, le DLC est
un revêtement type couche mince, réalisé
par les technologies des dépôts sous vide.
Il est une solution efficace pour les applications
où frottement et usure doivent
être maîtrisés ●
Tomographie à rayons x
CRT Morlaix : les outils de la performance
Numérisation 3D
La numérisation 3D et la tomographie par rayons x
au service de votre R&D :
- Reconception de pièces
- Validation de prototypes, préséries
- Reverse engineering
- Numérisation de pièces physiques pour calculs
par éléments finis
- Recherche de défauts
Nos points forts :
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de vos résultats d’expertise.
Photogrammétrie
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Étalonnage
Veiller à l'exactitude des résultats
dans un système d'instrumentation
analytique
Dans beaucoup de systèmes d’instrumentation analytique, l’analyseur ne permet pas une mesure absolue. Il
fournit plutôt une réponse relative d’après les paramètres définis durant l’étalonnage, constituant un processus
critique sujet à des erreurs. Pour étalonner un analyseur, un fluide d’étalonnage circule dans l’analyseur et génère
les mesures de concentration des composants. Si ces mesures ne sont pas cohérentes avec les quantités connues
du fluide d’étalonnage, l’analyseur est ajusté en conséquence. Par la suite, lorsque les échantillons de procédé
seront analysés, la précision de lecture de l’analyseur dépendra de la précision du processus d’étalonnage. Aussi
est-il primordial de répondre à un certain nombre de questions : comment des erreurs peuvent-elles être introduites
dans l’étalonnage ? Comment intervient une contamination ? Quand l’étalonnage peut-il ou ne peut-il pas
résoudre un problème de performances de l’analyseur ? Comment les variations de pression atmosphérique ou
de température influencent-elles le travail d’étalonnage ? Quand procéder ou ne pas procéder à l’étalonnage ?
Conception de systèmes
L’un des problèmes les plus courants en matière
d’étalonnage demeure la configuration inappropriée
du système. Dans la plupart des cas,
le fluide d’étalonnage est introduit par erreur
en aval du système de vannes de sélection
d’échantillonnage, sans profiter des avantages
d’une configuration DBB à double arrêt et purge
(figure 1). Il est préférable d’introduire le fluide
d’étalonnage via le système de sélection
d’échantillonnage, comme présenté dans la
figure 2. L’objectif d’un système de sélection
d’échantillonnage est de permettre un remplacement
rapide des lignes d’échantillonnage sans
Figure 1 : Dans cette configuration, le gaz d'étalonnage
est introduit à tort en aval du système de sélection
d'échantillonnage, sans profiter des avantages
d'un assemblage DBB à double arrêt et purge.
Figure 2 : Dans cette configuration, le gaz d'étalonnage
est introduit comme il se doit via le système de sélection
d'échantillonnage, dans lequel un assemblage à double arrêt
et purge prévient les risques de contamination.
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Figures 3a et 3b
L'étalonnage peut corriger des inexactitudes mais non des imprécisions. La Figure 3a montre une forte exactitude mais une faible
précision. La Figure 3b montre une forte précision mais une faible exactitude.
risquer une contamination croisée. Dans les
figures 1 et 2, chacune des lignes du système
de sélection d’échantillonnage est équipée de
deux vannes de blocage et d’une vanne de
purge (vers l’évacuation) pour veiller à ce qu’une
seule ligne soit acheminée à la fois vers l’analyseur.
Au cours des années, les systèmes de
sélection d’échantillonnage ont évolué. S’ils utilisaient
auparavant des configurations à double
arrêt et purge avec composants conventionnels,
ils emploient à présent des systèmes modulaires
miniaturisés (Nouvelle initiative d’échantillonnage/capteur,
NeSSI, ANSI/ISA 76.00.02).
Les systèmes les plus efficaces garantissent
des temps de purge rapides, de faibles pressions
d’actionnement, une sécurité renforcée
ainsi que des capacités d’écoulement élevées
et une chute de pression uniforme d’une ligne
à l’autre pour des temps de livraison prévisibles
vers l’analyseur.
Un système de sélection d’échantillonnage offre
la meilleure garantie contre les éventuelles
fuites de fluide d’étalonnage dans une ligne.
Néanmoins, certains techniciens contournent
cet assemblage et introduisent le fluide d’étalonnage
aussi près que possible de l’analyseur
afin d’éviter de gaspiller ce fluide onéreux. Si
une seule vanne à boisseau sphérique est
utilisée (cf. figure 1), toute tentative de préserver
le gaz d’étalonnage peut alors conduire à des
lectures déformées de l’analyseur. Même si
l’analyseur est correctement étalonné, il existera
toujours un risque de fuite d’une faible
quantité de gaz d’étalonnage dans la ligne, suffisante
pour fausser les mesures.
Dans certaines applications, l’U.S. EPA exige
que le fluide d’étalonnage soit introduit de
manière anticipée dans le système d’échantillonnage,
habituellement à proximité de la
sonde. Parmi les raisons invoquées, citons le
fait que le fluide d’étalonnage doit être
soumis aux mêmes variables que la ligne
d’échantillonnage. Cela est tout à fait logique
et une telle configuration assure en outre une
estimation juste du temps nécessaire à un
échantillon pour passer de la sonde à l’analyseur.
Cette durée est souvent sous-estimée
ou reste inconnue.
Toutefois, une quantité relativement élevée de
fluide d’étalonnage est requise si la circulation
doit s’effectuer dans l’intégralité du système
d’échantillonnage. Il n’est ainsi pas étonnant
que bon nombre de sites ne puissent se
permettre de retenir cette option. Un bon
compromis consiste à injecter le fluide d’étalonnage
dans le système de sélection d’échantillonnage
en veillant à dédier une ligne au fluide.
Le fluide a ainsi toutes ses chances d’atteindre
l’analyseur sans être contaminé par les lignes
d’échantillonnage. En outre, lorsqu’il n’est pas
utilisé, deux vannes d’arrêt empêcheront qu’il
ne contamine les lignes d’échantillonnage.
Avec les plateformes modulaires miniaturisées,
la qualité de fluide d’étalonnage requise est
très minime.
Limites
de l’étalonnage
Pour étalonner de manière efficace un analyseur,
l’opérateur, le technicien ou l’ingénieur
doivent comprendre la théorie de l’étalonnage,
ce qu’ils peuvent ou pas corriger. Commençons
par expliquer la différence entre la précision
et l’exactitude. Prenons par exemple la cible
d’un tireur, qui constitue ici une bonne métaphore.
Dans la figure 3, le tireur a effectué une
série de tirs (en rouge) sur la cible. Du fait que
les tirs sont très proches les uns des autres
dans un groupe, nous pouvons dire à juste titre
que le tireur est précis. Néanmoins à plusieurs
reprises, il a atteint la cible en plein cœur. La
précision est assortie de résultats reproductibles.
Cependant, le tireur n’atteint pas le centre
de la cible et il n’est ainsi pas exact. S’il procède
à un ajustement et que tous ses tirs atteignent
le centre de la cible, il sera alors précis et exact.
Les mêmes termes s’appliquent aux analyseurs.
En premier lieu, un analyseur doit être précis.
Il doit générer des résultats reproductibles lorsqu’il
utilise une quantité connue de fluide d’étalonnage.
Si tel n’est pas le cas, l’analyseur
fonctionne mal ou le système ne permet pas de
conserver l’échantillon dans des conditions
constantes. L’étalonnage ne pourra pas corriger
cette imprécision.
Si l’analyseur produit des résultats cohérents mais
que ces résultats ne sont pas identiques à la
composition connue du fluide d’étalonnage, alors
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l’analyseur est dit inexact. Cette situation peut et
doit être résolue au moyen d’une procédure d’étalonnage.
Il s’agit de corriger les distorsions.
Même si l’analyseur est jugé précis et exact lorsqu’il
est testé avec les fluides d’étalonnage, il
lui est toujours possible de produire des résultats
manquant d’exactitude au moment de l’analyse
de la ligne d’échantillonnage. Si l’analyseur
est paramétré pour comptabiliser les molécules
rouges et qu’il en rencontre des roses, que faitil
? Pour l’analyseur, les molécules roses et
rouges se ressemblent. Aussi, les comptabiliset-il
comme étant rouges, ce qui a pour effet de
gonfler le compte des rouges. C’est ce que nous
appelons l’interférence positive. Une molécule
qui n’aurait pas dû être comptabilisée l’est car,
pour l’analyseur, elle ressemble à la molécule
qui doit être comptabilisée. Par exemple, dans
un système conçu pour comptabiliser les molécules
de propane, des molécules de propylène
peuvent apparaître. Il est possible que l’analyseur
les comptabilise comme étant du propane
car il n’a pas été configuré pour établir une
distinction entre ces deux molécules.
Les analyseurs ne sont pas parfaits mais ils fonctionnent
tous sur le mode de la sélection, ce qui
signifie qu’ils réagissent aux molécules pour
lesquelles ils ont été configurés et à rien d’autre.
Certains analyseurs sont plus complexes et
programmés pour inhiber chimiquement certains
types d’interférences. Par exemple, un analyseur
de composé organique total (TOC) est conçu pour
mesurer la teneur en carbone des eaux usées et
déterminer si les hydrocarbures ont été évacués
de manière appropriée. Pour effectuer cette
analyse avec exactitude, l’analyseur retire une
source d’interférence positive, par exemple les
carbones inorganiques comme le calcaire,
présents dans l’eau dure. Il me sure ensuite
uniquement les carbones organiques. Sans cette
étape préliminaire, l’analyseur aurait mesuré à
la fois les carbones organiques et les carbones
inorganiques, confondant les hydrocarbures avec
l’eau dure.
Parmi les types d’interférence figure également
l’interférence négative. Une molécule qui devrait
être comptabilisée ne l’est pas car une autre
molécule la masque. Par exemple, dans l’eau
potable fluorée, une électrode est utilisée pour
analyser la quantité de fluorure dans l’eau.
Toutefois, les ions hydrogène que l’on retrouve
dans l’eau potable masquent les fluorures et le
compte obtenu est ainsi faible car erroné. L’analyseur
peut tout à fait lire 1 ppm, ce qui
correspond à un dosage standard, alors qu’en
réalité, l’eau peut en contenir une concentration
de 10 ppm. La solution consiste à retirer la
source de l’interférence. En introduisant une
solution tam pon, les ions hydrogène sont retirés
et l’électrode peut mesurer la quantité de fluorure
avec exactitude.
C’est en comprenant les notions d’interférence
positive et négative, ainsi que celles de précision
et d’exactitude que nous avons pu appréhender
les formidables défis auxquels nous
sommes confron tés en permettant aux analyseurs
de produire les résultats escomptés. Dans
ce domaine, on entend souvent : « L’analyseur
ne fonctionne pas. Il doit être éta lonné. » On
considère souvent que si l’analyseur ne produit
pas le résultat escompté, un étalonnage est
nécessaire. Cependant, comme nous venons
de le voir, l’étalonnage a ses limites. Il ne permet
pas de résoudre tous les problèmes.
Contrôle des variations
atmosphériques dans les
analyseurs de gaz
Les analyseurs de gaz ont pour principale
mission de compter les molécules. Lorsqu’ils
sont étalonnés, une concentration connue de
gaz est introduite et la sortie de l’analyseur est
vérifiée pour s’assurer que le comptage s’effectue
correctement. Cependant, que se passet-il
lorsque la pression atmosphérique varie de
5 à 10% comme cela est le cas sous certains
climats ? Le nombre de molécules dans un
volume donné va varier du fait du changement
de pression atmosphérique et, par conséquent,
le comptage de l’analyseur va faire de même.
Il est communément accepté à tort que la pression
atmosphérique est une constante égale à
14,7 psia (1 bar). Elle dépend néanmoins des
conditions météorologiques et peut varier de
1 psi (0,07 bar) en plus ou en moins. Pour que
le processus d’étalonnage soit efficace, la pression
absolue dans le système d’échantillonnage
doit être constante durant l’étalonnage et l’analyse
des échantillons. La pression absolue peut
être définie comme la pression totale sur un
vide parfait.
Dans un système d’échantillonnage, il s’agirait
de la somme de la pression du système telle
que mesurée par une jauge et de la pression
atmosphérique.
Pour bien comprendre le degré de variation des
mesures occasionné par les modifications de
pression absolue, nous devons partir de la loi
des gaz parfaits :
PV = nRT
où P = pression, psia ; V = volume, m 3 ;
n = nombre de moles (molécules) ;
R = constante universelle des gaz parfaits ; T
= température absolue, °F. La reformulation de
cette équation en :
n = PV/RT
Cela montre que lorsque la température et la
pression varient, le nombre de molécules
présentes dans le volume standard change
également. Les variations de pression ont
davantage d’incidences que les changements
de température.
Une atmosphère est égale à 14,3 psi. Ainsi, une
modification de pression de 1 psi peut faire
varier le nombre de molécules dans l’analyseur
d’environ 7%.
Parallèlement à cela, la température est
mesurée sur une échelle absolue, en n’oubliant
pas que le zéro absolu est égal à -460°F (-
273°C). Ainsi, une variation de température de
1°F (0,5°C) modifie le nombre de molécules
de seulement 0,3% environ.
En résumé, il est probable d’obtenir une variation
relative (en pourcentage) de pression importante.
En revanche, il n’est pas probable
d’obtenir une variation relative (en pourcentage)
élevée de température.
Si la pression est un paramètre à ce point
critique, comment la contrôler ? Certains analyseurs,
tout particulièrement à infrarouge et ultraviolet,
laissent la pression atmosphérique
affecter la lecture, mais procèdent ensuite à
une correction électronique. Toutefois, la plupart
des analyseurs, y compris la quasi-totalité des
chromatographes en phase gazeuse, ne corrigent
pas les variations de pression atmosphérique.
La majorité des systèmes ne corrigent
pas ces variations et la majorité des ingénieurs
ou des opérateurs se contentent de les ignorer.
Certains pensent que les variations atmosphériques
ne sont pas significatives. D’autres
soutiennent que toutes les variations atmosphériques
sont compensées par d’autres variables,
avec ou sans rapport, qui affectent l’analyseur
et que tout se compense. Néanmoins, les variations
atmosphériques peuvent être extrêmement
importantes.
Supposons par exemple qu’au moment où l’analyseur
a été étalonné, la pression atmosphérique
était de X mais que par la suite, lorsque
vous avez introduit le gaz, la pression atmosphérique
était de X + 1 psi (0,07 bar). La différence
entre la valeur mesurée et la valeur attendue
peut alors atteindre 7%.
Compte tenu des réglementations en matière
de respect de l’environnement, la plupart des
analyseurs sont désormais équipés de torchères
d’élimination ou autres circuits de retour.
Étant donné que les variations de pression en
ces points affectent la pression en amont de
l’analyseur, des systèmes d’évents sont utilisés.
Ils sont équipés d’éjecteurs et de régulateurs
conçus pour contrôler ces variations.
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Malheureusement, de tels systèmes utilisent
des régulateurs qui ont pour référence l’atmosphère.
En conséquence, ces sys tèmes
contrôlent les variations de pression au niveau
de l’évent mais ne contrôlent pas les variations
de pression atmosphérique qui sont parfois de
loin les plus importantes.
Pour qu’un tel système puisse contrôler à la fois
les variations de pression atmosphérique et de
pression de l’évent, un régulateur de pression
absolue est nécessaire. À la différence d’un
régulateur normal, un régulateur de pression
absolue ne com pare pas la pression interne à
la pression externe du système, cette dernière
connais sant des variations selon les conditions
climatiques. Il établit plutôt une comparaison
entre la pression au sein du système et une
pression de tarage constante qui ne varie pas
(ou qui ne varie que très peu). Souvent, cette
pression de tarage est égale à 0 psia (0 bar.a).
Validation ou étalonnage :
que choisir ?
La meilleure méthode d’étalonnage est celle qui
consiste à utiliser un système automatisé de validation
régulière avec contrôle statistique des
procédés. La validation consiste à vérifier l’analyseur
à intervalles réguliers pour déterminer
s’il se situe dans le cœur même de la cible ou en
dehors de celle-ci. Dans le cadre d’une validation,
une lecture est faite, puis enregistrée. Ce
procédé est identique à celui d’étalonnage, à ceci
près qu’aucune correction n’est effectuée.
Un système automatisé effectue un con trôle de
validation à intervalles réguliers, habituellement
une fois par jour, puis analyse les résultats en
vue de détecter un éventuel problème qui nécessiterait
un ajustement ou un nouvel étalonnage.
Le système accepte les aléas inévitables mais
s’il observe une tendance constante, une
tendance pour laquelle aucune correction n’est
automatiquement apportée, alors il informe
l’opérateur que quelque chose ne va pas.
Une personne peut valider un système manuellement
à intervalles réguliers, tout comme un
système automatisé le ferait. Cependant, le plus
souvent, cette personne procédera à un ajustement
de l’analyseur, même si le décalage n’est
que de 1%. Cela conduit à une succession
d’ajustements occasionnels et mineurs qui introduisent
une variation supplémentaire et rendent
difficile l’analyse des tendances pour déterminer
si le système se situe véritablement dans la
cible recherchée. Mieux vaut laisser un système
automatisé effectuer des contrôles jusqu’à ce
qu’une analyse statistique des résultats attire
l’attention sur une anomalie.
Quelques leçons à tirer
L’étalonnage est important dans les systèmes
analytiques, il est même une exigence absolue.
Une attention particulière doit néanmoins être
portée à sa réalisation. L’opérateur, le technicien
ou l’ingénieur doit comprendre quel est le meilleur
moyen d’introduire le gaz d’étalonnage dans le
système (c’est-à-dire par l’intermédiaire d’une
configuration DBB afin de minimiser le risque de
contamination croisée des lignes) et comment
contrôler les variations atmosphériques dans les
analyseurs de gaz (c’est-à-dire au moyen d’un
régulateur de pression abso lue). De plus, le technicien
ou l’opérateur doit comprendre les limites
de l’étalonnage (les problèmes qu’il peut et ceux
qu’il ne peut pas résoudre), ainsi que la fréquence
des ajustements nécessaires (des ajustements
trop fréquents de l’analyseur, d’après des données
incomplètes, générent des erreurs). Si l’analyseur
est régulièrement validé par un système automatisé
et est correctement étalonné à chaque
fois qu’une analyse statistique le justifie, alors
l’étalonnage prendra tout son sens et rendra d’immenses
services puisqu’il permettra des mesures
exactes ●
Doug Nordstrom et Tony Waters
Swagelok Company
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Avis d’expert
La corrélation d’images numériques
(CIN) : exemples d’application
Les cas présentés ici qui font suite à la description de la méthode dans
notre précédent numéro. Ils donnent une idée précise de l’intérêt de cette
méthode pour l’analyse du comportement d’un matériau dans différentes
conditions de sollicitations d’éprouvettes à diverses échelles d’analyse
des phénomènes.
1. Introduction
La Corrélation d’Image Numériques (CIN)
est une technique de mesure de champs
cinématiques polyvalente et généralement
simple à mettre en œuvre. En mécanique
des solides, elle s’impose ainsi de plus en
plus comme une contrepartie des mé thodes
de simulation. Les principes de la CIN et les
deux principales approches utilisées ont été
rappelés dans une pre mière partie. Il est
proposé différentes applications permettant
de rendre compte du potentiel de la
technique, et en parti culier de l’approche
globale, dans diverses situations. Dans le
paragraphe suivant, le traitement d’un essai
mené sur une éprouvette fissurée en
recourant à diffé rentes bases cinéma tiques
bidi men sio nelles est détaillé.
Enfin, quelques extensions à des cas de
mesures de déplacements tridimensionnels
en surface et en volume sont décrites.
Figure 1 : a-Image de référence. b-Image avec une fissure ouverte. c-Géométrie CCT.
-a-
Figure 2 : Champs de déplacement en pixels (1 pixel = 2.08 µm) dans la direction
verticale : a-interpolation Q4 avec des éléments de 32 pixels, b-interpolation Q4
enrichie avec détection de la surface fissurée.
-b-
Abstract
Digital Image Correlation is becoming a
widespread tool in mechanical engineering
laboratories. A first part dealt with
the general principles. In this part, several
practical case studies are proposed.
2. Étude de cas :
analyse d’une éprouvette
fissurée
Les différentes procédures globales
introduites précédemment sont illustrées
sur un exemple 2D d’une éprouvette CCT
(figure 1a) soumise à de la traction cyclée
avec un rapport de charge . Le matériau
étudié est un acier XC48. Dans l’analyse qui
suit, seul le niveau maximum d’effort est
considéré après avoir appliqué 300 kcycles
de telle manière que la taille de fissure 2a
soit de 14.5 mm. Les images ont été prises
à l’aide d’un microscope longue distance et
une caméra CCD donnant une taille physique
de pixel de µm. A ce grandissement la
surface brute est observée et aucune
préparation n’a été realisée (figure 1b,c).
De par la présence de la fissure, les
déplacements sont discontinus et ne sont
pas bien captés avec une cinématique
continue (par exemple CIN-Q4).
L’introduction d’un enrichissement dis -
continu le long d’une ligne droite permet
d’obtenir une meilleure description. Cepen -
dant, la figure 3 montre que la fissure n’est
pas droite. On peut ainsi ajuster la géométrie
de la fissure en se servant des résidus de
corrélation. Les déplacements dans la
direction verticale sont donnés pour une
CIN-Q4 avec des éléments de 32 pixels. On
remarque que la discontinuité touche toute
la largeur des éléments traversés par la
discontinuité. A contrario, l’enrichissement
permet une meilleure description du champ
de déplacement, notamment le long de la
surface de discontinuité (figure 2).
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La figure 3 montre les résidus de corré -
lation avec les deux méthodes utilisées.
La première carte correspond à une
discrétisation Q4 continue. On observe une
large zone où l’erreur est importante, due
à l’erreur de description cinématique. Dans
le second cas, l’erreur se réduit essen -
tiellement à la surface fissurée elle-même.
Dans le premier cas, le résidu moyen est
de 932 niveaux de gris, alors qu’il diminue
pour atteindre 911 niveaux de gris dans
le second cas. On notera que les niveaux
de résidu ont été limités à 5000 afin de
rendre la figure plus lisible. La dynamique
des images analysées est de 65536
niveaux de gris. Ceci montre que les calculs
de corrélation se sont bien déroulés pour
les deux bases cinématiques choisies.
A partir de ces résultats, on peut identifier
les facteurs d’intensité des contraintes
(FICs). Plusieurs approches sont possibles.
La première consiste à post-traiter les
champs de déplacements mesurés en
utilisant des solutions analytiques.
Cette technique a aussi été utilisée pour
contrôler un essai, non pas en déformation
moyenne comme illustré ci-dessus, mais
en histoire de facteur d’intensité des
contraintes. La seconde consiste à utiliser,
à l’instar des calculs par éléments finis,
les intégrales d’interaction. Enfin, une
dernière consiste à exhiber l’extracteur
optimal au sens de sa moindre sensibilité
aux incertitudes de mesures. Dans le cas
particulier analysé ici, des valeurs de FIC
en mode I égale à 20.7 MPa √m et

