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Essais & Simulations 150

Spécial Automobile L’automobile connaît une nouvelle révolution… mais quel impact pour les essais ?

MESURES AVIS D’EXPERT

MESURES AVIS D’EXPERT Sébastien Hoffait R&D Manager chez V2i, une société belge spécialisée dans les solutions de pointe et sur-mesure afin de résoudre des problèmes liés aux vibrations et d’améliorer la sécurité ainsi que la fiabilité industrielle. Point sur la mesure automatisée de roue aubagée V2i a développé un prototype permettant la détermination automatisée et robotisée de la distribution de désaccordage d’une roue aubagée donnée. Le point sur cette technologie qui permet de résoudre de nombreux problèmes liés à la tenue mécanique. Un des objectifs majeurs des concepteurs de moteurs d’avion est la réduction de la consommation soit par une optimisation sur base d’une architecture traditionnelle soit par l’introduction de technologie de rupture. Une des innovations qui sera plus que certainement intégrée dans les moteurs du futur consiste en la réalisation de pièces rotoriques monobloc appelées roues aubagés monobloc (mieux connues dans le domaine par leur dénomination anglaise « blisk » pour bladed disk). et une série d’excitation dynamique est injectée afin de déterminer les valeurs de fréquences de résonance pâle par pâle à l’aide de mesures vibratoires par vibrométrie laser. La distribution de fréquences de résonance isolées permet alors de rendre compte d’une image du désaccordage. Cette procédure a permis d’obtenir des résultats fiables et utiles dans le cadre d’études de développement de pièces de Les aubes sont alors intégrées directement à la virole (soudure par friction notamment) au lieu d’être insérées une à une. Cet assemblage permet de réduire la masse de l’ensemble mais peut entraîner des réponses du système dommageables pour sa tenue mécanique. Ce comportement est causé par le très faible amortissement et par des différences minimes entre chaque aube cassant la symétrie cyclique, ce qui engendre un phénomène de désaccordage (mistuning en anglais). Ce sujet fait l’objet de nombreux travaux et développements afin de mieux maitriser son origine et ses potentielles conséquences. UN SUJET DEVENU PRÉOCCUPANT... V2i travaille depuis plusieurs années dans cette direction en développant et en implémentant des méthodologies de détermination expérimentale du désaccordage. Dans les premières phases de développement de ce type de méthodes, différentes procédures expérimentales ont été envisagées afin d’isoler chaque pale et d’en caractériser la dynamique propre. Les pales non mesurées sont alors isolées de la pale identifiée en augmentant leur amortissement (grâce à de la pâte visqueuse) ou leur masse (grâce à des masselottes placées en bout d’aube). Ces deux méthodes permettent de décaler suffisamment la fréquence de résonnance des pales modifiées et/ ou d’atténuer fortement leur réponse. La roue est assemblée d’une manière représentative sur la tête d’un pot vibrant électrodynamique 16 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°150 • Septembre - Octobre - Novembre 2022

MESURES type démonstrateur. Cependant certains points limitent voire rendent humainement et économiquement impossible une industrialisation de la mesure, qui semble une étape nécessaire à la validation en fin de processus de fabrication. La principale limitation réside dans le caractère fortement manuel de la méthodologie suivie avec un nombre important de manipulations soit de l’élément amortissant soit des masses additionnelles ponctuelles et le déplacement manuel du vibromètre laser. Afin de garantir une précision optimale, seule une mesure verticale est envisageable étant donné la difficulté de garantir un positionnement et une orientation précise du faisceau laser. QUELLES SOLUTIONS ? Afin de pallier ces différents freins à une industrialisation, V2i a développé, dans la cadre du projet collaboratif Vibe subventionné par la région Wallonne et le fond Feder, un prototype permettant la détermination automatisée et robotisée de la distribution de désaccordage d’une roue aubagée donnée. Les différents points freinant une potentielle automatisation ont été traités et une solution y répondant a été implémentée. En vue de réduire les opérations manuelles, le moyen de mesure – le vibromètre laser – est installé en tant qu’outil sur un bras robotisé 6 axes de marque Staubli (TX2-90XL). Les innovations en termes de vibrométrie laser, dont la possibilité de travailler avec un laser dans les longueurs d’onde de l’infrarouge, permettent également de se passer de l’utilisation d’éléments diffusants – éléments qui doivent être placés manuellement et dont la masse, aussi petite qu’elle soit, perturbe la mesure de désaccordage. Une procédure de calibration particulière est mise en œuvre afin de définir l’outil comme un point d’intersection du faisceau laser et son orientation, ce qui définit le repère outil. Une seconde calibration permet de positionner la pièce à mesurer par rapport à ce premier repère outil. Ces deux procédures ne sont requises qu’une seule fois lors de l’installation de la cellule de mesure, chaque roue testée ultérieurement étant positionnée précisément à l’aide de goupilles de centrage. Une pièce d’interface permettant de positionner et de fixer de manière représentative la roue sur le pot vibrant électrodynamique a également été conçue. Le choix de l’architecture de la cellule robot s’est tourné vers une fixation du robot sur un portique pointant MANUMESURE L’EXPERT EN MÉTROLOGIE POUR VÉRIFIER ET ÉTALONNER VOTRE PARC D’APPAREILS DE MESURE MÉTROLOGIE INDUSTRIELLE Etalonnage, vérification, essais MAINTENANCE INDUSTRIELLE Intervention en laboratoire ou sur site Appareils toutes marques GESTION DE PARCS D’INSTRUMENTS DE MESURE POUR LE SUIVI MÉTROLOGIQUE 12 centres techniques dans toute la France Scannez-moi et découvrez le site de Manumesure MULTI ACTIVITÉS Étalonnage : N°2-1035, N°2-1405, N°2-1406, N°2-1310, N°2-1615, N°2-1336 Essais : N°1-1623, N°1-1318, N°1-2000 Inspection : N°3-145 Matériaux de référence : N°1-5650 Portées disponibles sur le site www.cofrac.fr Manumesure, société du groupe Chauvin Arnoux, est spécialisée en métrologie industrielle et contrôles réglementaires environnementaux. Tél : 02 31 64 51 35 • info@manumesure.fr • www.manumesure.fr ESSAIS & SIMULATIONS • N°150 • Septembre - Octobre - Novembre 2022 I17

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