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Essais & Simulations 152

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Spécial Contrôle Qualité Le contrôle qualité investit les laboratoires d’essais

ESSAIS ET MODÉLISATION

ESSAIS ET MODÉLISATION L’électrification se révèle aussi comme une tendance forte. Ce phénomène relativement nouveau et en expansion fait appel à des matériaux sensibles tels que le cuivre dont le coût est élevé et l’approvisionnement difficile. Il faut donc développer des solutions alternatives comme l’aluminium, un matériau qui reste cher mais dont l’intensité est beaucoup plus faible. « Dans tous les cas, nous devons trouver des solutions afin de mettre en forme ces matériaux, notamment avec l’appropriation de plus en plus importante de la fabrication additive métallique : cette famille de technologies qui fabrique la matière en même temps que la pièce n’est pas sans rappeler l’approche de la fonderie, car il est possible de créer des matériaux nouveaux en termes de composition chimique. C’est pourquoi la fabrication additive se développe mais pour le moment, uniquement dans des niches, car celle-ci demeure coûteuse et sa robustesse reste à démontrer. On a besoin pour cela de nouveau protocole de qualification portant sur la qualité et la santé de la matière ». Essais de caractérisation des matériaux QUELLES ÉVOLUTIONS EN MATIÈRE DE CONTRÔLE QUALITÉ ? Sur les produits, le contrôle qualité n’est pas une tendance nouvelle mais on constate cependant une forte croissance de contrôle des pièces en ligne à 100%. Auparavant en effet, une pièce prise de manière aléatoire subissait une opération de contrôle. Aujourd’hui, c’est la totalité des pièces qui est contrôlée, soit pour répondre aux exigences du donneur d’ordres, comme dans l’automobile et l’aéronautique, soit lorsqu’on a besoin de savoir que tous les matériaux utilisés sont conformes au cahier des charges d’une pièce. Cela conduit donc à bousculer les méthodes de caractérisation classiques : « auparavant, nous pratiquions des essais destructifs de dureté en sortant la pièce de sa ligne de production. Aujourd’hui, les instruments de CND contrôlent chaque pièce directement sur la chaîne de production en faisant de corrélation entre les signaux obtenus par contrôle non destructif et les résultats attendus en matière de grandeur physique. Cela se fait grâce des technologies de contrôle plus évoluées, un logiciel d’acquisition de données et, depuis peu, des algorithmes d’intelligence artificielle permettant aux systèmes d’apprendre eux-mêmes. Il s’agit d’un enjeu majeur car l’objectif est que 100% des pièces soient conformes. » Cette stratégie permettrait de pratiquer de moins en moins d’essais physiques, et de plus en plus d’essais non destructifs (END), sauf bien sûr lorsque l’essai physique est obligatoire pour répondre à une obligation normative ou de référentiel interne. Pour ce faire, différents moyens de caractérisation sont utilisés, et ce afin de répondre à plusieurs priorités. D’une part, les caractéristiques et la résistance mécanique comme les tests de dureté et de traction afin de connaître la limite de élasticité d’une pièce. D’autre part, la micro-structure : celle-ci fait appel à des compétences particulières et des moyens tels que des microscopes afin de déterminer la structure interne d’une pièce métallique ou composite, mais aussi pour procéder à une analyse chimique (par analyse défaillance). « Il s’agit d’un moyen pertinent pour 8 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°152 • Février - Mars - Avril 2023

ESSAIS ET MODÉLISATION © CETIM connaître la composition chimique, tout comme la spectrométrie par étincelage ou la spectrométrie de masse des matériaux. Nous utilisons également une technologie reposant sur la spectrométrie locale via un faisceau laser : nous pouvons ainsi lire la composition chimique des fumées générées par le laser et donc du métal de base. » LARGE PALETTE DE MOYENS CND En matière de CND, le Cetim a recours à une large palette de moyens de caractérisation diverses en fonction de la géométrie des matériaux utilisés afin d’obtenir les informations nécessaires, comme le courant Foucault, l’ultrason et l’ultrason multi-éléments ou encore les émissions acoustiques ainsi que la tomographie pour un contrôle non destructif en continu. Il existe également des domaines sans fin à explorer. Par exemple, l’essai Brinell, méthode qui repose sur une bille venant pénétrer le métal selon une charge donnée ; celle-ci laisse une empreinte à partir de laquelle il est possible d’obtenir la valeur de traction d’un essai destructif. Aussi, en forge, une des problématiques lors d’une ébauche de pièces réside dans le fait que le métal est déformé ; celui-ci ne dois alors pas Cellule de contrôle autonome robotisée-CND chez NTN Transmission Europe contenir de fissures sinon cela peut engendrer des problèmes dans la suite lors des opérations d’usinage. MISE AU POINT D’UNE NOUVELLE TECHNIQUE D’autres techniques existent telles que le ressuage ou la magnétoscopie mais le Cetim a développé en outre une autre méthode de CND. Reposant sur un système de thermographie infrarouge pulsé (ou par induction), ce principe met en œuvre un inducteur dans lequel on fait passer un courant provoquant un champ magnétique. Ce champ permet de chauffer brutalement le métal ; on vient alors pointer sur la zone chauffée une caméra infrarouge afin de visualiser la présence de fissures qui se manifestent sous la chaleur. Cette opération s’effectue à l’aide d’un robot. En ayant recours à ces méthodes de défectologie (détection et classification des défauts), il est ainsi possible de s’assurer de la présence ou non de défauts pouvant compromettre la bonne tenue de la pièce dans le temps. Ce niveau d’analyse est naturellement déterminé en fonction des besoins liés à l’utilisation du produit final au cours de son existence. Cette mécanique de rupture fait partie des priorités du Cetim ; ces études permettent ainsi de savoir quelles conséquences auront tels ou tels défauts sur une pièces au cours de sa durée de vie. Autre ambition du Cetim, le contrôle in situ en fabrication additive. Ce procédé d’un nouveau genre cherche sa robustesse. Or, pour Dominique Ghiglione, « on a aujourd’hui besoin d’une instrumentation capable de qualifier ce moyen de production très particulier composé d’une poudre, d’un laser, le tout enfermé dans une enceinte. La Cetim travaille sur un moyen de caractérisation non destructif pouvant exploiter la lumière du faisceau laser afin de donner les moyens à la fabrication additive de sortir, enfin, de ses marchés de niche » ● Olivier Guillon ESSAIS & SIMULATIONS • N°152 • Février - Mars - Avril 2023 I9

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