-a- -b- -c- -d-
Figure 5 : Champs de déplacement tridimensionnel (a -u x, b -u y, et c -u z)
mesurés par corrélation d’images de topographie (les échelles sont en nanomètres).
d-Résidu de corrélation.
déplacement montrés en figure 5, la taille
physique du pixel est de 0.4 nm, et celle des
images de 200 nm. La forme des résidus de
corrélation (figure 5d) permet d’avoir une
bonne confiance dans les résultats montrés.
De cette analyse, il sort directement la valeur
du FIC en mode I qui est de l’ordre de 0.4
MPa √m, en très bon accord avec la valeur
imposée (et estimé à l’échelle centimétrique)
au cours de l’essai.
3.2. Mesures en volume
L’extension à des images volumiques,
obtenues par exemple par tomographie
des rayons X, par microscopie confocale
ou par résonance magnétique nucléaire
est possible en utilisant les mêmes
formalismes que ceux présentés dans la
première partie.
Figure 6 : Analyse d’un essai de compression sur os spongieux bovin.
a-Evolutions des déformations principales moyennes en fonction de la position
verticale du volume d’analyse dans l’échantillon.
b-Coupes sagitales de la microstructure et du champ de déformation longitudinale.
encore plus délicat à utiliser, non seu -
lement en tant que moyen imageur, mais
également en tant que moyen de mesure.
Parmi les applications utilisant la corré -
lation d’images, la plupart utilisent des
films de silicium polycristallin.
Le cas étudié consiste à imager une petite
partie de la surface d’une éprouvette dite
DCDC (Double Cleavage Drilled Compres -
sion) en silice. L’expérience est conduite
en atmosphère à température et hygro -
métrie contrôlées dans laquelle on observe
de la fissuration sous-critique. L’image de
phase ne fournit que l’information sur le
lieu de la fissure. Dans la suite, seul un
couple d’images de topographie est
analysé. Celles-ci sont très bruitées et
nécessitent l’utilisation d’une version
intégrée de la corrélation d’images. Elle
devra être adaptée au fait que la
conservation des niveaux de gris (ici la
topographie !) ne sera plus satisfaite. En
effet, elle est généralisée comme suit
où u ~ p désigne le déplacement dans le
plan, et u ~ z la composante hors plan. Ces
deux quantités ne dépendent que des
coordonnées dans le plan x. Dans le cas
présent, l’image de référence contient déjà
une fissure. On accède ainsi à une varia -
tion de déplacement ( ~ u) prenant en compte
la fermeture de la fissure à la position
initiale et une ouverture de la fissure à la
position finale. La fonctionnelle à minimiser
s’écrit alors
Dans le cas présent, on considère 6 mou -
vements de corps rigide (3 translations et
3 rotations), deux champs plans (solution
de Westergaard) et un champ de dépla -
cement hors plan (beaucoup moins
classique). Si l’on suppose que le facteur
d’intensité des contraintes évolue peu
durant l’essai, il ne reste que 8 inconnues
(degrés de liberté généralisés). Afin de
corriger les artefacts liés à l’utilisation d’un
AFM, il a été nécessaire de rajouter
3 degrés de liberté correspondant à un
champ de déformation plane uniforme. Le
champ de déplacement hors plan u z s’écrit
où les paramètres α 0,1,2 sont déterminés
comme minimisant les résidus de corré -
lation sur la série d’images analysées. On
notera que la forme de u z ainsi mesurée
est en très bon accord avec des simu lations
par éléments finis. Pour les champs de
3.2.1 Approches locales
Les premières applications de la corré lation
volumique (CVN) sont apparues dans le
domaine de la biomécanique.
Les applications en mécanique des (géo)ma -
tériaux ont ensuite suivi. De manière géné -
rale, les mêmes algorithmes que ceux
utilisés pour des images bidimensionnelles
ont été utilisés. On peut néanmoins noter
que le fait que les images de tomographie
soient obtenues par reconstruction induit
un certain nombre d’artefacts qui peuvent
être pénalisants en termes de performance.
3.2.2 Approches globales
Lorsque qu’on utilise une discrétisation à
base d’éléments cubiques à 8 nœuds et
une interpolation trilinéaire on parle de
CIV-C8, de CIV-XC8 lorsque cette dernière
est à nouveau enrichie au sens des
éléments finis étendus, et de CIV-T4
lorsque des éléments tétraédriques sont
considérés. Seules les versions CIV-C8 et
CIV-T4 sont utilisées ici.
Analyse d’un essai de compression sur
de l’os spongieux. Un essai de compres -
sion in situ sur une éprouvette d’os
spongieux bovin a été imagé (figure 6)
par résonance magnétique nucléaire à
l’échel le microscopique, ou µIRM. La taille
physique du voxel est de 78 µm. Les
champs volumiques de déplacement ont
ainsi pu être mesurés. A partir de cette
information, la déformation moyenne a été
évaluée pour un cube de taille 96 3 voxels.
Celui-ci est déplacé (virtuellement) le long
de l’axe de sollicitation et les déformations
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principales moyennes sont mesurées pour
différentes positions.
La figure 6 montre l’évolution de ces trois
grandeurs en fonction de la position
considérée. On observe une forte dépen -
dance à cette dernière suggérant que
l’essai n’est pas homogène. Dans ce cas
particulier, un dépouillement à l’aide de
ces quantités ne permet pas d’évaluer de
manière fiable les propriétés élastiques
du matériau testé. Ceci est confirmé par
la carte de défor mation correspondant à
une coupe sagitale.
Analyse d’un essai de compression sur
laine de roche. Un essai de compression
in situ sur une éprouvette de laine minérale
a été imagé avec un tomographe de
laboratoire. La taille physique du voxel est
de 14 µm. Les champs volumiques de
déplacement ont ainsi pu être mesurés pour
quatre niveaux de déplacement différents.
A partir de cette information, les gradients
de transformation moyens par élément F
ont été évalués. La figure 7a montre
l’évolution de la composante 1–F zz en
fonction du niveau de gris moyen. On
observe une forte corrélation entre les deux
Figure 7 : Analyse d’un essai de compression sur laine de roche. a-Moyenne de
l’opposé des déformations longitudinales moyennes en fonction du niveau de gris pour
les quatre niveaux considérés. b,c-Coupes sagitales du champ de déformation
longitudinale pour les deux niveaux extrêmes.
grandeurs quel que soit le niveau considéré.
Ceci est confirmé par le fait que les champs
de déformation présentent la même
hétérogénéité tout au long de l’essai. La
figure 7b,c montre une coupe sagitale du
champ de déformation ε e zz=F zz –1 pour les
deux niveaux extrêmes de déformation.
Analyse d’un essai de traction sur
matériau énergétique. Un essai de trac -
tion in situ sur une éprouvette en matériau
énergétique (figure 12a) a été imagé au
synchrotron de l’ESRF (Grenoble). La taille
physique du voxel est de µm. Les champs
volumiques de déplacement ont ainsi pu
être mesurés pour quatre niveaux d’effort
différents. A partir de cette information, les
déformations principales moyennes ont été
évaluées sur tout l’échantillon. La figure 8b
montre l’évolution de ces trois grandeurs
en fonction de l’effort appliqué. Jusqu’au
pic, on observe une déformation volumique
quasi nulle, suggérant que le comportement
macroscopique est essentiellement dicté
par la matrice polymère et non les grains.
Une dilatance est observée en post-pic.
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 2 7

Analyse d’une fissure de fatigue. Une
éprouvette en fonte à graphite sphéroïdal
(section mm×1.6 mm) a été prélevée
par électroérosion dans une éprouvette
plus grande (section × mm) préfissurée
en fatigue à rapport de charge R= , et à
K max constant de manière à limiter la taille
de la zone plastique au voisinage de la
pointe de fissure. Les essais dans un
tomographe de laboratoire ont permis de
suivre l’ouverture progressive de fissures
sous un chargement monotone croissant.
L’utilisation d’une mini-machine de traction
a permis de réaliser le chargement in situ
et d’acquérir des images 3D de la zone
fissurée avec une taille de voxel de 3.5 µm.
La figure 9 montre les champs de dépla -
cement dans la direction de traction
obtenus par corrélation volumique et par
la simulation numérique effectuée avec le
premier champ utilisé comme condition
aux limites. On montre également les iso-
0 des fonctions de niveaux obtenues à
partir des résidus de corrélation. Enfin, on
donne l’évolution des facteurs d’intensité
des contraintes pour les trois modes le
long du front de la fissure. On observe un
excellent accord entre la mesure et la
simulation numérique non seulement sur
le mode I mais également pour les deux
autres modes.
Figure 8 : Analyse d’un essai de traction sur matériau énergétique. a-Maillage,
microstructure et champ de déplacement longitudinal (en voxels) pour le premier
effort appliqué. b-Evolutions des déformations principales et volumiques moyennes en
fonction de l’effort appliqué.
Figure 9 : Analyse d’un essai de fatigue in situ dans un tomographe de laboratoire.
a-Champ de déplacement vertical (exprimé en µm) obtenu par corrélation de
tomographies aux rayons X. b-Géométrie de fissure extraite des résidus de corrélation.
c-Champ de déplacement vertical (exprimé en µm) obtenu par simulation numérique
à partir des conditions aux limites issues de la corrélation volumique. d-Comparaison
des évolutions le long du front de la fissure des facteurs d’intensité des contraintes
obtenus à partir des champs de déplacement mesurés et calculés.
4. Conclusions
et perspectives
Les exemples proposés montrent que la
corrélation d’images numérique est une
technique qui permet dès aujourd’hui d’accéder
à des champs de déplacement à de
nombreuses échelles (du nano au macro),
en surface et même à cœur. La polyvalence
de la technique vient de sa capacité
à traiter des données issues d’un grand
nombre de techniques d’imagerie. Les
approches globales, récemment introduites,
permettent en outre de tirer partie
d’un éventuel a priori sur la régularité des
champs mécaniques recherchés. On peut
ainsi mesurer un champ de déplacement
mécaniquement admissible (e.g., solution
d’un problème d’élasticité particularisé
ici à la mesure de facteurs d’intensité
des contraintes).
La mesure de champs cinématique n’est
par ailleurs pas nécessairement la seule
faite lors d’un essai mécanique. Les déformations
de films minces peuvent également
être mesurées par diffraction des
rayons X lors d’essais in situ. Elles sont en
train d’être couplées à des mesures cinématiques
par corrélation d’images. La
thermographie infrarouge (Gaussorgues,
1981) est un complément très intéressant,
notamment pour permettre une analyse
énergétique complète de l’essai (Grédiac et
Hild, 2011). On peut également utiliser des
informations microstructurales de surface
obtenues par EBSD et la coupler à des
mesures cinématiques. La tomographie en
contraste de diffraction en cours de développement
permet une visualisation en
volume de microstructures. Ceci est un
complément très intéressant par rapport aux
mesures cinématiques volumiques. On
notera également que la variété des mécanismes
de dégradation dans les matériaux
composites nécessite souvent une combinaison
de techniques pour bien les caractériser.
De manière générale, la multiplication
des informations extraites d’un essai doit
permettre de mieux le comprendre, de mieux
l’analyser et l’exploiter.
Toutefois, la mesure de champs n’est
généralement pas une fin en soi. Elle
correspond à la première étape d’un
processus d’identification voire de validation.
Différentes approches sont actuellement
développées, notamment dans le
cadre du GDR CNRS « Mesures de champs
et identification ». Le développement de ces
nouvelles techniques ne vient pas simplement
améliorer la productivité ou l’efficacité
du mécanicien devant sa machine
d’essai. Il remet en cause la conception
même des essais. En effet, l’homogénéité
de l’essai ou sa simplicité n’est plus un
impératif. En conséquence des essais hétérogènes
peuvent être imaginés, non pour
le plaisir d’une complication additionnelle,
mais par souci d’efficacité, de manière à
pouvoir appréhender sur un seul essai le
plus d’informations utiles sur le comportement
du milieu. Ceci n’est pas une simple
vue de l’esprit car une sollicitation hétérogène
donne beaucoup plus d’information,
et permet une formulation du problème
d’identification des paramètres constitutifs
mieux conditionnée. Cela est à même de
bouleverser complètement la stratégie de
conception des essais mécaniques.
L’intégration de techniques d’analyse inverse
ou de recalage par modélisation numérique
venant directement interagir avec les mesures
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 2 8

de champ vient compléter ce dispositif en
permettant des aller et retours fructueux
entre expérience et calcul, pourquoi pas, dans
un futur proche, en temps réel. On peut alors
rêver de la machine d’essai intelligente qui
Remerciements
Certains résultats présentés ont été
obtenus dans le cadre du projet PROPA-
VANFIS « Méthodes avancées pour l’étude
expérimentale et numérique de propagations
de fissures sous charge complexe »
soutenu par la fondation CETIM et le CNRS,
et du projet RUPXCUBE (ANR-09-BLAN-
0009-01) financé par l’Agence Nationale
de la Recherche. Les images AFM ont été
obtenues par M. Ciccotti (PPMD-ESPCI).
Les tomographies correspondant à la
figure 6 ont été obtenues par A. Benoit, S.
Guérard (LBM-ENSAM ParisTech), B. Gillet
(IR4M-U. Paris Sud), G. Guillot (U2R2M- U.
Paris Sud) ; celles de la figure 7 par J.
Adrien et E. Maire (MATEIS-INSA Lyon) ;
celles de la figure 8 par E. Maire (MATEIS-
INSA Lyon) et W. Ludwig (MATEIS-INSA
Lyon et ESRF) ; celles de la figure 9 par
N. Limodin et J.-Y. Buffière (MATEIS-INSA
Lyon). Que toutes ces personnes soient
chaleureusement remerciées.
vienne appliquer la sollicitation utile pour
acquérir l’information manquante dans le
processus d’identification des propriétés
recherchées ●
Jean-Noël Périé*, Gilles Besnard**,
François Hild**, Hugo Leclerc**,
Julien Réthoré*** et Stéphane Roux**
*Institut Clément Ader, Toulouse
**LMT-Cachan, Cachan
***LaMCoS, Villeurbanne
Références
Résumé
La Corrélation d’Images Numériques
devient un outil commun dans les laboratoires
de mécanique des solides. Une
première partie a été consacrée aux
principes généraux. Dans cette seconde
partie, plusieurs études de cas pratiques
seront décrites.
Y. Berthaud et al., edts., Photomécanique 1995, (GAMAC, 1995).
G. Gaussorgues, La thermographie infrarouge, (Techniques et documentation, Paris
(France), 1981).
M. Grédiac et F. Hild, edts., Mesures de champs et identification en mécanique des solides,
Traité MIM - Mécanique et Ingénierie des Matériau,(Hermès-Lavoisier, Paris (France), 2011).
A. Lagarde, edt., Advanced Optical Methods and Applications in Solid Mechanics, (Kluwer,
Dordrecht (Pays Bas), 2000), 82.
P. K. Rastogi, edt., Photomechanics, (Springer, Berlin (Germany), 2000), 77.
GDR CNRS 2519 - Mesures de Champs et Identification en Mécanique des Solides
(http://www.ifma.fr/lami/gdr2519/).
M. A. Sutton et al., Image correlation for shape, motion and deformation measurements,
Springer, 2009.
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 2 9

Événement
25 e édition du salon
Analyse Industrielle
La 25 e édition du salon « Analyse Industrielle » – désormais organisée par
le BIRP, Groupe Solutions – se déroulera les 3, 4 et 5 avril 2012, à Paris
Porte de Versailles. Comme chaque année, ce rendez-vous regroupera
les spécialistes de la mesure à l’émission, de la règlementation, de la détection,
du contrôle de process, des risques industriels, de l’instrumentation
et de la micro-analyse. Voici les détails du salon ainsi que quelques exemples
de solutions.
« Cette nouvelle édition ne dérogera pas
à la règle ; elle y rassemblera bien tous les
acteurs et les outils de l’analyse industrielle,
confirme Francis Mantes. Les solutions
présentées concerneront entre
autres le contrôle industriel dans tous les
domaines de l’industrie et de l’énergie que
ce soit dans le secteur du gaz, du pétrôle
ou de l’eau ».
Le nouveau patron du salon ajoute que
le nombre de visiteurs devrait être confor -
me aux éditions précédentes avec environ
3 000 personnes attendues ; aussi, entre
quarante et cinquante exposants devraient
prendre place sur les stands du Pavillon 5
de la Porte de Versailles.
Un point sur le marché
et les évolutions
technologiques
Côté exposition, les visiteurs pourront y
découvrir les solutions en matériels,
systèmes et services leur permettant d’optimiser
les différents processus composant
la chaîne de production industrielle
de leur entreprise, de prévenir et de
maîtriser les risques.
Parallèlement à l’exposition, se tiendront
d’une part des conférences applicatives ;
celles-ci rassembleront les industriels et
les fabricants de matériels, les fournisseurs
de services, les intégrateurs ainsi
que les utilisateurs.
Elles feront l’objet d’un point sur les évolutions
technologiques à travers des témoignages
et des expériences d’entreprises.
D’autre part, des ateliers seront organisés
afin de mettre en valeur les dernières
nouveautés présentées par les exposants.
Quelques nouveautés en
matière d’analyse industrielle
Teeo « manage » la question
énergétique
La société réunionnaise Teeo a mis au
point une solution permettant la gestion
des flux énergétiques. Objectif de ce
système informatique du management
énergétique (Sime) : obtenir une réduction
de la facture énergétique. Fruit d’une
réflexion menée depuis 2007, avant l’intégration
de la solution au sein d’un site
pilote puis sa validation suivie de la création
d’un logiciel, ce système permet en
un coup d’œil de lire les résultats qui
permettront de cibler les gaspillages énergétiques.
L’idée est née dans le cadre du
projet d’autonomie énergétique GERRI
2030. C’est alors – et après trois années
de recherche – qu’a été créée la société
Teeo. Concrètement, les équipes de Teeo
viennent installer des capteurs dans les
zones à vérifier au sein de l’entreprise ou
du site industriel (par exemple sur les
compteurs EDF) pour mesurer la consommation
énergétique. Les données sont
ensuite collectées dans la box Teeo pour
enfin être interprétées par le portail du
même nom. Le décideur ou le responsable
énergie n’aura plus qu’à mettre au point
des actions énergétiques, puis à vérifier
l’efficacités de ces dernières.
Un flux d’air appelé
« Coanda »
L’Ambioclean exploite la dynamique des
processus générateurs de chaleur, c’està-dire
la tendance spontanée des particules
à monter avec la chaleur générée
par les processus industriels.
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 0

