Essais & Simulations n°115

Dossier Matériaux

Dossier Matériaux Essais et Modelisation Reportage Immersion dans la R&D de l’Institut de Soudure Organisées par le Club Laser Procédés et l'Institut de Soudure, les Journées nationales des Procédés laser pour l'industrie (JNPLI) se sont déroulées dans les locaux de l'Institut de Soudure à Yutz, en Moselle. À cette occasion, Essais & Simulations s'est rendu dans le département consacré à la recherche et a pu constater l'importance des équipements d'essais de l'Institut de Soudure, venant appuyer des prestations et des études uniques en France et parfois même en Europe. Avant d'entamer à travers les pages de ce numéro d'Essais & Simulations, dont l'un des dossiers concerne la place des essais dans l'élaboration de nouveaux matériaux, il paraît important de rappeler quelques généralités à propos de l'Institut de Soudure. Rassemblant sur une trentaine d'implantations (en France principalement, plus neuf à l'étranger et DOM- TOM) un millier de collaborateurs, le Groupe Institut de Soudure s'adresse à environ 8 000 clients pour un chiffre d'affaires de plus de 96 M€ (en 2012), et dont 18% est effectué à l'international. Son savoir-faire concerne les matériaux et leur comportement, les technologies d'assemblage, les contrôles non destructifs (CND) ainsi que la réglementation sous pression. Les solutions proposées vont de la mise en conformité des constructions à l'amélioration des techniques de soudage et de la fabrication soudée, la durée de vie des installations, la réduction des temps de production et de maintenance, et autres problématiques qui, mises bout à bout, entrent dans la spirale du casse-tête habituel de l'industriel. Des essais au cœur de la recherche La recherche et développement de l’Institut de Soudure est répartie sur trois sites en Lorraine : Yutz, Goin pour le procédé FSW et Saint Avold. Le laboratoire de recherche de Yutz comporte deux bâtiments. Le premier abrite les activités d'assemblage et de contrôle non-destructif. C'est ici que reposent d'importants moyens laser comme cette machine REIS récemment installée (depuis la fin 2012). Celle-ci est capable d'atteindre des vitesses d'exécution de 90 mètres/ minute et d'effectuer des rotations de 650° à 750°/seconde. « Cette machine bénéficie de degrés de liberté élevés grâce à la fibre optique directement intégrée dans le bras », indique Fabrice Scandella, Fellow Matériaux/ Procédés à l'Institut de Soudure. D'un montant de près d'1M€, cet équipement permet d'obtenir une précision hors du commun (étant donné ses dimensions) de 1/100e de millimètres grâce à ses moteurs linéaires. L’Institut supérieur européen de l’entreprise et de ses techniques (Iseetech) ainsi que le Feder, l’État, le Conseil régional de Lorraine et le Conseil général de la Moselle ont contribué au financement de certains de ces équipements. Le second bâtiment abrite la plateforme Mécanique-Corrosion de Yutz. Celle-ci rassemble tous les équipements nécessaires pour élaborer les essais dans le domaine, qu'il s'agisse des machines de fatigue et de fluage, des bancs de test et un laboratoire de corrosion. Les équipements en question sont à l'image de la politique d'investissement de l'Institut de Soudure dans ses moyens de caractérisation : un parc de huit machines de fatigue d’une capacité de 10 à 1 600 kN, sur une plage de température de -150 °C à 1 000 °C, un parc de cinq machines de fluage qui réalisent des essais jusqu’à 1 000 °C et une dalle d’essai de vingt-quatre mètres pour des essais multiaxiaux jusqu’à 2 500 kN. Par ailleurs, le département possède un logiciel de détermination de nocivité de défaut Crackwise, des centrales Essai de fatigue sur des rails d’acquisition de mesure statiques et dynamiques (au total, cent-quarante voies de mesures), des stations de mise en pression répétée de 20 bars, une chaîne de mesures électrochimiques et des réacteurs pour des essais de corrosion jusqu’à 300 bars et 400 °C. Ici sont testés, entre autres, des prototypes pour des clients industriels tels que l'industrie ferroviaire (rails, appareils de voie et voitures) sur un banc de grandes dimensions installé sur un coussin d'air et pouvant accepter une charge totale de 70 tonnes. « Nous testons également, dans le cadre de projets de recherche, des structures mécano-soudées représentatives de structures réelles telles que des balanciers of flèches de pelleteuses, ou de dispositifs de levage, souligne Fabrice Scandella. L'objectif est de développer des techniques novatrices permettant d'augmenter la durée de vie des structures soumises à la fatigue ». Le contrôle non destructif : un savoir-faire inhérent à l'institut Essais & Simulations • OCTOBRE 2013 • PAGE 30

