Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP –

Présentation au sujet: "Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP –"— Transcription de la présentation:

1 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 revue à mi-parcours – 11 mars 2009 – ANR Paris Pierre Ferdinand – Laurent Maurin (CEA/Saclay – DETECS-SYSSC-LMO) pierre.ferdinand@cea.fr – laurent.maurin@cea.fr En visio depuis Albi : Jean-José Orteu – Laurent Robert (Armines / CROMeP) jean-jose.orteu@enstimac.fr – laurent.robert@enstimac.fr Mme Sylvie Niessen (ANR) – M. Grandidier (ENSMA) sylvie.niessen@agencerecherche.fr ELICo-CP ÉLaboration Intelligente de pièces structurales Composites – Capteur de Pression

2 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Présentation Objectifs scientifiques et techniques Rappel du contexte La mesure de la pression de contact Exemple d’un capteur existant [salon JEC 2008] Solution à base de réseaux de Bragg et positionnement Méthodologie, collaboration, planification, coordination Le partenariat CROMeP – CEA LIST Objectifs du projet et contraintes techniques Schéma de principe Dissémination et valorisation Propriété intellectuelle et publications Plateforme du CROMeP Points divers Prochaines étapes

3 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Méthodologie, collaboration, planification, coordination ELICo-CP ÉLaboration Intelligente de pièces structurales Composites – Capteur de Pression

4 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Quelques chiffres et planning Durée : 30 mois (2½ ans) – 5/12/2007  04/06/2010 (21/03/2008  20/09/2010) Main d’oeuvre : 44 homme.mois Montant total du projet (CEA+CROMeP) : 624046 €uros TTC (coûts complets) Réunions Démarrage (21/03/2008) Suivi n°1 (26/06/2008) Suivi n°2 (02/10/2008) Revue annuelle (08/12/2008) Revue à mi-parcours (11/03/2009) Livrables L1 (20/06/2008) Accord de consortium (18/12/2008) L2 et L5 (à venir : 20/03/2009) Bilans semestriels N°1 (16/06/2008) N°2 (11/12/2008) Budget dépensé CEA LIST MO CROMeP MO

5 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Organisation et fonctionnement Réunions régulières entre le CEA et le CROMeP à un rythme régulier de 3 mois environ Visio-conférence ou réunions classiques Circulation fréquente et non contrainte d’informations Pas de souci particulier à signaler Le planning est jusqu’à présent respecté Un glissement pourrait néanmoins se produire compte tenu : de délais fournisseurs importants concernant certains produits d’une conception de capteur itérative avec un nombre consécutif d’améliorations assez important Partage d’informations sur un site web sécurisé mis en place par le CROMeP [à usage interne projet] Documents de travail et comptes-rendus de réunions Livrables Plannings Dessins techniques https://elico-cp.enstimac.fr/

6 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Planning Revue à mi-projet Durée : 30 mois (2½ ans) – 5/12/2007  04/06/2010 (21/03/2008  20/09/2010) Les rapports d’avancement semestriels sont calés sur la date de démarrage officielle du projet (5/12/2007) Les livrables (L1 à L9) sont calés sur la date effective de démarrage du projet (21/03/2009) Premier capteur en cours de réalisation Devis pour un premier mécanisme de test par simple pesée Conception parallèle d’un système de test de mise en pression hydrostatique

7 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Objectifs scientifiques et techniques ELICo-CP ÉLaboration Intelligente de pièces structurales Composites – Capteur de Pression

8 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Rappel du contexte ELICo-CP concerne la seule partie capteur de pression du projet ELICo Répondre à la problématique de la fabrication intelligente des pièces en matériaux composites Mesures in-situ et temps réel pour procédés RTM et autoclave Pression de contact, température Jusque dans les congés de raccordement De façon peu intrusive Pilotage versus contrôle de fabrication Disposer de paramètres d’analyse in-situ afin de garantir la reproductibilité, d’anticiper les non conformités, et disposer d’un outil d’aide à la décision Acquérir de la connaissance sur les procédés de fabrication État de l’art Essentiellement des mesures globales de dépression Très peu de capteurs à même le moule (réf. salon JEC 2008)

9 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Objectifs spécifiques du projet Démarche de “fabrication intelligente” de matériaux composites structuraux Introduction d’une instrumentation à fibre optique de grande performance dans la chaîne de fabrication Amélioration de la qualité des pièces réalisées Réduction du taux de rebus Diminution des coûts de maintenance associés Démarche d’amélioration continue du procédé de fabrication Développement d’un micro-capteur de pression de contact faiblement intrusif Intégrable dans les outillages (autoclave et RTM) Au niveau des accidents de géométrie (faibles R) 1 démonstrateur technologique 1 méthodologie de visant à réduire / éliminer le CND Consolidation de la PI et des liens entre les 2 Instituts Carnot

10 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Contraintes techniques [cahier des charges L1] Gamme de mesure Pression de contact entre 0 et 10 bar Résolution de 0,1 bar (  100 points dans la gamme de mesure) Précision de 0,2 bar Stabilité de 0,1 bar/h Températures jusqu’à 240°C Mesures relatives en temps réel [1 Hz] Possibilité de faire une mise à zéro en début de procédé Option de mesure simultanée des variations de température Peu intrusif (partie sensible de 2 mm de diamètre) Mesures dans les congés de raccordement Insensible aux environnements du procédé Contraintes d’agressions chimiques

11 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 La mesure de la pression de contact Mesures dépendantes des interactions de la résine avec la paroi lors de son passage au niveau du capteur Fonction :_ de la pression et de la viscosité du fluide _ des propriétés d’adhésion en surface _ des transformations subies par le matériau en cours de cuisson (polymérisation, retrait, …) _ du cycle thermique _ de la géométrie du capteur (forme, surface, …) _ … Le capteur développé dans ELICo-CP ne mesurera que les efforts normaux à la surface interne du moule L’interprétation du signal de pression de contact restera à la discrétion de l’homme du métier Pression hydrostatique (phase fluide) Effort normal de contact (état polymérisé)