L’effet « Coanda » est un principe aéraulique
propre au soufflage de l’air près d’une
paroi horizontale. La vitesse de l’air émise
par un orifice de soufflage crée une accélération
et un « plaquage » du flux d’air.
Une recirculation homogène et permanente
de l’air permet alors une purification
optimum au passage répété du
purificateur d’air ambiant mis au point par
Delta Neu.
L’air pollué rentre ainsi de manière naturelle
par la partie inférieure du purificateur
de forme cubique et placé en partie haute
dans l’atelier. Il est ensuite renvoyé purifié
par les quatre côtés du purificateur, dans
les quatre directions de l’espace de travail.
Chaque appareil crée son propre flux d’air
ce qui minimise les problèmes de dimensionnement
et de positionnement. Il
permet également de limiter la ventilation
générale et donc de réaliser des économies
d’énergie.
Un nouveau capteur
haute sensibilité pour
la détection infrarouge
Le Japonais Hamamatsu Photonics a développé
une toute nouvelle série de détecteurs
thermopiles infrarouges, pour
répondre à la demande de capteurs à
faible coût et à haut rapport signal/bruit
pour des applications d’analyse de gaz.
Présentant une haute sensibilité, les
capteurs thermopiles sont constitués d’un
certain nombre de thermocouples (jonction
entre deux métaux différents) qui
produisent une tension liée à un gradient
de température à travers la jonction. La
sortie est proportionnelle au rayonnement
incident (pas besoin d’une modulation
externe). Ce détecteur affiche une faible
impédance par rapport à un capteur pyroéléctrique.
Cela permet ainsi d’y associer
un circuit simplifié qui sera moins affecté
par les rayonnements et bruits électriques
parasites. Cette technologie s’adresse
alors à un large éventail d’applications
d’analyse de gaz, ainsi que dans le cadre
de contrôle de process et applications de
sécurité.
Une nouvelle gamme de
sonde O2 en phase gazeuse
pour mesurer l’oxygène
Le lancement de la gamme de sonde O2
en phase gazeuse de Mettler Toledo fixe
une nouvelle référence pour la mesure de
l’oxygène dans les applications
difficiles telles que le
balayage à l’azote, l’inertage et
le contrôle des gaz résiduels.
En s’appuyant sur les sondes
ampérométriques, Ingold vient
de développer une nouvelle
gamme de sondes InPro6000
G spécifiquement destinée à
la mesure de l’oxygène en
phase gazeuse.
Comparés aux systèmes de
mesure classiques comme
les analyseurs parama -
gnétiques ou au dioxyde
de zirconium, les systèmes
ampérométriques ne re quiè -
rent aucun échantillonnage
ni conditionnement de gaz
dans de nombreuses applications.
Par conséquent, la mise
en route se révèle être
plus simple ; ce qui di -
minue de ce fait les coûts d’investissement
à commencer par les coûts d’installation.
De plus, l’effort de maintenance et le
risque de défaillance d’un composant sont
réduits de manière drastique. Ces bénéfices
combinés aux avantages de la
mesure en ligne, comme un contrôle plus
rapide de l’oxygène, font de ces systèmes
ampérométriques de véritables outils de
résolution de problème.
Grâce à la technologie ISM (Intelligent Sens
Monitoring), qui s’avère être une caractéristique
avantageuse dans les systèmes
d’analyse conçus par le fabricant américain,
ce système atteint un nouveau niveau
de fiabilité et de stabilité des systèmes de
mesure.
Les diagnostics avancés surveillent en
permanence le stress de la sonde et calculent
en temps réel jusqu’à la prochaine
maintenance.
Les temps d’arrêt imprévus du procédé
peuvent ainsi être évités. La maintenance
simple et rapide a pour résultat une disponibilité
du système de mesure proche de
100%.
L’intégration du système dans le système
de contrôle peut être facilement réalisée
par une communication analogique ou digitale.
Enfin, la conception modulaire du
système permet une adaptation individuelle
aux besoins des clients.
Optimiser le poste
de travail en surveillant
la présence de gaz
La nouvelle solution Dräger Pac 3500 est
destinée à la surveillance individuelle au
poste de travail du monoxyde de carbone
(CO), de l’hydrogène sulfuré (H2S) ou de
l’oxygène (O2). Avec son poids réduit et
ses dimensions plus compactes, le
nouveau Pac 3500 améliore le confort
d’utilisation. La pince crocodile rotative
permet de l’attacher ou de le fixer en toute
sécurité aux vêtements ou à la ceinture.
Le boîtier de l’appareil comporte une enveloppe
de caoutchouc intégrée qui résiste
aux chocs et aux produits chimiques. L’appareil
est conforme aux exigences IP
66/67. Il convient donc particulièrement
aux conditions de travail difficiles. L’affichage
digital est plutôt bien visible ce qui
permet une lecture en continue de la
concentration de gaz en présence ainsi
que de l’unité de mesure. L’afficheur
numérique dispose d’un rétroéclairage afin
d’améliorer la lisibilité en cas d’obscurité.
Par ailleurs, l’accent a été mis sur la sécurité.
Le Dräger Pac 3500 est ainsi équipé
d’un capteur moderne Dräger de type XXS.
Celui-ci a été positionné avec précision de
manière à permettre au gaz de pénétrer à
la fois par le haut et par l’avant de l’appareil.
Même au cas où l’une des entrées
serait obturée, la mesure restera possible.
Les tests fonctionnels recommandés, qui
doivent être réalisés régulièrement avec
une certaine concentration de gaz, permettent
de s’assurer que l’appareil fonctionne
toujours parfaitement. Si l’utilisateur active
le mode test au gaz, le Dräger Pac 3500
le préviendra dès qu’un test au gaz ou un
calibrage est requis. Avec la station test
au gaz (Bump test) Dräger, ces tests
peuvent être réalisés en quelques
secondes seulement ●
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 1

E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 2

Événement
Le JEC Composites
ouvre ses portes à Paris
Le salon, en bref...
Durée : 3 jours – Du 27 au 29 mars 2012
Lieu : Paris Porte de Versailles
Infos : www.jeccomposites.com
Le grand salon européen de la filière des matériaux composites se déroulera à la Porte de Versailles du 27 au
29 mars prochains. Outre le salon, qui rassemblera l’ensemble des acteurs européens de la filière composite,
de la matière première aux pièces finies, en passant par les éditeurs de logiciels de conception et les fabricants
de machines de production, le JEC Composites Show Paris présentera douze conférences et forums. En voici le
programme détaillé concernant le carbone, matériau clé dans le développement des applications composites.
Conférences stratégiques autour du carbone (les conférences et
les tables rondes se dérouleront en anglais) :
CARBON
- Advances in the production of Carbon Fiber Reinforced Plastic
(CFRP)
- Applications of CFRP: Repairing and recycling processes
- Case study : Use of carbon for mass transportation and wind
energy
Tuesday March 27 – 10:30/l:00pm
Construction & Building forum
The adoption of composite technology: Stretch the imagination
to construct a reality
(Chairman : Dr. Ashish P. Diwanji - Owens Corning)
Marine forum
Increasing performances & requirements of composite structure
& materials
(Chairman : Pr. Pascal Casari - University of Nantes)
Tuesday March 27 – 2:30pm/5:00pm
Composites design forum
Innovations to increase toughness and reliability of composites
(Chairman : James R. Hecht - Magias, LLC)
Automotive forum
Composite materials: The solution for a large scale production
(Chairman : Gérard Liraut - Renault)
Wednesday March 28 – 10:30/l:00pm
Carbon forum
Technological developments in the production and application
of CFRP
(Chairman : Tom James - Formax Ltd.)
Non destructive testing conference
New imaging and monitoring techniques for quality assessment
of composites
(Chairman : Henri Walaszek - Cetim)
Wednesday March 28 – 2:30pm/5:00pm
Railway forum
A new trend with composites: Weight reduction & fire protection
efficiency
(Chairman : Richard Horn - Advanced Composites Group)
Fiber reinforced plastics forum
Multifunctionality of FRP
(Chairman : Prof. Dr.-Ing. Ulf Breuer - Institut für Verbundwerkstoffe
GmbH).
Interview
L'automobile fait de plus en plus
appel aux composites
En amont du salon JEC Composites qui se tiendra en mars prochain à Paris,
le spécialiste des solutions de prototypage virtuel pour les industries manufacturières
vient de lancer sur le marché deux nouvelles solutions pour
simuler la fabrication de pièces composites (voir encadré). L'occasion de
faire un point sur ce marché avec Pierre Marquette, expert ESI dans ce
domaine, et tout particulièrement dans l'automobile, un secteur à part
entière dans la manière d'aborder la simulation des matériaux composites.
Essais & Simulations : Quelle place
occupent les matériaux composites
dans l'industrie automobile ?
Pierre Marquette : Entre l'automobile et
le plastique, c'est une longue histoire. Les
fibres de petite taille y étaient déjà très
présentes, à l'exemple du premier modèle
du Renault Espace sortie en 1984, qu'il
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 3

s'agisse de panneaux extérieurs, des parechocs
ou des cadres de radiateurs. Ces
fibres étaient courtes (5 ou 6 mm.) ou
longues (40 à 50 mm.) ; mais depuis sont
apparues les fibres continues, utilisées dans
les véhicules très haut de gamme tels que
l'Aston Martin DBS ou des modèles de niche
comme pour la McLaren-Mercedes SLR. De
même, ces fibres continues sont utilisées
pour des pièces très techniques comme des
chassis de voitures de course.
Quelles contraintes rencontrent les
industriels quant à l'utilisation de ces
matériaux ?
Ce que l'on peut dire, c'est qu'aujourd'hui
les constructeurs sont prêts à utiliser les
composites à plus grande échelle, pour
des volumes de moyenne quantité, soit
800 à 1 000 pièces par jour. Pour cela, ils
ont besoin de procédés de fabrication
parfaitement bien réglés ; c'est à cela que
la simulation va servir. Il convient également
de préciser que le premier frein au
développement de ces matériaux réside
dans la nécessité de changer les habitudes
de conception. Les industriels ont conçu
ces cent dernières années des véhicules
construits à l’aide de métaux (acier, aluminium)
et l’utilisation des matériaux composites
nécessite un changement radical de
méthodologies. Au-delà de cette contrainte
technologique existe, bien entendu, une
contrainte d'ordre économique, même si
depuis plusieurs années, le coût des fibres
de carbone et de verre a diminué. Investir
dans la fabrication à partir de tels matériaux
demeure important.
Par ailleurs, il reste beaucoup de travail à
faire pour réduire le temps de procédé
malgré des efforts en termes de durée des
opérations effectuées à partir de résine
thermoplastique où le temps de cristallisation
est désormais plus court. Enfin, les
principales contraintes du composite résident
dans la prédiction du comportement
des matériaux lors des opérations de simulation
; celle-ci doit être la plus fine et la
plus exacte possible. Ainsi, dans le cadre
de projets collaboratifs de R&D, nous
travaillons sur de nouveaux développements
portant notamment sur l'amélioration
des critères de rupture ; c'est-à-dire
à quel moment une pièce composite va se
détruire lorsqu’elle est soumise à une sollicitation.
Les applications concernent par
exemple les longerons, pièce chargée d'absorber
les chocs en cas de crash.
DR
Vers quel avenir se tournent les
matériaux composites ?
L’aéronautique a une grande expérience
de ces matériaux, ce qui n'est pas le cas
de l'automobile. Le problème, c'est que les
industriels de l’automobile ne peuvent pas
se contenter de débaucher des ingénieurs
chez Airbus et Boeing. Ainsi l'automobile
présente encore quelques difficultés dans
la mesure où ces expériences ne peuvent
pas être directement transposées à ce
secteur du fait de ses grandes différences
avec l'aéronautique : les volumes et les
cadences de production sont bien plus
élevés et les contraintes liées au recyclage
des matériaux sont plus fortes. De ce fait,
les constructeurs recourent aux résines
thermoplastiques. Or l'industrie a moins
d'expérience dans ce domaine. Comme on
connait moins ces résines, les solutions de
modélisation doivent s'adapter. L'objectif
de nos travaux consiste à obtenir un niveau
élevé de prédiction des performances
thermoplastiques et équivalent à celle
exercée sur les thermodurcissables.
Par ailleurs, les constructeurs automobiles
vont de plus en plus utiliser ces matériaux
composites dans les véhicules électriques
et hybrides. Mais ces voitures aux énergies
alternatives vont présenter de nouvelles
problématiques ; désormais, il est possible
de repenser totalement l’architecture d’un
véhicule au moment de sa conception. Par
ailleurs, si on s’affranchit de l’espace occupé
par un ensemble moteur thermique + boîte
de vitesse classique à l’avant du véhicule,
on peut complètement repenser les formes
et les usages d’une partie du véhicule. C’est
une question d’architecture. Les moteurs
électrique peuvent etre localisés dans les
roues – comme les solutions Michelin existantes
– et les batteries pourraient etre
fixées sous les sièges et/ou dans ce qui
constituait le tunnel de transmission – à
l'image de la solution conçue pour la
Chevrolet Volt ●
Propos recueillis par Olivier Guillon
ESI lance deux nouvelles solutions
de simulation des pièces composites
PAM-Form
Développée grâce à de nombreux partenariats industriels dans les secteurs automobile, aérospatial
et défense, PAM-Form est une solution de fabrication virtuelle pour les procédés de formage
non-métalliques. Celle-ci fournit une prédiction réaliste des procédés de formage et préformage
des composites stratifiés, ce qui permet aux ingénieurs de sélectionner les matériaux
les plus adéquats, les modèles d’outillage les plus appropriés et les paramètres les plus précis.
PAM-Form permet aux ingénieurs de prédire les défauts de fabrication – dont les plissements,
les zones de brillance excessive, pontage ou manque d’uniformité du flux de résine à
travers l’épaisseur – et de les corriger en modifiant les paramètres ou l’outillage. PAM- Form
peut être utilisé pour de nombreux procédés de fabrication des matériaux composites : emboutissage,
formage sous vessie, drapage manuel ou encore formage sur coussin élastomère.
PAM-RTM
PAM-RTM est un outil qui permet de simuler des procédés d’infusion ou d’injection de résine
pour la fabrication des composites, avec ou sans inserts. Il fournit des prédictions pour la fabrication
de pièces composites particulièrement épaisses, complexes, ou de grandes dimensions
comme celles utilisées dans les industries éolienne, aéronautique ou automobile. Le système
simule de nombreux procédés de fabrication utilisant le moulage liquide de composites : moulage
par transfert de résine (RTM), moulage par transfert de résine sous vide (VARTM), moulage
par infusion sous vide (VARI), moulage par transfert de résine par compression éventuellement
articulée (CRTM et A-CRTM). Nouveauté dans la version 2012 : un solveur plus puissant
peut désormais gérer l’analyse thermique du préchauffage, le remplissage non-isotherme, et
la cuisson de manière encore plus précise. De plus, grâce à la collaboration d'ESI avec l’université
de Nottingham au Royaume-Uni, une base de données des perméabilités (relative à un
grand nombre de textiles) est maintenant disponible pour les clients de PAM-RTM et sera enrichie
à l’avenir.
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 4

Quoi de neuf
sur le marché des composites ?
Le Cetim
de nouveau accrédité
Nadcap
L'institut technologique de mécanique
vient de renouveler son accréditation
Nadcap à la suite d'un audit effectué en
décembre 2011. Cette accréditation
complète celle déjà obtenue pour les
essais concernant les matériaux métalliques.
Les industriels pourront désormais
solliciter le centre technique pour trois
nouveaux essais : les essais de cisaillement,
l’analyse enthalpique différentielle
et l’analyse spectrophotométrique infrarouge
à transformée de Fourier.
Ce renouvellement d’accréditation Nadcap
(National Aerospace and Defense Contractors
Accreditation Program) qui concerne les
laboratoires d’essais à Nantes, est une
reconnaissance importante pour le secteur
aéronautique. Le Cetim est ainsi accrédité
en tant que laboratoire d’essais mécaniques
et physicochimiques pour les matériaux
composites. La demande en essais
est en effet croissante : les composites
prennent de plus en plus d’importance
dans la construction aéronautique ; ils
contribuent à l’allègement des structures
et permettent ainsi une plus grande efficacité
énergétique et une réduction des
émissions polluantes.
Des technologies
pour concevoir
des avions plus légers
Spécialiste de la production de polyaryléthercétone
(Paek) hautes performances et
fournisseur-clé de thermoplastiques pour
l'industrie des matériaux composites,
Victrex Polymer Solutions présentera au
salon JEC Composites ses dernières
nouveautés en matière de produits et de
technologies. Pour rappel, Victrex est
spécialisé dans les polyaryléthercétones
qu'il commercialise à travers une gamme
de matériaux polymères appelée Victrex
Peek et utilisée en remplacement des
métaux dans l'industrie aéronautique,
automobile et autres secteurs de pointe.
Objectif : améliorer les performances des
applications et réduire les coûts tout en
répondant aux normes strictes de sécurité
et de protection de l'environnement.
Pour ce faire, Victrex a mis au point des
solutions d’allègement destinées à concevoir
des appareils légers et économes en
carburant tout en abaissant les coûts
globaux de fabrication. Parmi ces polymères,
les films Aptiv sont utilisés dans de
nombreuses applications pour réduire le
poids et améliorer les performances ; ces
films existent dans une large gamme
d'épaisseurs et de largeurs et possèdent
une faible perméabilité, absorbent peu
l'humidité et offrent d'excellentes propriétés
de tenue au feu tout en émettant peu
de fumées et de gaz toxiques. Plusieurs
produits laminés à base de films APTIV
sont conformes aux exigences formulées
par la FAA (Federal Aviation Administration)
pour les essais par panneau radiant et les
systèmes spéciaux de barrière anti-feu.
Enfin, Victrex présentera des tubes à parois
minces baptisés Victrex Pipes et extrudés
en polymère Victrex Peek.
Création
d'une co-entreprise
pour anticiper la demande
croissante de CMC
Nippon Carbon Company, Ltd., GE et Safran
viennent de créer une co-entreprise pour la
fabrication et la vente de fibre de carbure
de silicium (SiC) appelée Nicalon ; ce matériau
est essentiel à la prochaine génération
de composants pour les futurs moteurs
d’avions à haute performance de CFM. Le
siège de la nouvelle co-entreprise, NGS
Advanced Fibers, sera situé à Chuo-ku
(Tokyo) et ses installations se trouveront à
Toyama-shi (Toymama) au Japon. Nippon
Carbon Company possèdera 50 % de la
nouvelle co-entreprise, tandis que GE et
Safran en détiendront 25 % chacune. « La
demande de composants pour mo teurs
d’avions devrait décupler d’ici à dix ans. En
créant cette co-entreprise, notre objectif est
de répondre à cette croissance sur le
marché des matériaux de pointe », explique
Shigeo Tajima, président de Nippon Carbon.
Les trois sociétés prévoient que la de mande
en CMC (composites à matrices céramiques)
décuple au cours de la prochaine
décennie. Le moteur Leap est le dernier
moteur en cours de développement pour
CFM International, co-entreprise appartenant
à parts égales à GE et Snecma (groupe
Safran), pour la prochaine génération des
court-moyen courriers, notamment le
Comac C919, l’Airbus A320neo et le
Boeing 737 MAX. Les composants du
moteur Leap intégreront des CMC ; la
demande est d’ailleurs montée en flèche
pour atteindre 3 300 moteurs Leap pour
les trois programmes concernés. GE et
Safran continuent leurs recherches sur les
CMC pour trouver d’autres applications
pour les moteurs ●
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 5