ANR-11-CNRT-02 Dossier Matériaux Essais et Modelisation Les activités de la plateforme CND se déploient sur deux sites : à Yutz pour la partie Maintenance industrielle et à Saint-Avold Porcelette pour la partie Composites à travers la société Composite Integrity, société commune du Groupe Institut de Soudure et du PPE (Pôle de plasturgie de l’Est). La plateforme Contrôles non destructifs/ Maintenance industrielle développe les méthodes de contrôle et de monitoring adaptées à la surveillance des installations en service et au suivi de leur vieillissement (contrôle à chaud, contrôle sans contact, contrôle global, contrôle de géométries complexes…). La structure Composite Integrity propose quant à elle des prestations de services et de développement en contrôles non destructifs dans le domaine des matériaux composites. La société met en œuvre une gamme exhaustive de techniques innovantes. La plateforme CND propose une multitude de prestations allant du contrôle de zones dites inaccessibles, de pièces de géométrie complexe ou de matériaux complexes (anisotropes, hétérogènes), à l'automatisation et l'optimisation des opérations de CND (grâce à la simulation numérique par exemple), la surveillance des installations en fonctionnement, en passant par des prestations sur les composites techniques et le développement de la connaissance et de la recherche sur la caractérisation des structures aéronautiques composites de grandes dimensions. Enfin, l'Institut de Soudure est capable de définir des solutions pour un contrôle non destructif rapide en phase de maintenance. Les moyens de CND sont multiples : contrôle à chaud, contrôle sans contact, contrôle global (émission acoustique, ondes guidées…), déflectométrie, shearographie, ultrasons jets d’eau ou ultrasons mono et multi-éléments... Des essais en environnement assurés en France et à l'étranger En matière de contrôles destructifs, l'Institut de Soudure dispose d'importants équipements, mais pas spécialement à Yutz. Depuis 2008, une plateforme essai matériaux (PEM) se trouve à Villepinte (Seine-Saint-Denis) et s’étend sur 800 mètres carrés. Accréditée Cofrac, celle-ci réalise des essais mécaniques (de traction notamment), des analyses chimiques, des essais métallographiques sur les matériaux et les assemblages. Autres implantations, les laboratoires de Port-de-Bouc (Bouches-du-Rhône) et de Corbas (Rhône-Alpes), consacrés aux essais mécaniques et métallographiques. Enfin, une plateforme cette fois orientée vers la corrosion est située à Bangkok (Thaïlande). Inaugurée en 2001, et baptisée IS Industrie Thailand (Thailand), cette plateforme de dernière génération permet de réaliser des essais de résistance à la fissuration par l’hydrogène (HIC) et à la fissuration sous contrainte (SSC) en milieu H 2 S. Olivier Guillon Innovation simulation Votre développement produit maîtrisé et optimisé Nouvelles fonctions produit, réduction des coûts et des phases de développement, intégration mécanique, électronique, informatique : Avec le projet Capme’up, Cetim, IFPEN et CEA List allient leurs compétences en simulation, essais sur bancs et expertises métiers et offrent pour tous un choix de solutions adapté à vos besoins : P Dimensionnement de système complexe P Prédiction de Performance P Comparaison de solutions technologiques, prototypage & tests virtuels P Développement et vérification de lois de contrôle et commande P Intégration de fonctions de surveillance en fonctionnement Trois instituts Carnot en synergie pour concrétiser les projets d’innovation des PME et ETI 1305-010 Hélène Determe Tél. : 03 44 67 36 82 sqr@ cetim.fr CAP M E U P Essais & Simulations • OCTOBRE 2013 • PAGE 31