Solutions
Tour d’horizon des technologies
d’ingénierie pour bancs d’essais
DR
Les bancs d’essais ont recours à des solutions et des technologies de
plus en plus avancées en matière d’ingénierie. Pour entamer ce dossier,
la rédaction d’Essais & Simulations a sélectionné pour vous quelques
systèmes et des mises en applications au sein de laboratoires de tests
et d’essais industriels.
Implantée à Marignier (Haute Savoie), au
coeur de la vallée de l’Arve, R-Tech a
installé un système de contrôle de conformité
des panneaux de portes de voiture
de la Peugeot 508. Ces panneaux de
portes sont fabriqués sur des lignes semiautomatiques.
Pour une voiture donnée,
trois opérateurs sont affectés sur quatre
lignes différentes. Ils assemblent des
éléments qui seront ensuite soudés. Les
quatre portes avant et arrière sont ainsi
assemblées selon vingt-qautre options
différentes. Les éléments montés sont les
poignées, médaillons, les boutons lèvevitre,
les mousses de haut-parleur, les
tissus, les TEP ou encore les cuirs, le tout
étant recouvert par un film plastique de
protection. Il ne manque alors que l’éclairage
de seuil et le câblage.
Un contrôle de conformité en ligne est
nécessaire, notamment en raison de l’in-
tervention humaine. Le système de vision
s’impose pour des raisons de coûts et de
qualité, mais il est très complexe à mettre
en œuvre. Outre la présence ou l’absence
des différents éléments, il faut avant tout
avoir suffisamment de résolution pour
distinguer les différents revêtements. La
nuance la plus fine étant entre le TEP (faux
cuir) et le cuir naturel. Il faut aussi distinguer
les couleurs et les trames. Face à une
distinction aussi fine, les concurrents de
la société R-Tech ont tous proposé des
offres plus coûteuses s’appuyant sur un
nombre de caméras plus important, soit
trois de chaque côté. « Nous pensions que
nous pouvions nous engager sur le résultat
en intégrant une unique caméra sur
chaque face, explique Nicolas Galmiche,
directeur de R-Tech. Avec Keyence, nous
bénéficions d’une solution unique sur le
marché en termes de résolution et de
vitesse de traitement».
Ce système, c’est la série CV-5000
Edition 2. Dotée d’une résolution de
5 millions de pixels (2 432 x 2050 pixel -
traitement en 61 ms), elle est commandée
par un moteur de traitement d’images
couleur grande vitesse et d’une unité
centrale RISC à grande vitesse tous deux
associés à deux processeurs DSP spécifiques
au traitement des images. La
présence de jours techniques dans la face
de porte ainsi que la présence d’une LED
étaient aussi des points délicats. Pour faciliter
cette détection, R-Tech a conçu un
éclairage spécifique. Les deux faces sont
éclairées successivement, ce qui permet
de détecter les jours plus facilement. Les
images sont ensuite filtrées pour apparaître
en noir et blanc. Enfin, l’éclairage est
éteint, ainsi la LED est facilement isolée.
La détection est ainsi infaillible.
Une table vibrante
hydraulique pour
augmenter le réalisme
des essais automobiles
Moog, un des principaux constructeurs de
produits et de systèmes à hautes performances
pour les essais automobiles et
aéronautiques, a conçu et fabriqué une
table vibrante hydraulique (« Hydraulic
Simulation Table » ou HST) à partir de sa
toute dernière gamme de vérins hydrauliques
dédiés aux bancs d’essais. Cette
table offre davantage de possibilités qu’un
système orthogonal classique, à savoir une
table mue par des vérins montés sur sa
base et sur ses côtés. La table vibrante de
Moog se présente sous la forme d’un hexapode
composé de deux châssis superposés
en forme de triangle équilatéral et
décalés de 30 degrés. Chaque sommet du
triangle supérieur est relié aux deux
sommets de l’autre triangle situés immédiatement
sous lui, par l’intermédiaire de
vérins Moog à paliers hydrostatiques.
La table vibrante Moog permet d’exciter
une charge inférieure à 680 kg (1,500 lbs)
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 6

DR
jusqu’à une fréquence de 100 Hz. À l’aide
de cette table vibrante de pointe, les constructeurs
automobiles et les laboratoires
d’essais indépendants peuvent reproduire
les conditions réelles de sollicitation de
composants automobiles comme les essieux,
les moteurs, les ensembles de structure ou
d’habillage, les sièges, les ensembles de
colonne de direction, les systèmes de refroidissement,
les cabines de tracteur ou de
camion, ainsi que les systèmes de traitement
des gaz d’échappement (« After
Treatment Systems » ou ATS) pour les
applications lourdes au diesel.
Steve Panter, responsable d’exploitation
du laboratoire d’essais automobiles Exova,
a fait l’acquisition de la HST de Moog en
2011. D’après lui, « lorsqu’une société
procède à une analyse d’essai, elle constate
que beaucoup de dommages se
produisent dans la plage des 50 à 80 Hz.
Avec une table de moindre performance,
les résultats sont souvent limités aux
40 Hz, ce qui fait que tout phénomène
endommageant au-delà de ce point passe
inaperçu. La HST de Moog permet d’inclure
ces événements dans le champ d’application
des essais, ce qui élargit la
pertinence de l’essai. »
Une plateforme
de vérification
pour accélérer
le déploiement
de produits numériques
Cadence Design Systems, leader mondial
dans la conception électronique, a an -
noncé que Panasonic Corporation a mis
DR
en œuvre la plateforme de vérification
Cadence Palladium XP. Celle-ci poursuit le
développement de Cadence et vise à accélérer
la conception de la prochaine génération
de produits grand public numériques
tels que les téléviseurs 3D ou encore les
enregistreurs vidéo. Le Palladium XP
rassemble les possibilités de simulation,
d’accélération et d’émulation dans un seul
environnement. Il permet de vérifier des
systèmes matériel et logiciel. En conséquence,
des clients tels que Panasonic
sont en mesure de vérifier leurs circuits
SOC complexes et de lancer des produits
grand public de qualité supérieure.
Les produits grand public numériques
comme les téléviseurs 3D doivent prendre
en charge simultanément des caractéristiques
avancées telles que l’encodage et
l’affichage multi-canal, la lecture audio en
continu et l’accès à Internet. En outre,
certaines fonctions nécessitent une exécution
logicielle avec intégration étroite entre
le matériel et le logiciel.
Grâce au Palladium XP, Panasonic a été
en mesure d’appliquer des cas de figure
réels afin de tester des fonctions com -
plexes et de vérifier l’intégration matériel/logiciel.
En particulier, la société a pu
brancher un équipement test comprenant
un téléviseur et connecté au système
Palladium XP afin de tester les fonctions
graphiques au niveau de l’application. La
capacité de vérifier ses solutions au niveau
du système donne à Panasonic la certitude
qu’elle peut fournir des solutions de
produits numériques à la pointe de l’industrie,
dans un délai très serré de mise
sur le marché.
Parker
facilite les applications
exigeantes des bancs
de tests
Le leader mondial des technologies et
systèmes de contrôle de mouvement a
présenté sa nouvelle gamme de moteur
synchrone haute vitesse. Ces moteurs de
la série MGV sont des solutions d’entraînement
direct et spécialement conçues
pour les applications nécessitant des vitesses
de rotation élevées et des inerties
faibles. Les MGV sont des servomoteurs
synchrones à aimants permanents intégrés
dans une carcasse refroidie par eau
ce qui permet un fonctionnement silencieux
et une grande compacité. De nombreux
bobinages sont disponibles en
standard permettant d’obtenir les caractéristiques
de couple et de vitesse souhaitées
pour des puissances allant jusqu’à
230 kW.
Ces appareils sont utilisés dans le domaine
des bancs d’essais de caractérisation, de
contrôle ou d’endurance de composants
automobiles ou aéronautiques (démarreurs,
différentiels, pompes, alternateurs,
boites de vitesses…). L’inertie très faible
du moteur est en rapport avec les inerties
des éléments à tester (pas de compensation
d’inertie). Grâce à la possibilité de
générer des cycles de fonctionnement à
réponse rapide, les moteurs MGV répondent
à différents besoins de simulation :
simulation de vitesses en cycle urbain ou
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DR
courses automobile, simulation d’acyclisme
de vitesse d’un moteur à explosion, etc.
Associés aux variateurs Parker, la configuration
AFE réduit les harmoniques
suivant la norme IEEE519 ( THD < 3%) et
permet une régénération d’énergie vers le
réseau par un courant quasi-sinusoïdal.
De plus, les moteurs MGV exploitent le
principe de défluxage, permettant d’obtenir
à la fois un couple élevé à basse
vitesse et un fonctionnement à puissance
constante à partir d’une vitesse de base
donnée. Ceci évite un « surdimensionnement
» du variateur. En fonction des vitesses
maximales, des charges et de la
durée de vie demandées, les moteurs de
la série MGV peuvent être équipés de
roulements à billes acier, billes céramiques
(hybride), ou céramique avec acier
haute résistance (X life) pour atteindre des
vitesses plus importantes.
et à son usine de fabrication. Ce site –
BMW Rosslyn – est implanté à Pretoria,
en Afrique du Sud.
Le géant de la construction automobile a
équipé le service du contrôle de la qualité
de son site de production de la BMW série
3 d’un système de mesure par palpage
sans bras Handyprobe. C’est à Wenzel
Metromec, une entreprise suisse connue
pour ses logiciels d’inspection, qu’est
revenue la tâche de développer une interface
entre le Handyprobe et son logiciel
d’inspection Metrosoft CM. En utilisant
cette nouvelle passerelle, BMW a été en
mesure de conserver ses programmes
d’inspection Metrosoft CM existants et de
continuer d’en utiliser les fonctionnalités
d’inspection tout en améliorant ses processus
grâce à la technologie TRUaccuracyMC
de Creaform qui produit des résultats quels
que soient les conditions de l’environnement
ou le niveau de vibrations.
« Un argument important qui a fait pencher
la balance en notre faveur, c’est le fait que
BMW avait la possibilité de tirer avantage
de l’exactitude accrue, du processus de
mesure rapide et de la fonction d’alignement
automatique du Handyprobe sans
avoir à former l’ensemble de son personnel
sur l’utilisation d’un nouveau logiciel », a
précisé Jean-François Larue, directeur de
produit Handyprobe. Marcel Lenherr, directeur
général de Metromec, a quant à lui
indiqué que « Metrosoft CM est un logiciel
de métrologie très perfectionné, qui offre un
large éventail de fonctionnalités avancées.
Pour un constructeur automobile comme
BMW, il est crucial de pouvoir utiliser différentes
marques et types d’appareils de
mesure avec le logiciel. C’est pourquoi la
CMM portable Handyprobe de Creaform s’intègre
si bien à la gamme de technologies
supportées par Metrosoft CM. »
Olivier Guillon
BMW intègre un système
de palpage sans bras
dans une de ses usines
BMW a fait appel à la société canadienne
Creaform (spécialisée dans les technologies
de mesure optique portable 3D) pour
intégrer un système de palpage portable
et sans bras Handyprobe à son processus
DR
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 8

Éoliennes
Mise en service du banc d’essai
« Astraios » pour les roulements
de grande dimension
DR
Après moins de deux années de conception et de réalisation, le groupe
Schaeffler a mis en service sur le site de Schweinfurt à la fin novembre
dernier le plus grand banc d’essai pour les roulements de grande dimension,
mais aussi l’un des plus performants. Sur cette installation, des roulements
d’un poids allant jusqu’à 15 tonnes et d’un diamètre extérieur
maximal de 3,5 mètres (tels que ceux utilisés dans les éoliennes) peuvent
être testés à l’aide d’un vaste programme de simulation dans des conditions
proches de la réalité.
Avec un coût de l’ordre de sept millions
d’euros, le banc d’essai mis au point par
Schaeffler pour les roulements de grande
dimension se révèle être un investissement
déterminant pour la poursuite du
développement des énergies renouvelables
et pour le centre de développement
de Schweinfurt. En premier lieu, le nouveau
banc d’essai va être utilisé pour tester les
roulements de rotor des éoliennes de la
classe des multi-mégawatts et devrait
déboucher sur une meilleure compréhension
du système complet, des facteurs d’in-
fluence et de leur interaction au niveau de
la chaîne cinématique des éoliennes. Les
roulements qui en résulteront, se caractériseront
par un frottement moindre et un
dimensionnement plus fiable.
Parallèlement, les essais vont donner
des indications et des recommandations
pour le fonctionnement et la maintenance
de l’installation ainsi que pour une
construction adjacente optimale. Le banc
d’essai a pour nom « Astraios », un titan de
la mythologie grecque et père des quatre
dieux des vents.
Se préparer
aux opportunités liées
au bouleversement
des énergies
Pour Maria-Elisabeth Schaeffler, propriétaire
du groupe Schaeffler, ce banc d’essai
est déterminant pour les grandes tâches
à venir de même que pour façonner les
valeurs de l’entreprise telles que « la capacité
d’innovation et l’esprit de pionnier, de
productivité, de respect de la qualité et
la fidélité au site ».
Dans son allocution de bienvenue, Maria-
Elisabeth Schaeffler a mis en avant les
opportunités créées par les bouleversements
énergétiques pour la construction
de machines et d’installations. « Le banc
d’essai pour les roulements de grande
dimension est pour Schaeffler un pas
déterminant pour continuer à renforcer
notre stratégie de croissance dans le
domaine des énergies renouvelables »,
a-t-elle expliqué.
De son côté, le Dr. Anja Weisgerber, notamment
membre du comité de l’environnement
au sein du parlement européen, a
souligné la position technologique de
pointe de Schaeffler dans l’éolien et ajouté
que la mission principale des politiciens
est de promouvoir la recherche et le développement
des énergies renouvelables et
des technologies de stockage, ainsi que
l’expansion du réseau d’infrastructures,
même au-delà des frontières nationales.
L’entreprise planifie, construit, finance et
exploite des éoliennes et a érigé près d’un
millier éoliennes onshore.
Le domaine offshore dans la mer du Nord
(coté Allemagne) représente le plus grand
potentiel de croissance. « Cette technologie
nécessite tout particulièrement une
fiabilité technique absolue ».
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 9

Chacun dispose d’un potentiel de charge
de 1.5 méganewton pour la simulation de
la charge axiale statique ainsi que des
moments dynamiques dus à l’inclinaison
et à la giration.
Cette inclinaison et cette giration sont
comparables à une tête que l’on lève ou
baisse en même temps qu’elle tourne.
Des sollicitations
complexes
pour les éoliennes
DR
Jürgen M. Geißinger, président du comité
directeur de Schaeffler AG, voit dans cette
opération l’opportunité pour l’entreprise
de se préparer aux exigences globales des
énergies renouvelables grâce à ses pro -
duits et à un positionnement désormais
orienté vers les marchés émergeants.
« Parallèlement à l’énergie éolienne, l’éner -
gie solaire ainsi que les énergies marémotrices
et houlomotrices gagnent en
importance. Nos solutions contribuent
fortement à la rentabilité et à la fiabilité
de ces nouvelles technologies », expliquait
le Dr. Geißinger.
Un principe de
fonctionnement appliqué à
des roulements de grande
dimension
Le banc d’essai simule, au plus près de la
réalité, les charges statiques et dynamiques
ainsi que les moments qui s’exercent
sur les roulements du rotor et sur les
couronnes d’orientation. Toutes les
conceptions de roulements de rotor pour
éoliennes d’une puissance allant jusqu’à
six mégawatts peuvent ainsi être testées.
Les analyses fonctionnelles fournissent
des renseignements sur la cinématique du
roulement, sa température et son comportement
au frottement, sur les contraintes
et les déformations. Les données nécessaires
à cette analyse sont recueillies au
travers de plus de 300 capteurs fixés sur
et à l’intérieur des roulements. Le composant
le plus important du banc est le
châssis reprenant les charges. Quatre
vérins hydrauliques asservis radiaux et
quatre axiaux y sont fixés. Ils génèrent les
charges et moments réels qui s’exercent
sur une éolienne. Les vérins radiaux simulent
la masse d’un moyeu de rotor avec
ses pales; les vérins axiaux génèrent les
charges dues au vent.
Dans les grandes installations, le rotor
et le moyeu peuvent peser plus de
100 tonnes. Cette masse s’exerce sur le
roulement et génère une charge radiale
statique ainsi que les couples de basculement
statiques. Les quatre vérins radiaux
sont dimensionnés en conséquence.
Chaque vérin peut exercer une charge
maximale d’un méga newton correspondant
à une masse de 100 tonnes. Les
vérins axiaux sont encore plus puissants.
Par l’intermédiaire de la chaîne cinématique
et de ses trains planétaires, diverses
vitesses de vent peuvent être simulées.
Les vitesses typiques se situent entre
quatre et vingt tours par minute. Néanmoins,
des vitesses nettement plus
élevées sont possibles. Le châssis support
représente la liaison avec la gondole de
l’éolienne. Il est bien connu que le vent est
rarement constant en intensité et en direction.
Il agit avec une intensité variable et
à divers endroits de l’éolienne. S’il agit
en haut ou en bas des pales du rotor, il
provoque un moment dynamique de
basculement. Si le vent tourne ou souffle
plus fort par le coté, apparait en plus un
moment dynamique de giration.
Les éoliennes sont soumises à des sollicitations
particulièrement complexes du
fait de conditions de vent qui varient constamment.
Une tâche herculéenne non
seulement pour le banc d’essai et les huit
vérins qui simulent en interaction toutes
les charges et moments réels, mais également
pour Sara qui assure l’asservis -
sement automatique des nombreux
paramètres de mesure, de régulation et
de pilotage. Sara signifie « Schaeffler Automation
System for Research & Development
Applications » et détermine les
valeurs de consigne en fonction des
charges dues au vent, asservit les servocommandes
à dynamique élevée des
vérins, pilote et régule toutes les unités,
veille à la mesure et à l’enregistrement de
toutes les données. Ce système capable
de recueillir les mesures télémétriques
provenant du roulement, visualise toutes
les valeurs recommandées, effectives et
limites, exploite les valeurs mesurées et
établit le procès verbal ●
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La Vie de l’ASTE et du GAMAC
Compte rendu de la troisième
journée thématique organisée
par l’ASTE au CEA-CESTA
Le mercredi 07 mars 2011, le CEA-Cesta implanté au Barp en Aquitaine
a accueilli l’ASTE pour sa troisième journée thématique 2011 consacrée
à la durée de vie des matériels.
Après une présentation des activités du
CEA- Cesta par Jeanne Garat et une
présentation des activités de l'ASTE par
Bernard Colomies (vice-président), Antonio
Cosculluela a fait une présentation sur la
méthodologie utilisée au CEA pour la
garantie par la simulation numérique de
l’intégrité mécanique des structures basée
sur l’exemple des conteneurs.
Dans le cadre de cette démarche les
essais sont moins nombreux mais mieux
instrumentés et permettent de valider
partiellement les modèles numériques
utilisés pour prévoir le comportement des
matériaux et structures.
Ensuite Lambert Pierrat (LJ-Consulting),
fort de ces nombreuses années d’expérience
dans le domaine nous a présenté
une vision très complète de l’utilisation
des modèles physiques de dégradation qui
conduisent à l’estimation probabiliste de
la durée de vie sur les composants électroniques.
Cette synthèse, très difficile et courageuse
à faire en ½ heure a suscité de nombreux
échanges fort intéressants.
Après une courte pause, Guillaume Huchet
et Fabien Pilon (CEA LR) ont présenté la
démarche visant à établir des programmes
de vieillissement en environnement sur les
matériaux utilisés par le CEA. Cette dé -
marche permet d’établir des modèles de
prévision de durée de vie en fonction du
profil de vie.
Le dernier exposé technique, réalisé par
Alexis Repellin (EADS-Astrium), concerne
une application industrielle de la détermination
de la tolérance au dommage sur une
structure du lanceur en composite. Cet
exposé présente aussi la réalisation d’essai
sur échelle réduite et la qualification par
calcul de l’équipement à l’échelle 1.
Ensuite, Jean Lajzerrowicz a réussi à nous
présenter de façon synthétique (15 min)
et imagée, l’objectif et le principe de fonctionnement
du Laser Méga Joules.
La cinquantaine de participants a ensuite
partagé un déjeuner propice aux échanges
et prises de contacts avant de visiter les
installations du CEA. Le directeur du CEA,
Jean-Pierre Giannini, nous a fait l’honneur
de partager le repas et nous l’avons
remercié de l’accueil et de l’organisation
qui a contribué à la réussite totale de
cette journée.
Un groupe a visité les moyens d’essais
dédiés à simuler l’environnement normal
(grande centrifugeuse, moyens thermiques,
moyens mécaniques) et un autre
groupe a visité les moyens disposés sur le
Terrain d’Expérimentations Extérieur du
CEA (TEE) de Lugos, dédiés à simuler l’environnement
accidentel (canon, tours de
chutes, moyen d’incendie..). Comme le
soulignait un participant : “il faut voir cela
au moins une fois dans sa vie...”.
Après un rapide débriefing, les visiteurs
sont partis satisfaits ainsi que l’a démontré
l’enquête de satisfaction ●
DR
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 1

Formations professionnelles 2012
Modules de formation
« intra-entreprise »
• Les modules de formation qui ne comportent
pas de section « travaux pratiques » peuvent
être organisés au sein de votre entreprise, à
partir de six personnes par session,
• Les modules comportant des travaux pratiques
pourront, le cas échant, être proposés en
version « intra-entreprise » mais devront obligatoirement
être adaptés aux moyens d’essais
disponibles dans votre entreprise,
• Vous pourrez mieux cibler la formation de vos
personnels en demandant à l’intervenant ASTE
de mieux la centrer sur vos besoins spécifiques,
• Vous économiserez le temps de voyage, les
frais de voyage, d’hébergement et de repas
(hors session) que vos personnels exposeraient
dans le cadre d’une formation classique.
Un nouveau thème Mesure en 2012
Un nouveau thème « Mesure » est proposé en 2012.
Ce thème intègre 3 modules dont un nouveau sur
les bonnes pratiques de la mesure :
• Collage des jauges, analyse des résultats et de
leur qualité
• Concevoir, réaliser, exploiter une campagne de
mesures
• Bonne pratique des mesures
Objectifs de la formation ASTE
Par son approche originale centrée sur les « essais,
les mesures et la simulation des environnements
rencontrés par vos produits au cours de leur cycle
de vie », la formation ASTE vous permet d’optimiser
vos processus de mise en œuvre de produits, donc
le binôme « Coût/Qualité ».
Selon le module choisi, la formation ASTE s’adresse
à vos expérimentateurs, techniciens, ingénieurs et
scientifiques impliqués dans les métiers suivants :
• Spécifications et conception de produits, bureaux
d’études, recherche et développement,
• Technologie et matériaux, achats, contrôles,
mesures et métrologie, production,
• Modélisation et simulation d’essais, conduite
des essais de validation, essais SAV,
• Qualité, assurance-qualité, certification, accréditation,
maîtrise des risques,
• Ingénieurs-conseils, expertises techniques.
Elle intègre les dernières techniques d’essais, de
mesures, de modélisation et de simulation d’essais
d’environnements disponibles sur le marché
et utilisées par les experts qui animent nos modules
de formation. Notre indépendance vis-à- vis des
fournisseurs et la mise à niveau des connaissances
au cours de nos stages sont les garants du meilleur
choix possible pour répondre à vos besoins spécifiques
de formation.
Contact
ASTE
9-11, rue Benoît Malon – 92150 Suresnes – Tél. : 01 42 66 58 29 – Fax : 01 42 66 12 06 – info@aste.asso.fr – www.aste.asso.fr
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Entretien
Daniel Goulet, responsable de la stratégie
de test chez Thales
Spécialiste des essais aggravés, Daniel Goulet a coordonné pour les lecteurs
du magazine Essais & Simulations un dossier particulièrement riche et
complet sur une technique efficace mais pas toujours bien comprise des
industriels. Voici quelques éléments de réponse aux interrogations des
lecteurs, notamment sur l’intérêt de ce type d’essais et son avenir dans
le paysage industriel.
Curriculum vitae
Essais & Simulations : Daniel Goulet,
qui êtes-vous et quel est votre parcours ?
Daniel Goulet : Avant tout, je suis un
électronicien passionné à la fois par la
technique et l’électronique.
Une fois mon diplôme d’ingénieur Électronique
en poche, j’ai intégré une PME
spécialisée dans l’étude et la conception
de matériel de radio-communication. Plus
concrètement, j’ai participé à la migration
de ces technologies au sein des bateaux
de plaisance qui, dès lors, n’avaient plus
besoin de passer par un standardiste pour
être mis en contact avec l’extérieur. Grâce
à cette technologie de radio-communication,
les marins et les particuliers à bord
d’un bateau de plaisance pouvaient
appeler quelqu’un directement. J’ai ensuite
rejoint Thomson, toujours dans ce même
domaine mais plus précisément dans la
fabrication d’émetteurs et de récepteurs.
Puis Thomson est devenu Thales ; je suis
toujours resté fidèle à l’entreprise en
oscillant entre la conception et la production
de produits. De même, ces métiers
pouvaient concer ner tantôt le civil, tantôt
le militaire. J’ai donc au cours de ma
carrière acquis de nombreuses qualifications,
tant en termes de taille que de
nature de solutions, me donnant ainsi une
vision de toutes les facettes du métier en
fonctionnel et en opérationnel. À ce titre,
j’ai œuvré quelques temps comme directeur
industriel d’un des centres de production
Thales. C’est en 2002 que l’on m’a
demandé de travailler sur la maturité des
produits et c’est ce qui m’a fait découvrir
les essais aggravés.
De quoi s’agit-il exactement ?
Les essais aggravés se définissent
comme une technique qui aide à attein -
dre un niveau de fiabilité opérationnelle
dès la conception du pro duit ; en d’autres
termes, faire en sorte que dès sa
livraison, le produit soit irréprochable.
Auparavant, au moment de sa sortie, un
produit pouvait présenter des problèmes,
des petits défauts, certes mineurs mais
qui nécessitaient des modifications à effectuer
durant la phase de convergence
destinée à réparer les erreurs constatées.
Désormais, c’est en conception que l’on
prend en compte ces erreurs et qu’on les
corrige de manière à sortir sur le marché
un produit sans aucun défaut.
Cette technique est récente en Europe
mais pas aux États-Unis ; celle-ci a bien
percé notamment dans l’informatique :
on se souvient par exemple de l’expérience
de HP au sujet d’une imprimante
qui, la veille de son lancement en Europe,
s’était révélée imparfaite. Mais, pour la
France, la méthode s’est surtout illustrée
au départ dans l’industrie aéronautique ;
c’est aux États-Unis cependant que ce
concept et les premiers outils sont nés et
se sont développés dans les années 90
en raison du fait que de nombreuses
entreprises sous-traitantes et des fournisseurs
américains travaillaient pour les
deux grands donneurs d’ordres, à savoir
Airbus et Boeing.
Nous avons dû, à notre tour, adopter des
techniques de maturité de produits parmi
lesquelles les essais aggravés.
DR
Daniel Goulet
58 ans
Responsable "Stratégie de Test" et
"Maturité Produits" pour la Division
Aérospace de Thales
Diplôme d'ingénieur électronique
en 1976
Parcours professionnel :
Concepteur de matériel de radio
communication 1979-80
Entre chez Thomson Cholet 1980 :
divers postes en tant qu'ingénieur
conception, responsable service test
automatique, responsable service
essais et responsable service conception
matériel Guerre électronique
jusqu'en 1992
Fonctions corporates chez Thomson
1992-95
Responsable industriel sur divers sites
de Thomson 1995-99
Directeur industriel chez Sextant
Vendome 1999
Fonction Corparate « Politique de test
et maturité produits »
Contribution aux publications
suivantes :
BNAE : mise en œuvre des essais
aggravés
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 3

En quoi consiste cette technique et
comment l’avez-vous mise en place ?
Au début, et moi le premier, nous étions
particulièrement sceptiques sur cette
approche. La raison de notre réticence
trouve ses origines dans notre culture européenne
qui a souvent pour défaut de
vouloir tout expliquer et de remettre en
question toute décision innovante.
Il nous a fallu du temps pour bien com -
prendre l’intérêt et la philosophie des
essais aggravés. Mais les résultats des
essais effectués sur des pilotes nous ont
convaincus. Maintenant, je recommande
vivement cet outil à condition de savoir
bien l’utiliser ; c’est-à-dire qu’il faut pratiquer
ce type d’essais en ayant pleinement
conscience qu’il est destiné à mettre en
évidence les faiblesses d’un produit. Or
bon nombre d’industriels ont considéré
que les essais aggravés (déjà très coûteux)
ne leur ont servi à rien dans la mesure où
ils n’ont pas accepté de voir remise en
cause leur solution ou leur technologie,
souvent le fruit de plusieurs années de
recherche. Or c’est précisément à ça qu’ils
servent : être capable de déceler les
faiblesses d‘un produit en le menant à
bout, en connaître ses limites même si
celles-ci dépassent les spécifications
vendues. Le but ici n’est pas de vérifier
que le produit « tient » ses spécifications,
mais de voir s’il n’y a pas quelque chose
(une faiblesse) qui pourrait faire qu’il ne
les tienne plus à un moment donné. Par
exemple ; un appareil-photo numérique ne
doit pas être utilisé dans des températures
négatives. Pourtant, en réalité, personne
n’aimerait voir son appareil tomber en
panne dès que le thermomètre affiche zéro
degré. Les essais aggravés servent donc
à mettre en avant les faiblesses lors de
la conception, pour en avoir connaissance
au lieu de les découvrir par la suite et
décider si nécessaire de les corriger, mais
aussi, lors de la phase de production pour
trouver les défauts de jeunesse et les
éliminer. Dans ce cas, il s’agit d’un « Super
déverminage ».
Aujourd’hui, quelles sont les pers -
pectives de ce marché ?
Les essais aggravés ont conquis une partie
du marché et continuent de séduire de
plus en plus de secteurs d’activité. Tout
est parti des États-Unis et du secteur aéronautique,
mais les essais aggravés ont
ensuite touché le grand public avec l’informatique
et des sociétés comme Dell,
HP, Cisco ou Apple. Naturellement tout le
secteur Automobile utilise les essais
aggravés, on peut citer Ford et General
Motors par exemple. L’Europe était à la
traîne mais le Vieux Continent s’est
rattrapé dans cette dernière décennie.
D’autres secteurs utilisent désormais cette
technique à commencer par l’horlogerie,
l’électronique et l’électromécanique pour
les moteurs de machines à commande
numérique par exemple. L’Asie est également
devenue un très gros utilisateur des
essais aggravés.
Pour l’heure, en Europe, ce type d’essais
n’en est qu’à sa phase de démarrage car
il n’est pour l’instant utilisé que par des
grands comptes. L’étape 2 sera de les
réaliser au sein des fabricants de sousensembles
et des sous-traitants ; ce sera
d’ailleurs, à mon sens, une exigence croissante
de la part des grands donneurs d’ordres
car ces opérations coûteuses sont
toutefois moins onéreuses si on les
applique plus en amont dans la réalisation
des constituants des produits.
C’est ce que l’on note déjà aux États-Unis
et en Asie, au début, les essais aggravés
étaient mis en oeuvre par les intégrateurs
au niveau final, maintenant, ils sont
réalisés par les équipementiers sur les
sous ensembles.Une autre tendance très
intéressante concerne la production et
nous vient d’Asie. Le terrible séisme qu’a
connu le Japon l’an dernier a vu émerger
de nou velles applications : les essais
aggravés ont en effet permis à de nom -
breuses sociétés et en un temps record
(quelques semaines seulement) de revalider
la fabrication des usines alors
détruites pour produire ailleurs, sur d’autres
sites et ce avec un même niveau
de qualité.
Il faut voir la technique d’essais aggravés
comme un outil permettant de bien
connaitre les limites (faiblesses) d’un
produit. Tout produit a des limites, certains
sont des défauts qu’il convient de corriger,
d’autres sont des limites par exemples
technologiques qu’il faut connaitre pour
pouvoir vivre avec ●
Propos recueillis
par Olivier Guillon
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 4

Dossier
Préface
Les essais aggravés !
Les « essais aggravés » ; cette notion est relativement récente en Europe. Le nom, luimême,
n’est pas très « sexy » et pas assez explicite pour que chacun puisse s’y retrouver
et savoir de quoi il retourne.
Et pourtant :
• Les « essais aggravés » concernent de nombreux secteurs de l’industrie
• Les « essais aggravés » apportent une forte contribution tout au long du cycle de vie
des produits (développement, production, maintenance)
De nouvelles applications ont été imaginées en réponse à des problématiques de transferts
ou à la qualification de sources de production de remplacement suite par exemple
au récent séisme au Japon.
Il demeure beaucoup de confusion autour des « essais aggravés ». Le but de ce numéro
spécial « Essais & Simulations » est de dresser un point complet suivant cet ordre :
• rappel sur ce que sont les « essais aggravés »
• une Étude de cas « Déverminage des alimentations » évaluant les recommandations
IPC 9592A
• application industrielle des essais aggravés à l’électronique médicale
Nous vous souhaitons une bonne lecture et vous invitons à nous rejoindre à l'ASTE
pour partager ces travaux.
Daniel Goulet
DR
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 5

Dossier
Définitions
Les essais aggravés :
Pourquoi, comment ?
Introduction
Pour élaborer ce numéro spécial, j’ai
recherché ce qui avait été publié et ai
redécouvert un article de mai 2002 dans
la revue « Essais Industriels » de l’ASTE :
« essais aggravés : faut il aller au-delà
du réel ? »
À l’époque, cette technique d’essais
aggra vés en était juste à son introduction
en Europe et nous étions nombreux à
nous poser des questions du genre (je
cite des extraits de l’article de 2002) :
« Cela vaut-il vraiment le coup d’amener
mon produit à la rupture dans des conditions
qu’il ne rencontrera jamais au cours
de sa vie ? ». Les réponses restaient assez
évasives et les spécialistes avouaient :
« le sujet est en pleine évolution, on n’a
pas réponse à tout ».
Comment dans ces conditions avoir envie
d’essayer ? Aujourd’hui, nous n’avons
toujours pas « réponse à tout », mais les
presque dix années d’expérience nous ont
fait énormément progresser dans la
compréhension des « essais aggravés ». Ils
ont été et continuent d’être utilisés tous
les jours avec succès dans de nombreux
secteurs. Il est également intéressant de
noter que ceux qui faisaient figure de
précurseurs dans les années 80 ou 90,
les utilisent et les recommandent toujours
aujourd’hui. Preuve que « ça marche »
comme il avait été écrit dans l’article de
mai 2002.
Objectifs
des essais aggravés
Le but ultime est d’améliorer et d’atteindre
plus rapidement la maturité d’un produit
par découverte et correction de ses dé -
fauts. Le terme « défauts » englobe les
défauts (ou faiblesses) de conception et
les défauts de jeunesse. Nous reviendrons
ultérieurement sur ces notions de fai -
blesses et défauts de jeunesse.
Toute conception a ses limites. La pire
situation est de ne pas les connaitre et de
les découvrir au fil du temps chez les
clients.
Le but ici est de découvrir ces faiblesses
au moment de la conception du produit,
de se les expliquer et, si possible, de les
corriger.
Les défauts de jeunesse existent (tout
comme chez l’homme !). Ces défauts ne
sont pas liés à la définition du produit, mais
à sa réalisation. Ils doivent être détectés
et éliminés avant la livraison aux clients.
Définition
des Essais Aggravés
« essais aggravés » est le terme qui a été
choisi en traduction de l’appellation d’origine
US : Highly Accelerated Tests. En fait,
la vraie traduction aurait été : essais hautement
accélérés. Pour simplifier, ils ont été
appelés « essais aggravés ».
Cette traduction approximative n’est pas
sans incidences :
• Le terme « essais aggravés » n’est pas
très flatteur, ni vendeur. Aggraver les
tests n’est pas « joli » et pourquoi un
concepteur qui a déjà du mal à tenir ses
spécifications, accepterait le principe
d’aggraver ses essais ?
• Le vocable « Highly Accelerated Tests »
fait immédiatement penser aux « essais
accélérés » et ajoute à la confusion entre
les essais accélérés et les essais
aggravés. Ces deux catégories d’essais
(accélérés et aggravés) ont des objectifs
clairement différents.
Essais accélérés : Essai visant à prédire le
comportement et/ou la durée de vie d’un
produit dans ses conditions d’utilisation
opérationnelle, en le soumettant à des
contraintes plus sévères que les valeurs
attendues au cours de son profil de vie…
Ces essais font partie des ALT (pour Accelerated
Life Tests)
Essais aggravés : Essai dans lequel le
produit ou certains de ses éléments constitutifs
sont soumis à des contraintes d’environnement
et/ou de fonctionnement
augmentées de façon progressive à des
valeurs bien supérieures aux valeurs spécifiées,
et ce jusqu‘aux limites de fonctionnement
et/ou de destruction du produit
(source BNAe RG 00029).
Pour rajouter un peu plus à cette confusion,
la principale méthodologie d’origine
US mettant en œuvre les Essais Aggravés
s’appelle en réalité HALT pour Highly Accelerated
Life Tests et non pas simplement
HAT pour Highly Accelerated Tests.
Ce « L » pour Life a été introduit par l’inventeur
de la méthodologie, il laisse sousentendre
que ce type d’essais a un lien
avec la durée de vie du produit, alors qu’en
fait, il n’en est rien.
Attention donc
aux interprétations !
Impact des « essais aggravés »
sur la conception
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 6

Dossier
Impact des essais accélérés ALT
Impact des essais aggravés
sur les défauts de jeunesse
Domaines d’application
Lors de l’utilisation de ces méthodologies
aux États-Unis dans les années 80, elles
furent dans un premier temps appliquées
sur des produits aéronautique, automobile
ou informatique.
Par la suite, tous les secteurs de l’électronique
se sont portés candidats (certainement
aussi sous l’impulsion des
donneurs d’ordres et des consultants). On
retrouve des applications en électronique
grand public, en aéronautique, en informatique,
dans l’automobile, le ferroviaire,
le médical, les télécommunications, les
sous ensembles et les composants…
Ces techniques ont également prouvé leur
efficacité sur des matériels électromécaniques
: gyro, moteur, pompes, vannes,
composants automobile, disk drive…
Pourquoi réaliser
des « essais aggravés » ?
La principale utilisation concerne l’amélioration
de la conception des produits.
Les méthodes traditionnelles vérifient que
ce qui a été conçu est conforme aux
exigences.
Les « essais aggravés » vont plus loin en
recherchant la présence de faiblesses qui
pourraient faire que le produit ne tient plus
ses exigences.
Un produit a été conçu, pour fonctionner
correctement dans telles ou telles conditions
; la qualification s’est bien déroulée…
Mais en sera-t-il toujours de même sur les
autres exemplaires réalisés ultérieurement
avec la même définition ? N’y a-t-il pas une
faiblesse de conception qui ferait que telle
exigence ne soit plus remplie ?
Une bonne campagne d’essais aggravés
en conception permet de mettre en
évidence ces faiblesses, de les analyser
et, si nécessaire et si possible, de les
corriger. La définition du produit y gagne
en robustesse. Ces EA (Essais Aggravés)
seront appelés HAT en conception (HAT
pour Highly Acceterated Tests) dans la
suite de cet article.
La seconde utilisation des EA concerne
la production et plus précisément l’élimination
des défauts de jeunesse sur les
matériels fabriqués. Cette opération d’élimination
des défauts de jeunesse est habituellement
réalisée par le déverminage (en
anglais ESS pour Environmental Stress
Screening).
Le déverminage par essais aggravés est
plus avantageux car plus efficace que le
déverminage classique. Il sera appelé HA-
ESS (pour Highly Accelerated Environmental
Stress Screening) dans la suite de
cet article.
Une bonne connaissance de la puissance
des essais aggravés par certains utilisateurs
leur a permis de trouver un intérêt
dans d’autres utilisations :
• Pilotage de process par surveillance de
paramètres clés
• Recherche de défauts sur des produits
en retour clients et sur lesquels les tests
habituels n’ont pas permis la localisation
et la compréhension des défauts
(NFF pour No Fault Found)
• Validation de nouvelles sources de fabrication
dans le cadre de transferts (soit
décidés pour des raisons économiques,
soit subits comme à la suite du séisme
au Japon en mars 2011)
En fait, les essais aggravés font partie de
la panoplie d’outils utilisables par les
concepteurs et les industriels. Ils ne se
substituent pas à ceux-ci, ils sont simplement
plus efficaces pour certaines choses
et vont plus loin que les outils traditionnels.
Il convient d’en avoir bien assimilé le
principe pour pouvoir les utiliser au mieux.
Principe
des essais aggravés
Si on reprend la définition officielle des
essais aggravés : « essai dans lequel le
produit ou certains de ses éléments constitutifs
sont soumis à des contraintes d’environnement
et/ou de fonctionnement
augmentées de façon progressive à des
valeurs bien supérieures aux valeurs spécifiées,
et ce jusqu’aux limites de fonctionnement
et/ou de destruction du produit »
(source BNAe RG 00029).
Le produit doit être soumis à des contraintes
augmentées de façon progressive jusqu’à
ce que quelque chose d’anormal apparaisse
(limite de fonctionnement ou de
destruction).
En 2004, j’ai imaginé cette suite d’images
avec une chaîne pour illustrer le principe
global des essais aggravés :
La chaîne représente un produit réalisé
par assemblage de composants (illustrés
par les maillons).
La contrainte, de type mécanique, est
représentée par la traction exercée sur la
chaîne.
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 7

Dossier
Le produit doit normalement fonctionner
sous certaines contraintes. Il s’agit de ses
marges de conception qui permettent au
produit de fonctionner au-delà et, mal -
heureusement, des faiblesses qui le limitent.
D’où l’importance de connaître
ses faiblesses.
Tous les constituants du produit (les
maillons de la chaîne de notre exemple)
n’ont pas la même robustesse : certains
sont plus faibles que d’autres et ne vont
pas résister de la même manière lors de
l’augmentation de la contrainte.
Les essais aggravés (augmentation pro -
gressive de la traction dans notre exem -
ple) vont permettre de faire apparaître
ces faiblesses.
Les contraintes à appliquer pour réaliser
des essais aggravés doivent être pertinentes
(en type et en niveau) vis-à-vis du produit. Si
dans le cas de la chaîne la traction semblait
pertinente, pour des produits électroniques,
les contraintes sont généralement utilisées
au minimum de la température, des vibrations,
de la tension d’alimentation, de la
charge et quelques fois au minimum de la
fréquence des signaux.
Les essais aggravés permettent de mettre
en évidence deux types de faiblesses :
• Défauts de conception : certains mail -
lons de la chaîne sont beaucoup plus
fins que les autres et ce n’est pas justifié,
il s’agit d’erreurs de conception. Quel -
ques exemples sur des produits : mau -
vais choix ou dimensionnement de
composant, de technologie, de process…
C’est la conception qui amène ces
défauts qui peuvent par la suite se retrouver
dans tous les produits fabriqués
selon cette définition. Ces défauts sont
mis en évidence lors de la campagne
d’essais aggravés HAT en conception.
• Défaut de jeunesse : le maillon est tout
aussi gros que les autres mais il pré -
sente un défaut de réalisation ou a été
endommagé par le process. Quelques
exemples sur des produits : composant
hors spécification, en limite ou fragilisé,
défaut de process de réalisation, câblage
abimé…C’est la réalisation de ce produit
particulier qui a amené le défaut. Ces
défauts sont mis en évidence par l’opération
de déverminage par Essais
Aggravés HA-ESS.
Le HAT en conception
Le principe :
• Rechercher les faiblesses par l’application
de contraintes augmentées de façon
progressive
• Analyse des pannes
• Actions correctives
• Poursuivre la démarche jusqu’à l’obtention
de limites de fonctionnelles
jugées satisfaisantes.
C’est une démarche itérative qui ne se
limite pas à vérifier que le produit « tient »
ses exigences mais va beaucoup plus loin.
Et c’est là « une difficulté culturelle » pour
faire admettre le HAT en conception. Il ne
s’agit pas de faire des essais permettant
de vérifier le bon fonctionnement d’un
produit (ce qui est fait par les essais « qualification
» et « Design Verification Tests)
mais de rechercher les faiblesses potentielles
(ce qui pourrait faire que le même
produit ne fonctionne plus parce que trop
sensible à un paramètre par exemple).
Le but de ces essais est de trouver ces
faiblesses. Un industriel américain, déjà
utilisateur des essais aggravés dans les
années 80, a en 2005 rebaptisé ces essais
HADT (Highly Accelerated Discovery Tests :
EA) pour découvrir les faiblesses.
Les résultats
• La découverte, très tôt, des faiblesses
de conception, à un moment où la cor -
rection ne s’avère pas encore onéreuse.
Le concepteur reste totalement maître
de l’analyse et de la décision de corriger
(ou non), mais au moins, il a connaissance
de ces faiblesses.
• Pour les faiblesses corrigées et donc
éliminées, la conception s’en trouve
renforcée.
• Constitution d’une base de données
avec pour chaque produit les limites
acceptables par type de contraintes. Ceci
peut ensuite être utilisé pour comparer
les produits entre eux, pour vérifier l’évolution
de la robustesse dans le temps
sur un même type de produit ou des
produits similaires, ou simplement pour
définir les contraintes à appliquer lors
du déverminage en production.
Déverminage HA-ESS
en production
Certains défauts de jeunesse ont besoin
de facteurs particuliers pour se révéler. Il
s’agit des défauts « latents » qui pourraient
devenir des défauts réels et « patents »
chez le client après quelques semaines
d’utilisation. Le déverminage consiste à
appliquer un stress défini sur tous les
produits fabriqués de façon à transformer
les défauts latents en défauts patents
(réels) détectables avant livraison au client.
Les défauts de jeunesse latents sont précipités
et viennent s’ajouter aux défauts
réels qui sont détectés en fin de fabrication
et avant toute livraison aux clients.
Des études et des plans d’expérience ont
montré que le déverminage par essais
aggravés était plus efficace que le déverminage
traditionnel.
Un extrait du Guide de l’ASTE de 2006
explique en effet que, sous l’effet des
contraintes appliquées, les éléments les
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 8

Dossier
plus faibles seront fortement stressés,
allant ainsi jusqu’à transformer ces défauts
latents en défauts patents.
La gaussienne de droite représente la
distribution des produits « sains » et la
gaussienne de gauche (beaucoup plus
petite), représente la distribution des
produits avec défauts latents.
Malheureusement, les niveaux de contraintes
appliquées dans un déverminage classique
ne permettent pas toujours de précipiter
les défauts latents. Il existe statistiquement
une partie représentée par la queue
de la petite gaussienne de gauche qui ne
sera pas précipitée par ce déverminage.
Avec un déverminage par essais aggravés
(HA-ESS), le principe est le même, mais le
fait que les contraintes appliquées sont
plus fortes, la petite Gaussienne de gauche
va se déplacer beaucoup plus, illustrant
ainsi le fait que les défauts latents seront
précipités. Ceci n’est faisable que si les
essais aggravés ont été réalisés en conception
et que les limites acceptables par le
produit ont été déterminées.
Des règles empiriques (voir Guide ASTE)
permettent de définir un profil de déverminage
à partir des résultats du HAT en
conception.
Il faut ensuite valider ce profil sur les deux
aspects :
• Vérification du non endommagement
(voir si la gaussienne de droite ne s’est
pas trop déplacée réduisant ainsi la
durée de vie du produit)
• Vérification de l’efficacité du déverminage
(voir si les défauts latents sont bien
précipités)
Ces étapes sont incontournables. Il est
possible de ne faire que le HAT en conception
si on cherche à rendre un produit
robuste. En revanche, pour pouvoir faire
du déverminage HA-ESS, il faut avoir
réalisé le HAT en conception suivi de la
validation du profil par le POS.
Conclusions
Que retenir de tout cela ?
- Les essais aggravés font désormais partie
des outils mis en œuvre de façon industrielle
tant en conception qu’en fabrication
de produits
- Si, au départ, leur application concernait
principalement l’électronique soumise à
contraintes, maintenant tous les secteurs
l’utilisent, y compris pour des produits qui
ne verront jamais de contraintes
- Pour bien mener des essais aggravés, il
faut en avoir compris la philosophie et
saisi le fil conducteur pour leur application
Nous n’en sommes qu’au début de leur
utilisation en Europe et il est aisé d’imaginer
l’avenir quand on voit l’évolution qu’il
y a eu aux États-Unis sur ce sujet ces
quinze dernières années. Plus nous serons
nombreux à les mettre en œuvre, plus
nous pourrons partager cette expérience
fabuleuse ●
Daniel GOULET
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 9

Dossier
Décriptage
Déverminage des alimentations :
étude de cas évaluant
les recommandations IPC 9592A
Résumé et conclusions
En 2010, l’IPC 9592A a publié Paramètres
de performance pour les dispositifs de
conversion de puissance. La norme inclut
les descriptions HASS (Highly Accelerated
Stress Screenning) et HASA (Highly Accelerated
Stress Audits) pour le déverminage
des alimentations (dispositifs de conversion
de puissance). La norme décrit le
HASS et le HASA comme plus efficaces que
le déverminage.
Un cas d’étude comparant l’efficacité d’un
déverminage avec un déverminage utilisant
les essais aggravés HASA a démontré
une efficacité plus grande du test HASA.
Cette étude, mise en œuvre pour une
période d’un an par un fabricant d’alimentations
en grande quantité, a déterminé
que HASA effectué après un processus
de déverminage traditionnel (Burn-in) a
saisi des défaillances que le processus de
déverminage traditionnel n’a pas été
capable de découvrir. Le taux de défauts
des alimentations en déverminage classique
était de 0,002% tandis qu’il était de
1,25% avec le déverminage par HASA. Un
impact économique fort a été noté sur les
coûts de garantie d’un tel volume d’alimentations.
En effet, aucun défaut n’a été
Description HALT
IPC 9592
Description de base
détecté sur les alimentations livrées après
HASA tandis que les taux de défauts
étaient de 0,15% sur les alimentations
livrées après un déverminage classique.
L’étude conclut que les recommandations
de l’IPC 9592A pour l’utilisation du HASS
ou du HASA dans la fabrication des alimentations
sont bien fondées, et que leur supériorité
a été démontrée pour réduire le taux
de défauts après livraison au client.
1 - Historique de l’IPC
et de l’IPC-9592A
L’institut pour les circuits imprimés (Institute
for Printed Circuit) a été fondé en
1957 [1]. Son centre d’intérêt s’étant
déplacé et élargi au fil des années, l’organisation
a changé son nom tout simplement
par IPC. La mission de l’IPC est de
représenter toutes les facettes de l’industrie,
y compris la conception, la fabrication
et l’assemblage électronique des
circuits imprimés. Il s’agit d’une organisation
gérée par ses membres. Elle est une
source principale pour les normes de l’industrie,
la formation, la recherche de
marché et d’une manière plus générale un
support de méthode.
En 1995, l’IPC a adopté des « principes de
standardisation » comme guide de base
IPC 9592A
Extension à la description
des processus
HALT requis ? Non Oui
Description HASS
HASS comparé au
deverminage (Burn-In) ?
Description de base
Non
Extension à la description des
processus
Oui – Supérieur au déverminage
(Burn-In)
HASS recommandé? Non Oui
Tableau 1 : Évolutions dans les recommandations entre IPC-9592 et 9592 A
Mots-clés
Déverminage, Burn-In, ESS, HALT, HASA,
HASS, Essais Aggravés, Highly Accelerated
Life Test, Highly Accelerated Stress Audit,
Highly Accelerated Stress Screen, IPC
[1]. Les normes et les publications IPC sont
conçues pour servir l’intérêt général en
éliminant les malentendus entre les fabricants
et les acheteurs, facilitant l’interchangeabilité
et l’amélioration des
produits, ainsi qu’une assistance pour
l’acheteur dans le choix et l’obtention du
produit approprié pour un besoin particulier
avec un délai minimum. Ces normes
et publications ne sont pas prévues pour
interdire à des membres ou non membres
de l’IPC la fabrication ou de la vente de
produits non conformes à telles normes
ou telles publications. En outre l’utilisation
de ces normes n’est pas limitée aux
membres de l’IPC mais peut être volontairement
utilisée par toute organisation
interne ou internationale.
1.1 - IPC-9592/9592A
En 2008, l’IPC a publié IPC-9592, Paramètres
de performance pour les alimentations
[2]. Le but de cette norme étant
d’harmoniser les exigences des fournisseurs
pour la conception, la qualification
et les pratiques des tests en production.
Elle comprend des directives pour la
conception de la fiabilité, les essais de
conception et qualification, les processus
de qualité et les tests de conformité
de fabrication.
La section Tests de conception et qualification
comprend les spécifications pour
les essais HALT, et la section Essais de
conformité de fabrication comprend les
spécifications pour les essais HASS, HASA
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Dossier
Figure 2 : Un écran HASS typique
Figure 1 : Processus itératif HALT
et le déverminage par Burn-In. La norme
9592 définit ces standards pour les
alimentations regroupant des modules
AC/DC et DC/DC, des convertisseurs et
assemblages de cartes imprimées.
En 2010, l’IPC 9592 a été revue et émise
sous 9592A [3]. Maintenant, la description
HALT est considérablement élargie,
en incluant davantage de détails sur sa
mise en œuvre. Ces modifications viennent
d’un désir de clarifier et spécifier un
processus qui n’était pas bien défini dans
l’industrie. Elles définissent aussi le
processus HASS. La révision A inclut une
exigence pour HALT et une recommandation
pour HASS.
1.2 - HALT, HASS et HASA
Définitions
Bien que ces méthodes de test soient utilisées
depuis la fin des années 90, il reste
des confusions et des irrégularités occasionnelles
dans la définition de ces tests.
L’IPC-9592A a défini ces méthodes dans
les sections 5.2.3 et 7.3.2.
Ces sections reflètent les définitions les
plus généralement admises et sont récapitulées
ci-dessous.
HALT (Highly Accelerated Life Test) est un
processus itératif. Il utilise une approche
par étapes de stress afin de soumettre une
unité sous test (UUT) à des contraintes
thermiques et de vibrations de types et de
niveaux supérieurs à ce qu’elle peut subir
dans une utilisation réelle, mais qui induisent
rapidement des modes de défail -
lances, permettant de les détecter et de
les corriger (Figure 1). Les stress appliqués
comprennent des essais thermiques
extrêmes, des pentes de rampes thermiques
extrêmes, de vibrations 6 degrés
de liberté par chocs répétitifs (DOF RS) et
des combinaisons de ces stress. En outre,
des stress spécifiques au produit sont
utilisés lorsque c’est possible. Quand un
mode de défaillances est détecté, il est
documenté ; ensuite, une action est enga -
gée ou un travail est effectué afin de
pouvoir augmenter davantage le stress.
Indépendamment des caractéristiques de
l’unité, chaque contrainte est accrue
jusqu’à ce qu’une défaillance se produise,
jusqu’aux limites de stress de la chambre
de tests ou jusqu’à l’atteinte de niveaux
tels que toute action corrective ne serait
pas économiquement ou technologiquement
faisable. Cette dernière condition est
désignée sous le nom de « limite fondamentale
de la technologie ». Les essais
HALT sont effectués sur un nouveau
produit durant le processus de conception
; mais ils peuvent aussi être employés
pour évaluer les évolutions d’un produit,
surveiller une production par échantillonnage
et répétition de HALT, ou pour sur -
veiller la qualité de composants ou de sous
ensembles entrants. Il est important de
noter qu’il n’y a aucune limite préétablie
qui doit être atteinte dans les essais HALT.
Ce n’est pas un test de type « GO / NOGO ».
Il s’agit plutôt d’un outil de conception permettant
de révéler des faiblesses possibles dans
un produit de sorte qu’elles puissent être
identifiées et corrigées. L’annexe D de 9592A
entre plus dans les détails sur le but et le
processus de HALT, ainsi que l’équipement
requis pour effectuer les essais.
HASS (Highly Accelerated Stress Screen)
est un déverminage en production (utilisant
les essais aggravés) et appliqué sur
100% des unités avant livraison (Figure 2).
HASS utilise les mêmes types de tests que
ceux utilisés dans le HALT, mais à des
niveaux moindres, de sorte que l’UUT
n’éprouve pas d’usure significative ou de
réduction de vie. Le but principal des
essais HASS est de vérifier continuellement
l’absence de défauts de jeunesse
qui auraient été introduits au produit
pendant la production ou par des évolutions
dans la conception, dans le pro -
cessus ou les composants. Par exemple,
l’évolution de composants (connu ou
inconnu du fabricant), le renouvellement
d’opérateur effectuant les étapes ma -
nuelles, la qualité inférieure des cartes
imprimées brutes ou encore un écran mal
connecté dans une ligne de composants
montés en surface (CMS) peuvent induire
des faiblesses dans le produit qui ne sont
pas détectés par les tests In Circuit Tests
(ICT). HASA (Highly Accelerated Stress
Audit) est identique à HASS excepté qu’il
est effectué sur un échantillon de la
production totale.
1.3 - HASS et HASA dans 9592A
Comparée au standard d’origine 9592,
la norme 9592A décrit le HASS et le recommande
comme étant plus efficace que le
déverminage (Burn-in). Elle déclare également
que le fournisseur peut choisir entre
les essais HASS et le déverminage. Dans
la norme, la section 7.3.2 définit HASS et
HASA alors que la section D.2 de l’appendice
D élargit la description et discute le
processus de la mise en application des
essais HASS.
Les vibrations et les limites thermiques qui
sont employées dans HASS sont basées
sur les limites opérationnelles et de
destruction identifiées dans HALT. Dans
le but de définir ces limites, HALT doit être
effectué avant HASS.
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Dossier
Bien que les stress utilisés dans HASS
soient réduits par rapport aux limites trouvées
dans HALT, ils sont toujours situés
au-delà des spécifications et de la gamme
de tolérances conçues pour le produit. Afin
de s’assurer que le produit n’éprouve pas
de faiblesse significative pendant le déverminage,
tout en étant toujours soumis à
une contrainte suffisante pour précipiter
les défauts de jeunesse, une validation du
profil de déverminage doit être effectuée
avant toute application du déverminage
en production. Il s’agit du POS (Proof Of
Screen) qui comporte deux parties : non
endommagement (LIFE) et efficacité.
Dans la partie non endommagement, un
profil de déverminage établi à partir des
limites HALT est effectué 20, 50 fois ou
plus sur un échantillon de produit. Après
ces déverminages réitérés, les unités sont
testées et doivent passer un test de qualification
suffisant pour assurer que les
unités sous test ne sont pas endommagées
par le déverminage appliqué. Ceci
démontre que pas plus de 1/20 e (ou 1/50 e
selon le nombre de passages effectués)
de la vie du produit est enlevé dans un
seul passage à travers Screen. La norme
9592A préconise qu’au moins 10 cycles
du profil de déverminage proposé doivent
être effectués.
Dans la partie Efficacité de POS, les unités
sous test, qui ont ou sont suspectées
d’avoir des défauts non détectés par un
test dans une ligne de production normale,
sont soumises au déverminage. Ces
défauts de jeunesse doivent être révélés
par le déverminage pour qu’il prouve son
efficacité. Le taux de défaut, l’instant d’apparition
des défauts et les informations de
l’analyse de défauts de ces unités sous
test sont évalués. Sur la base des résultats
de ces deux parties de POS, le profil
de déverminage est mis en application ou
modifié (et testé de nouveau autant de fois
que nécessaire jusqu’à ce que le profil soit
efficace et sûr).
La mise en œuvre de HASS dans un environnement
de production nécessite un
équipement de test spécifique. La norme
dit que les essais « doivent être effectués
dans des chambres industrielles à la
norme HALT/HASS capables de soumettre
l’unité sous test à des variations de température
d’au moins 30°C/minute combinés
avec des chocs répétitifs (RS) ».
Un élément principal de l’équipement
requis pour HASS /HASA est l’installation.
Une description de la conception et de la
validation de l’installation HASS est endehors
du cadre de cet article et, de même,
au-delà de la norme 9592A. La norme
énonce simplement que « l’outillage
(support) HASS/HASA doit être conçu et
fabriqué pour supporter le flux des essais
du produit et fournir la transmissibilité
appropriée des vibrations, l’uniformité thermique
et un taux de changement thermique
équilibrés ».
La description succincte de la conception
et qualification de l’outillage HASS dans la
partie HASS/HASA de la norme 9592A est
nécessaire. La section « Objectif » de la
section D.2 énonce : « Ce document est
fait pour servir de guide et de référence... »
La norme étant uniquement une directive
générale, les fournisseurs doivent générer
leur propre profil de déverminage sur la
base des caractéristiques physiques et des
performances actuelles de leurs produits.
En raison des grandes différences existantes
entre les blocs alimentation, il est
impossible de fournir une procédure et un
outillage spécifiques HASS/HASA fonctionnant
dans tous les cas. Comme c’est
le cas dans toute industrie, la mise en
œuvre de HASS/HASA sur les alimentations
doit être soigneusement pensée avec
une considération appropriée compte tenu
des caractéristiques particulières du
produit spécifique devant être testé.
1.4 - Passer de HASS à HASA
Le passage de HASS à HASA peut fournir
une économie significative au fabricant
d’alimentations. Toutefois, ce passage doit
être fait avec discernement. La norme
9592A énonce que HASA peut être effectué
uniquement après que 6000 unités ont été
déverminées en HASS et que le taux de
défauts internes est en-dessous des limites
spécifiques, s’étendant de 250 ppm à
1500 ppm selon la puissance et la
complexité des alimentations. Les taux
d’échantillonnage sont définis à 5% de la
production totale, jusqu’à un maximum de
100 unités par semaine.
Après être passé à HASA, il est particulièrement
important de répondre rapidement et
efficacement à tous les défauts trouvés.
L’analyse de la cause racine et l’action
corrective doivent être conduites immédiatement
afin d’aider à atténuer le risque inhérent
au passage à un plan d’échantillonnage.
2 - Mise en œuvre du HASA
chez un fabricant
de grandes quantités
d’alimentations
En 2005, un grand fournisseur national
d’équipement informatique a pris la décision
d’implanter le HASA sur le site de son
fabricant d’alimentations (les noms du
fabricant d’alimentations et de son client
ne sont pas cités à leurs demandes). Le
processus suivi et les résultats obtenus
sont examinés ici. Le client a initialisé le
HASA en réponse aux écarts sur le coût de
garantie. Le client a créé un plan de travail
(SOW) complet définissant comment HALT
et HASA devaient être effectués. Il a en -
suite demandé ces tâches au fabricant
d’alimentations. Le fabricant des alimentations
a effectué les essais HALT dans
son propre établissement. Les résultats
ont été examinés par le client qui a ensuite
développé le profil de déverminage. Le
plan de travail (SOW) exigeait une validation
(POS) qui a été menée par le fabricant
d’alimentations.
Comme précisé dans la norme 9592A, l’implantation
du HASA nécessite plus qu’un
simple changement dans le processus de
production ESS. La réaction du fabricant
face aux défauts doit aussi changer.
L’intérêt primordial du HASA est que le
déverminage n’est appliqué qu’à un petit
échantillon des produits. Cet avantage
impose la condition que tous les défauts
trouvés doivent trouver immédiatement
une réponse. Quelques défauts lors des
tests HASA peuvent être indicateurs de
variabilité dans le processus ou dans l’approvisionnement
des composants qui pourraient
avoir comme conséquence des
perturbations (dans la production ou chez
le client) beaucoup plus importantes que
pour un nombre de défauts similaires avec
des tests in-circuit (ICT) ou un déverminage
à 100%. Dans l’étude, l’engagement du
fabricant à cette réactivité aux défauts a
été clair et confirmé par les informations
de défauts partagées.
Sur plusieurs points, la mise en œuvre du
HASA sur ce site est différente de ce qui
est décrit dans l’IPC. Il y a deux raisons
principales pour ces écarts. Tout d’abord,
ce HASA est mis en œuvre sur un produit
mature. La plupart des évolutions de
conception, qui sont mises en application
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tôt dans la vie du produit, avaient été effectués
depuis longtemps. Ensuite, l’alimentation
est dans une production de volume
– approximativement – de 150 000 unités
par mois. Des modifications ont été effectuées
pour tenir compte de ce volume sans
avoir d’impact sur les niveaux de départ
pour la température et les vibrations.
Avec un tel volume de production, com -
mencer avec un HASS à 100% était impossible.
La décision a donc été prise d’aller
directement au prélèvement. Initialement,
le niveau d’échantillonnage était de 10%.
Le SOW définissait des niveaux d’échantillonnage
sur la base des niveaux de
qualité acceptable (AQL). Les données pour
cette étude ont été collectées à partir de
cet instant. Lorsque les données pour cette
étude ont été collectées, le taux d’échantillon
avait été réduit à 210 ppm.
Enfin, une différence importante dans cette
implémentation particulière du HASA était
la décision prise par le client de conserver
le déverminage (100%, Burn-In 2 heures
à température haute 45°C) utilisé avant
la mise en œuvre du HASA. Ceci était dû
à un problème de contamination du stock
de pièces avec des pièces contrefaites. Le
déverminage à 100% était utilisé comme
une « assurance » contre ce risque
(Figure 3).
2.1 - Répartition des défauts
avec HASA et le déverminage
C’est cette décision qui a fournit une opportunité
unique pour comparer le taux de
Taux de défaut
total en usine
0,69%,
12 386 unités
Volume de production annuel – 1,8 millions d’unités
Taux de défaut
en déverminage
0,002%,
36 unités
défauts constaté dans le déverminage et
celui vu dans le HASA. Les informations de
défauts ont été collectées à partir de test
de production, de déverminage, d’HASA et
de retours clients pendant la première
année après que le HASA a été mis en
application. Dans tous les cas, les défauts
et les retours sous garantie sont présumés
être le résultat de vrais défauts plutôt que
le résultat de mauvaise utilisation ou
mauvaise identification (NDF). Le tableau 2
résume ces données.
Il ressort trois points intéressants dans ces
données. Le premier, le taux de défauts
de 20 ppm en déverminage à 100% (Voir
Tableau 2) indique que « l’assurance »
fournie par ce déverminage n’est pas
Taux
d‘échantillonnage
HASA
0,021%,
3 840 unités
Taux de défaut
en HASA
1,25%,
48 unités
Tableau 2 – Données internes des taux de défauts de la première année de production
Taux de Retour
RMA
0,15%,
2 700 unités
Taux de retour pour
les unités passées
uniquement
en déverminage
Taux de retour pour
les unités passées
par le déverminage
et le HASA
2 700 unités 0 unité
Tableau 3 : Données des taux de retour (rma) de la première année de production
nécessaire. L’effet sur le taux de retour de
la capture des 36 unités en défaut est
négligeable. Actuellement le fabricant d’alimentations
travaille avec le client pour
justifier l’élimination du déverminage.
Le second point est le taux de défauts
comparativement élevé sur l’échantillon
qui a subi le HASA (tableau 2). 1,25% de
3840 unités de l’échantillonnage présentent
un défaut. Ce taux de défauts est
contrasté avec ceux relativement bas
observés soit en usine (0,69%), soit dans
les retours (0,15%) (voir tableau 3). On
comprend alors pourquoi l’IPC-9592A
recommande HASS / HASA au-delà du
déverminage. Les stress de HASA précipitent
n’importe quel mode de défaut qui
devient ainsi détectable, et donc corrigeable,
avant qu’il ne devienne endémique
dans l’ensemble des produits.
Figure 3 : Diagramme du flux de production avec un déverminage à 100%
suivi par HASA
Ces chiffres montrent également de
manière claire que le fabricant répondait
uniformément à n’importe quel mode de
défaut identifié dans HASA et les éliminait.
Si HASA n’avait pas été mis en place, ou
si le fabricant n’avait pas répondu de
manière convenable aux modes de
défauts, il est raisonnable de penser que
les modes de défauts identifiés ici seraient
restés non corrigés et auraient été retrouvés
chez le client (ils s’y étaient déjà retrouvés
à travers le déverminage). Car le
résultat montre un taux de défauts sur site
approchant les 1,25% vu dans HASA –
proche de dix fois le taux de défauts
habituel sur site. Les taux de défauts
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insignifiant dans le déverminage à 100%
confirment aussi ce point. Ils indiquent que
toutes perturbations qui auraient pu être
détectées en défaut par le déverminage
ont été identifiées par HASA et corrigées
par le fabricant avant qu’elles n’aient
atteint le seuil de visibilité du déverminage.
Durant cette évaluation d’une année, les
numéros de série des alimentations fabriquées
ont été corrélés avec le type de
déverminage appliqué et les défauts trou -
vés après livraison client.
La dernière remarque importante concernant
ces données est qu’aucune des
alimentations ayant passé le HASA n’a eu
de défaut chez le client dans la première
année (tableau 3). Tous les retours clients
concernaient des alimentations qui n’avaient
pas subi le HASA.
Figure 4 – Expérience afin d’évaluer l’efficacité de HASA par rapport au déverminage
C’est une évidence claire que les alimentations
qui ont présenté des défauts chez
le client n’auraient jamais été livrées si
elles avaient d’abord été soumises au
HASS /HASA. La rentabilité (ROI) du HASS
sur des produits à volume de production
moindre ou à coût élevé est évidente.
3 - Conclusions
et étapes suivantes
Les données de taux de défauts du fabricant
d’alimentations prouvent clairement
que la recommandation pour HASA de
l’IPC9592A est bien fondée. Elle accentue
l’importance de la réactivité face aux
défauts trouvés en HASA. Dans cet exem -
ple le processus HASA s’est avéré être plus
efficace que le déverminage seul pour
réduire les taux de retour clients.
Ce cas d’étude décrit les résultats d’un
processus HASA mature sur une conception
mature. L’absence de connaissance
des taux de défauts avant la mise en place
du HASA rend impossible un calcul précis
des effets réels de l’ajout du HASA dans le
flux de production. Pour comprendre plus
clairement l’efficacité comparative de HASA
et du déverminage, un cas d’étude est en
cours. Il compare sur une conception
nouvelle d’alimentation les taux de défauts
mesurés lorsque le HASA est effectué soit
avant, soit après le déverminage.
Comme le montre le diagramme de flux en
figure 5, un échantillon d’alimentations
sera extrait de la production avant le déverminage
et envoyé au HASA. Les alimentations
ayant réussi ce HASS retourneront
au flux de production pour aller au déverminage.
Un autre échantillon sera extrait
de la production après le déverminage et
envoyé au même HASA, après quoi les
unités ayant réussi l’essai seront remis
dans le flux de production. Tous les défauts
trouvés dans les prélèvements seront
ensuite soumis à une analyse de défaut.
Les résultats de cette étude croisée seront
publiés dans un futur document ●
Neill Doertenbach,
Senior Applications Engineer,
Qualmark Corporation
Bibliographie
Neill Doertenbach
Senior Applications Engineer Qualmark Corporation 10390 East 48th Avenue Denver, CO
80238 USA
e-mail : ndoertenbach@qualmark.com
Neill Doertenbach détient un diplôme en génie électrique de CSU à Fort-Collins, CO. Il a travaillé
pendant 14 ans dans l'industrie HALT et HASS. Son champ expérience inclut la conception
de matériel numérique, logiciel et assurance qualité. Avant Qualmark, Neill Doertenbach
était consultant indépendant en technique de vente et de marketing international, fournissant
des services d’ingénierie HALT et HASS, des formations d’application client, des conférences
web, des supports de formation. Il a écrit et présenté des documents au niveau international
sur les fondamentaux du HALT et HASS, le calcul du gRMS et la compréhension des
vibrations et chocs répétitifs dans HALT sur les sous-ensembles OEM.
Références
[1] D. Rahe, “HALT and HASS in IPC 9592A,”
White Paper,
www.dlilabs.com
[2] IPC – Association Connecting Electronics
Industries, “IPC-9592, Requirements
for Power Conversion Devices for
the Computer and Telecommunications
Industries”, 2008.
[3] IPC – Association Connecting Electronics
Industries, “IPC-9592A, Requirements
for Power Conversion Devices for
the Computer and Telecommunications
Industries”, May, 2010.
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Dossier
Mise en application
Application industrielle des essais
aggravés dans le domaine médical
L’objet de cet article est de décrire l’expérience de Trixell avec les essais
et les déverminages aggravés appliqués à des produits utilisés dans des
environnements médicaux.
Trixell fabrique des capteurs de rayonnements
X. Ces détecteurs numériques sont
destinés exclusivement à l’imagerie médicale.
Compte tenu du domaine d’application
de ces produits, la fiabilité est une
préoccupation majeure de Trixell. Elle est
structurée d’une manière globale
basée avant tout sur le retour d’expérience
et l’analyse approfondie
des défaillances (FRACAS : Failure
Report Analysis and Correction
Action System). En 2004, Trixell a
décidé d’évaluer la pertinence des
essais aggravés pour améliorer la
fiabilité de ses produits et pour
inclure ces outils parmi les moyens utilisés
dans l’entreprise (zones entourées en
violet dans la figure 1). Nous nous sommes
inspirés des méthodologies HALT et HASS
élaborées par G. Hobbs et de l’expérience
de Thales avionique dans le domaine.
Actuellement, les déverminages aggravés
sont utilisés sur une partie des produits et
les essais aggravés sont utilisés de manière
systématique lors des phases de conception
de tous nos nouveaux produits.
Même si nos produits sont utilisés dans des
conditions de stress relatifs, les essais
aggravés et le déverminage HASS peuvent
améliorer significativement la fiabilité. Nos
produits se caractérisent par de faibles conditions
de stress en utilisation, une technologie
pointue et spécifique, ainsi qu’un haut
niveau d’exigence en termes de fiabilité.
Évaluation des essais
aggravés
En 2004, Trixell a décidé d’évaluer la pertinence
des essais aggravés pour nos
produits. Pour ce faire, les études se sont
concentrées sur deux produits déjà en
production et pour lesquels nous disposions
de données du service après-vente
suffisantes. Les objectifs étaient d’évaluer
la robustesse du produit, de comparer les
défaillances avec les retours client et de
quantifier le potentiel d’amélioration de la
fiabilité par les déverminages aggravés.
Les essais ont été réalisés sur une en -
ceinte dédiée aux essais aggravés. Ils
ont été décomposés en six étapes différentes
:
- Température Haute (jusqu’à 200°C)
- Température Basse (jusqu’à -90°C)
- Vibration (essais réalisés sur une table à
choc transmettant un spectre de vibration
compris entre 5Hz et 10kHz dans les
3 directions, 60°/min)
- Stress combinés (VRT et vibrations)
Les essais, pour chaque stress, ont
été menés par palier. À chaque
palier, des tests ont été réalisés
pour rechercher des défaillances.
Si une défaillance était obser vée, un
complément d’investigation était réalisé
pour définir si la défaillance était réversible
ou non et si le produit restait malgré
tout fonctionnel.
Dans le déroulement de ces essais, les
spécifications produit n’ont pas été prises
en compte. Résultat, les essais ont été
conduits bien au-delà des spécifications
(figure 2). Nous avons alors constaté l’écart
entre les limites de destruction et les spécifications
ce qui reflète, en partie, la robustesse
du produit.
Figure 1 : Structure de la fiabilité selon Trixell
Figure 2 : Plages d’investigation et limites du produit
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Dossier
Figure 3 : Répartition des défaillances
par type de stress appliqué
Des défaillances ont été observées pour
tous les stress appliqués (figure 3). Toutes
les parties du produit ont connu des
défaillances, mais la majorité des défail -
lances sont liées à des composants
électroniques ce qui était la cible principale
dans nos attentes (figure 4).
Au bilan, vingt-deux défauts (défaillances
réversibles ou irréversibles) ont été enregistrés.
37% de ces défauts ont pu être corrélés
avec des causes de retour de produits. De
plus, ces défauts représentaient 80% des
causes de retour à cette époque.
En conclusion, il a été démontré que non
seulement les essais aggravés donnaient
des résultats pertinents par rapport aux
causes de non fiabilité rencontreés par nos
clients, mais en plus, le déverminage aggravé
pouvait améliorer la fiabilité des produits déjà
en production. Ainsi, il a été décidé de
remplacer des déverminages électriques
(on/off) par un déverminage aggravé.
Définition d’un profil de
déverminage aggravé
Le profil de déverminage a pour objectif
initial de réduire le taux de retour, mais il
doit s’insérer dans un processus industriel.
Figure 4 : Répartition des défaillances
sur le produit
Il est donc nécessaire de s’assurer qu’il n’impactera
pas le rendement de la fabrication,
qu’il n’affectera pas la durée de vie du
produit et que les moyens seront compatibles
avec un usage industriel (up time,
robustesse de l’équipement, temps de cycle,
taux de réparation produit maîtrisé).
Un profil de déverminage doit donc être
conçu pour un produit donné à partir des
résultats des essais aggravés. Il est
découpé en deux parties, la phase de précipitation
qui a pour objectif de provoquer
les défauts de jeunesse et la phase de
révélation qui permet de tester le produit
sous stress afin de détecter les défauts
intermittents. Lors de la phase de précipitation,
le niveau de stress est strictement
inférieur aux limites de destruction mais il
est susceptible d’être supérieur aux limites
fonctionnelles du produit (si elles ne le
cassent pas). Pour répondre aux contrain -
tes industrielles, il est demandé que la
durée du profil de déverminage soit, autant
que possible, inférieure à trois heures.
La figure 5 illustre un profil de déverminage
dans lequel on applique simultanément
des variations thermiques, des
vibrations et des on/off électriques.
Chaque profil de déverminage doit être
validé en démontrant que les stress appliqués
ne dégradent pas les produits
conformes et qu’il est suffisamment efficace
pour précipiter les défauts.
Pour démontrer la non dégradation, cin -
quante cycles de déverminages sont appliqués
sur trois produits. Les performances
sont évaluées et comparées aux performances
initiales. Si des défaillances sont
observées, elles doivent être analysées pour
certifier qu’il ne s’agit pas d’un phénomène
d’usure provoqué par le déverminage.
Pour démontrer que le niveau de stress
est suffisant, le cycle de déverminage est
appliqué trois fois sur une partie de la
production (la quantité de produit est
définie en fonction du taux de défaut
généré et du taux de défaut attendu). Le
résultat est considéré comme positif si,
lorsque des défaillances sont provoquées,
elles ont été vues dès le premier cycle de
déverminage. Dans la pratique, la démonstration
de l’efficacité des profils de déverminage
est difficile à mettre en œuvre
systématiquement en raison de l’impact
important que cela provoque pour la
gestion de production.
Conclusion et leçons
apprises
Les essais aggravés sont utilisés de ma -
nière systématique en phase de concep -
tion aussi bien pour des nouveaux produits
que pour valider des briques technologiques
nouvelles en phase de développement.
Il s’agit d’essais très riches en
information pour les projets en cours. Mais
pour que les essais aggravés soient utiles,
il est nécessaire qu’ils soient menés suffisamment
tôt pour permettre les corrections
pendant les phases de conception.
Le soutien du management est indispensable
pour convaincre les concepteurs de
réaliser les modifications et la production
d’accepter de solliciter les produits audelà
des spécifications. Défaillances
générées lors des essais aggravés et les
spécifications ne font pas bon ménage
(la remise en cause des concepteurs est
toujours difficile) ●
Figure 5 : Exemple de profil de déverminage
Eric Sicard
responsable équipements de test –
Trixell
eric.sicard@trixell-thalesgroup.com
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En pratique
Les solutions en matière d’ingénierie
industrielle au service des bancs
d’essais vibroacoustiques
DB Vib Ingénierie, spécialiste des bancs d’essais vibroacoustiques intégrés
à un pôle NVH (Noise, Vibration and Harshness), a déjà conçu et réalisé de
multiples installations aussi variées que les bancs GMP (groupe moto propulseur),
les salles bancs à rouleaux pour l’automobile, les salles de réécoute,
les bancs avec table vibrante pour tests avec personne embarquée, les salles
climatiques et acoustiques, et récemment celle de Liebherr Aerospace
Toulouse pour tester les installations de climatisation des avions.
Il va de soi que ce qui est vrai pour les
pôles NVH est totalement applicable à
n’importe quelle salle d’essais vibro -
acoustiques. Cependant, nous attacherons
à montrer que la satisfaction des critères
acoustiques n’est pas toujours aisée car
on doit tenir compte des spécificités des
machines à tester et de la nature des
essais vibratoires et acoustiques qui seront
effectués dans la salle.
Les critères acoustiques
Lors de la réalisation d’une salle d’essai
dans le domaine des bruits et des vibrations,
trois principaux critères doivent être
impérativement respectés :
- Le critère de bruit de fond
- Le critère de champ acoustique
- Le découplage antivibratoire
Sans vouloir minimiser le critère de champ
acoustique, le critère de bruit de fond est
dans beaucoup de cas le plus difficile à
réaliser car il dépend essentiellement du bruit
autour de la salle d’essai et des installations
nécessaires au fonctionnement de l’objet à
tester (ventilation, source d’énergie…).
Les solutions
traditionnelles
Le critère de bruit de fond isolation visà-vis
des bruits solidiens et aériens :
Sur la figure 1 sont représentés les différents
chemins de propagation qui doivent
être traités pour respecter les critères de
bruit de fond du cahier des charges.
Les portes peuvent êtres à simple ou
double vantaux. Leur dimensionnement
devra prendre en compte les problèmes
de transport de pièce par un chariot élévateur
ou un chariot roulant. Leur indice d’isolement
doit être le plus proche possible du
pouvoir isolant du reste de la structure
nécessaire à l’obtention du bruit de fond.
De ce fait, elles sont bien souvent constituées
d’assemblage multicouche et s’appuient
sur un dormant quatre côtés
(comme le montre la photo ci-dessous).
Le critère de champ acoustique : le
champ libre (Anéchoicité)
La longueur de dièdre, la densité du matériau
absorbant et la présence d’une lame
d’air à l’arrière des dièdres définissent l’absorption
des dièdres. La fréquence de
coupure est définie lorsque 99% de
l’énergie incidente est absorbée.
Pour obtenir cet objectif, tous nos dièdres
sont testés au tube de Kundt par la mé -
thode des fonctions de transfert (iso
10534) (figure 2).
Les dièdres ont un angle au sommet bien
spécifique.
Ce dernier est défini par les règles de l’optique
géométrique (l’angle d’incidence est
égale a l’angle réfléchi) pour une propagation
du son dans la profondeur du dièdre.
Figure 1
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Figure 2
Avantages et inconvénients des différents matériaux utilisés :
Type Avantages Inconvénients
Dièdre de laine de roche
Chaussette (option)
Dièdre de laine de verre
Chaussette (option)
Dièdre mélamine
Dièdre avec absorbant protégé par
parement perforé
Panneaux absorbants
• Tenue au feu M1 ou M0
• Performance acoustique
• Coût
• Tenue au feu M1 ou M0
• Performance acoustique
• Coût
• Différentes couleurs
• Facilité de pose
• Coût
• Bonne résistance à l’impact
• Nettoyage possible
• Durée de vie
• Encombrement plus faible
• Bonne résistance à l’impact
• Nettoyage possible
• Mauvaise tenue dans le temps
• Défibrage si impact
• Salissant
• Mauvaise tenue dans le temps
• Salissant
• Tenue au feu M1
• Fragile
• Coût
• Zone d’essais
• Absorption sélective en tiers d’octave ou plus fin
• Risque technique sur les performances réelles
d’absorption
Le découplage antivibratoire
L’utilisation de plots antivibratoires permet
d’obtenir des fréquences propres de corps
solide relativement basses.
Lorsqu’un sous-sol existe, les plots anti -
vibratoires présentent l’avantage de pou -
voir être remplacés au cours du temps.
L’utilisation de bandes silomer est usuelle
dans le monde du bâtiment. Ces bandes
ne permettent pas d’obtenir des fré -
quences propres inférieures à 6/7Hz.
Elles ne présentent pas l’avantage d’être
remplacée dans le temps.
Une attention particulière devra être
apportée au fluage lors de la création de
deux massifs indépendants qui supportent
la même ligne d’arbre. En effet, ce genre
de matériaux flue dès les premières heures
de mise en charge pour se stabiliser dans
le temps.
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Démarche méthodologique
pour mener à bien un projet
(Voir schéma 1).
Exemples d’autres
contraintes qui influent
fortement sur la conduite
du projet
Création d’un plancher mobile
Ci-contre, cette chambre est totalement
anéchoïque ; les configurations d’essai
et les volumes des spécimens à mesurer
nécessitent d’avoir un plancher mobile qui
ne fonctionne pas lors des campagnes de
mesures.
Outre la difficulté de faire fonctionner cet
ascenseur en toute sécurité, il a fallu
cacher les vis de levage dans les gaines
de ventilation afin de respecter les critères
de champ libre. Nous pensons que cette
réalisation est unique au monde.
Gaines d’échappement des différents
bancs
Schéma 1
Ci-contre, une galerie reçoit l’ensemble des
échappements des bancs voisins. Nous
nous sommes confrontés à un problème
de place. À l’aide du logiciel Vitual Lab de
LMS, nous avons optimisé l’atténuation de
chaque silencieux pour obtenir un rapport
d’encombrement/performance maximal.
Bancs d’essais à rouleaux
Le mécanisme d’entraînement des roues
des voitures génère du bruit et un flux d’air
important au niveau de l’interface plancher
rouleau ; de plus, il faut conserver
l’accessibilité sous le plancher entre les
roues de la voiture afin de réaliser des
opérations de maintenance et des
mesures de bruit sous le plancher de la
voiture, ce qui nous a conduit à isoler les
parties moteurs et rouleaux sous le plancher
de la salle semi anéchoïque.
Les gaz d’échappements des moteurs sont
collectés par une gaine souple au bout de
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laquelle un silencieux d’échappement atté -
nue les bruits avant de sortir à l’air libre.
Collecteur
d’échappements
Traitement anti sifflement
des rouleaux
Encoffrement
des rouleaux
Banc d’essais moteur :
Dans cette chambre semi anéchoïque, les
moteurs sont mesurés pour différentes
vitesses de rotation et différents couples
résistants. Le couple vu par chaque roue
est assuré à l’aide de génératrices situées
de part et d’autre des parois de la chambre.
La ligne d’arbre moteur plus longue que
dans une voiture a été calculée afin de ne
pas avoir de fréquences propres de flexion
et de torsion. La traversée des parois
génère une perte de l’isolement de la salle.
Cet isolement a été assuré par un capotage
glissant permettant de respecter le
critère de bruit de fond.
Ventilation
Tous les circuits de ventilation (exemple :
air comburant, extraction de salle, soufflage
salle) devront comprendre des silencieux
en amont et en aval des ventilateurs.
Ces silencieux sont calculés en fonction
du niveau de puissance acoustique
rayonné par les ventilateurs et du bruit en
sortie des bouches d’entrée et de sortie.
Ce bruit doit être inférieur de 10dB au
niveau de bruit de fond recommandé.
Dans certains cas, notamment pour les
salles anéchoïques, il est nécessaire
d’avoir une très bonne répartition du flux
d’air dans la salle avec une vitesse d’écoulement
très faible.
Silencieux à baffl parallèles
De ce fait, des blocs d’angle de ventilation
sont mis en place.
En voici le principe de fonctionnement :
- Les sections de passage sont dimensionnées
sur mesure en fonction des
débits.
- Les blocs d’angle peuvent être utilisés en
admission ou en extraction.
Les avantages de ces blocs sont la modularité
du système, un système de piège à
sons sur toute la hauteur de la chambre
inhibant les bruits de circulation d’air et,
enfin l’esthétisme.
Silencieux cylindrique
Climatisation
Il a fallu prendre en compte quatre
modes de fonctionnement de la salle,
dont voici en particulier les conditions
de l’un de ces modes :
• Un débit maxi de 2Kg/s de 0°C à -50°C
(1.263 m 3 /s ou 4549 m 3 /h) amené par
le spécimen dans la salle.
• Le clapet inférieur est ouvert.
• La ventilation inférieure est en marche
et permet la régulation en pression pour
mettre la salle à l’équilibre de pression.
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• En ne supposant aucune perte de tem -
pérature dans le gaz du spécimen,
16 000 m 3 /h sont nécessaires à l’extraction.
• Le clapet R3 est fermé.
• Les clapets R1 et R2 sont fermés pour
éviter que de l’air humide n’entre dans
la salle et ne givre.
• La CTA est à l’arrêt : pas de régulation
de température : si la porte n’est pas
fermée, il n’est pas possible d’activer le
mode 2 « défaut porte non fermé ».
• Durant le mode 2, la porte d’accès est
verrouillée.
• Utilisation du plancher mobile impossible
dans ce mode.
Sécurité (oculus)
Ils permettent aux opérateurs de visualiser
la salle, lors de la préparation des essais.
Ils doivent respecter l’isolement acoustique.
Pour ce faire, ils sont souvent constitués
de double ou triple vitrages. Les
réflexions du vitrage ne peuvent pas être
empêchées ; alors on construit souvent un
bouchon amovible en forme de dièdre pour
retrouver l’anéchoïcité lors des mesures.
Éclairage
Les éclairages ne doivent pas émettre de
bruit. Il existe différent types d’éclai rage :
les ampoules basse tension, les lampes
suspendues à incandescence et les spots
halogènes (possibilité de fixa tion directe
dans le flanc du dièdre avec parement
perforé).
Les lampes de type spots à incandescence
(comme ci-contre) sont certes, très esthétiques,
mais leur rayonnement thermique
est très important. L’ampoule chauffe le
volume d’air dans l’onde du dièdre. Ces
fortes températures limitent la durée de
vie des ampoules. Idem pour les lampes
à incandescence suspendues, mais ces
dernières sont simples à installer.
Les ampoules ci-contre sont des ampoules
basses tension qui ont un rayonnement
thermique plus faible que les ampoules à
incandescence. De plus, elles sont très
esthétiques.
Portes
Exceptionnellement, lorsque les indices
d’isolement le permettent, on peut vouloir
laisser libre le passage ce qui nécessite
un dormant trois côtés. On s’attachera à
leur précision de fabrication afin d’assurer
un bon jointoiement entre les ouvrants et
les dormants. Certaines portes disposent
d’un oculus ; ce dernier devra avoir un
pouvoir isolant identique à celui de la porte.
Certaines portes devront disposer d’un
dispositif anti-panique.
Une attention particulière devra être
apportée afin que l’écrasement des joints,
nécessaire à l’étanchéité acoustique, ne
vienne pas perturber l’ouverture de la barre
anti-panique. Les charnières peuvent dans
certains cas être hélicoïdales ce qui permet
une élévation de la porte lors de son ouverture.
Cela évite d’avoir de fortes contraintes
de planéité sur le sol. D’autres systèmes
tels que le seuil rabattable ou escamotable
peuvent êtres utilisés.
Pour les salles anéchoïques ou semianéchoïques,
les portes doivent également
comporter le même type de revêtement
acoustique que celui sur les parois ou, pour
le moins, s’en rapprocher le plus possible.
Les dièdres sont alors fixés directement
sur la porte ou mieux, sur un ensemble
indépendant articulé appelé « basket door »
(simple ou double articulation) pivotant à
l’intérieur de la salle.
L’offre
du groupe dbvib
À partir d’une expression des besoins
présentée par le client, dB Vib Consulting
peut intervenir dans l’aide à la rédaction
du cahier des charges, ou à partir du cahier
des charges rédigé par le client.
La partie étude réalisée par dB Vib Consulting
aborde tous les problèmes acoustiques
et vibratoires et de ventilation. On
peut citer à titre d’exemples :
• L’isolement entre le pôle ou le banc et
l’extérieur
• L’isolement entre les zones et les salles
à l’intérieur du pôle
• L’acoustique interne des salles (réverbérantes,
anéchoïque ou salle de
réécoute..)
• Les bruits de ventilation
• Le découplage anti-vibratile (massif,
salle, réseaux…)
• La climatisation
Dans le respect d’une démarche « Qualité,
Coût, Délai », nos experts identifient, décrivent
et évaluent les différents risque ; ils
analysent ensuite les causes possibles et
les conséquences pour définir un plan de
levée du risque.
La partie réalisation est à la charge de
dB Vib ingénierie qui, au travers de ses
départements insonorisation et ventilation
s, étudie, conçoit, réalise et installe. Les
contrôles peuvent être réalisés par dB Vib
Consulting, par le Client ou par un organisme
désigné.
dB Vib Technologies intervient pour vous
fournir et vous installer les matériels de
mesures et logiciels les plus appropriés.
dB Vib Consulting étant, de plus, un organisme
de formation, nous pouvons former
et accompagner les techniciens et ingénieurs
du pôle dans la résolution d’éventuels
problèmes sur leurs moyens d’essais.
En ce qui concerne la maintenance du
pôle, dBVib Consulting étudie et met en
place les solutions les plus adaptées ●
Henri CAMPAGNA
www.dbvib.com
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 6 1

Des essais insolites
Un « lance-poulets »
contre un pare-brise
Les essais ont beau s'adresser à des laboratoires à la fois industriels et académiques,
ils représentent, à la lecture des pages du magazine Essais & Simulations,
un univers fascinant dans lequel il arrive parfois que l'on débusque
quelques anecdotes pour le moins sorties de l'ordinaire. C'est à cela que cette
dernière page est consacrée, histoire d'achever ce numéro par une note
quelque peu légère ; ce trimestre, nous avons choisi de relater une anecdote
sur les lance-poulets, destinés à tester la résistance d'un pare-brise*.
La revue Feathers (Plumes), organe de la
fédération de l’industrie de la volaille californienne,
rapporte l’édifiante histoire
suivante.
Chacun sait que les oiseaux empruntent
les mêmes voies et couloirs aériens que
les avions et que les risques de collision
ne sont pas négligeables. Certes, en cas
de choc, l’oiseau a peu de chance de
survivre, mais l’avion n’est pas à l’abri, lui
non plus, d’une sérieuse dégradation.
L’avion est un monstre complexe et fragile.
La vulnérabilité d’un tel assemblage tient
à son composant le plus fragile. Il convient
donc de s’assurer, et ce de façon exhaustive,
de la robustesse de ses différents
organes. L’administration aéronautique
fédérale américaine (FAA) a ainsi mis au
point un procédé original pour tester la
résistance des pare-brise des avions. Le
système est composé d’un canon qui lance
des poulets morts sur lesdits pare-brise à
la vitesse approximative d’un avion en vol.
La théorie est simple : si le pare-brise
résiste à l’impact de la carcasse du poulet,
il devrait survivre à une véritable collision
avec un oiseau vivant.
À leur tour, les Anglais se sont montrés
très intéressés et ont décidé de tester de
cette façon la résistance des pare-brise
de leur locomotive à grande vitesse, alors
en cours de développement à cette
époque dans le but de prolonger le TGV
français par un HST, à la sortie du tunnel
sous la Manche.
Ils ont alors acquis le lance-poulet américain.
Après avoir lu attentivement la notice
et le protocole de réalisation des tests, les
ingénieurs entreprirent un premier essai.
Mais après avoir fait littéralement exploser
la vitre du train, perforé le fauteuil du
conducteur (heureusement remplacé par
un mannequin) et détruit une console
d’instruments de bord, la volaille propulsée
finit sa trajectoire en s’encastrant dans
la cloison de la cabine de conduite. Interloqués,
les cheminots anglais ont demandé
à la FAA de vérifier la validité du test.
Celle-ci a procédé à une inspection minutieuse
de la procédure des Anglais, avant
de formuler la recommandation suivante :
« Utiliser un poulet
préalablement décongelé »
* Cette histoire a elle-même été reprise dans
le contenu d’un blog tenu par Alain Fernandez,
consultant et formateur, spécialisé dans
les questions de stratégie, de management
de la performance et de l’intégration douce
des technologies de l’information
(www.le-perfologue.net). Celui-ci est
notamment l’auteur d’un ouvrage de
management initulé Le chef de projet efficace.
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Au sommaire
du prochain numéro
Mesures et méthodes de mesure
Étalonnage : Quelles solutions pour éviter les incertitudes
de mesures ?
Essais et modélisation
- Thermographie IR et ultrason : quels outils pour les END ?
- Dossier spécial sur les laboratoires d'essais
dans le "Grand Sud-Ouest"
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 des essais,
de la mesure, de la modélisation et de la simulation.
R é p e r t o i r e d e s a n n o n c e u r s
CETIM...........................................................9 JEC COMPOSITES......................................15
COGENIT ......................................................2 M+P INTERNATIONAL .................................5
CRT MORLAIX............................................19
MATHWORKS .....................2 e de couverture
DBVIB TECHNOLOGIES.............................13
MESUREXPOVISION...........3 e de couverture
ESI GROUP ................................................32
MSC SOFTWARE ................4 e de couverture
GOODFELLOW...........................................44
HAMAMATSU.............................................29
SALON ANALYSE INDUSTRIELLE .............63
HBM...........................................................17 SHIMADZU ...................................................7
ICA SYSTEMES MOTION ...........................23 STAHLWILLE..............................................27
CONCEPTION ÉDITORIALE & RÉALISATION
MRJ - 24 rue Firmin Gillot - 75015 Paris
Tél. : 01 56 08 59 00
Fax : 01 56 08 59 01
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(La rédaction n’est pas responsable des documents qui lui sont
adressés, sauf demande express, ceux-ci ne sont pas retournés)
DIRECTEUR DE LA PUBLICATION
Jérémie Roboh
RÉDACTION
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(o.guillon@mrj-corp.fr)
Comité de rédaction :
Anne Marie Ajour (ASTE), Raymond Buisson,
Charki Abdérafi (Istia), Bernard Colomiès (Sopemea –
ASTE), François Derkx (IFSTTAR), Jean-Claude Frölich
(ASTE), Pierre Girard (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)
Ont participé à ce numéro :
Gilles Besnard, Henri Campagna, Neill Doertenbach,
Daniel Goulet, Philippe Hervé, François Hild,
Hugo Leclerc, Thierry Marchal, Doug Nordstrom,
Jean-Noël Périé, Julien Réthoré, Stéphane Roux,
Éric Sicard, Tony Waters.
ÉDITION
Maquette : Graphaël (Paris)
Couverture : Sandrine Weyland (MRJ)
PUBLICITÉ
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DIFFUSION ET ABONNEMENTS
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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)
Trimestriel - N° 109
Janvier, février, mars 2012
Éditeur : MRJ
SARL au capital de 50 000 euros
24 rue Firmin Gillot – 75015 Paris
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N° ISSN : 2103-8260
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