12 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Exemple d’un capteur existant [JEC 2008] Mesure de dépression d’une poche autoclave

13 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Vœux des industriels [visites] Une constante : un capteur faiblement intrusif Format pièce de monnaie, placé au fond du moule Transmission radio des données Pas de perçage de moule 1 moule ~ 100 k€ présence d’un trou  perturbation des conditions thermiques de l’écoulement Oui mais … La mesure dans les congés de raccordement impose d’avoir une surface sensible très réduite ELICo-CP : insert : ø 4 mm – zone sensible : ø 2 mm Transmission radio Électronique embarquée subissant les cycles thermiques Norme militaire : -50 °C +150 °C Publications : -195°C +375°C (http://www.cissoid.com ) Four métallique fermé (RTM) imperméable aux ondes Il faut sortir une antenne, donc percer Environnement industriel, forts courants électriques Transmissions radio difficile  transmission filaire Ticket minimal d’entrée pour cette R&D : 1 M€ x 2 (masque + capteur)

14 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Solution à base de réseaux de Bragg La solution proposée repose sur l’utilisation de réseaux de Bragg fibrés (RdB) en tant que transducteurs Sensibles à la déformation et à la température Mesures possibles de température et de pression avec un conditionnement de réseaux adéquat Peu intrusifs Fibre optique télécom ø max 155 µm avec gaine polyimide Résistants à la température 300 °C typique, jusqu’à 1000 K pour certains réseaux Électronique de mesure déportée par fibre optique

15 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Positionnement de la solution réseaux de Bragg Une analyse des capteurs existants montre que la mesure de pression repose sur quelques principes Tubes Bourdon / membrane / soufflet / variation d’inductance, résistance, fréquence … Capteurs à quartz (Schlumberger) Capteurs optiques : 2 exemples De type Fabry-Perot (FISO) À variation d’intensité Tous ces capteurs sont essentiellement destinés à de la mesure de pression hydrostatique, avec une électronique embarquée ELICo-CP : pression de contact de la veine fluide (solidifiée après polymérisation) avec un capteur affleurant à la paroi, avec une électronique déportée par fibre optique Capteurs de pression Ashcroft Capteur de pression hydrostatique CEA-IFP

16 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Schéma de principe Capteur ELICo-CP prototype 14 mm de diamètre / fixation par vis M16 40 mm de hauteur Mesure simultanée de variations de pression et de température Mesure directe de la pression de contact Étanchéité sans joint 1 seule fibre optique (multiplexage en longueur d’onde des 2 mesures P et T) Voire 2 fibres optiques avec 2 réseaux accolés (après tests de validation) + coupleur Propriété intellectuelle La brevetabilité de ce capteur sera abordée au premier semestre 2009 (sous la forme d’un co-dépôt CEA-CROMeP)

17 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Dissémination et valorisation ELICo-CP ÉLaboration Intelligente de pièces structurales Composites – Capteur de Pression

18 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Le partenariat CROMeP – CEA LIST Le CROMeP Dispose de moyens en infusion et RTM sur activités composites, et a de nombreux contacts (Airbus, Latécoère …), et profite d’un “plan composites régional” pour le financement d’actions de R&D A une expérience dans l’optique pour la réalisation de mesures sans contact en surface de matériaux ou structures Porte un intérêt certain aux méthodes optiques dans la continuité des activités actuelles, et dans le potentiel des réseaux de Bragg pour les mesures in-situ, en particulier dans le domaine des outillages (souvent fermés) pour la caractérisation des sollicitations mécaniques et/ou thermiques Le Laboratoire de Mesures Optiques du CEA LIST Activités de développement de capteurs et systèmes de mesures pour Capteurs à Fibre Optique (dosimétrie OSL, et métrologie RdB) Impliqué dans de nombreux projets nationaux (ANR), européens ou encore dans des contrats financés à 100% par des industriels en réponse à des besoins spécifiques Applications diverses avec dépôts de brevets Autoclave de laboratoire Système de mesure multivoie Bragg-FIT 3

19 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Dissémination - Valorisation Demande de dépôt de brevet Étape préliminaire à toute communication (quelle qu’en soit la forme) La demande devrait être faite ce premier semestre 2009 Nécessité de valider certaines hypothèses au préalable Configuration des réseaux de Bragg en particulier S’appuiera fortement sur les résultats consignés dans le livrable L2 « Conception du capteur » (dû pour le 20 mars 2009) Participation à diverses conférences CMOI – JNOG –IWSHM Plateforme de démonstration du CROMeP Profiter de la proximité toulousaine pour persuader les industriels du secteur (milieu aéronautique) Marché plus large : mesure de pression hydrostatique au contact Transfert industriel à terme si le marché est suffisant Mission du CEA LIST (et plus généralement de la DRT) Nécessité d’obtenir un brevet d’invention pour s’assurer le marché

20 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Points divers ELICo-CP ÉLaboration Intelligente de pièces structurales Composites – Capteur de Pression

21 Direction de la Recherche Technologique Commissariat à l’ Énergie Atomique – R.C.S. PARIS B 775 685 019 Revue à mi-parcours (11 mars 2009) – ELICo-CP – 07 P2IC 003 Prochaines étapes Prochains livrables L2 (T2.1) : règles de conception du capteur [CEA] Mode de transduction, amplification mécanique, comportement thermique, procédure d’assemblage Réalisation d’un prototype t 0 +12mois : 20 mars 2009 L5 (T3.1) : étude de l’interface capteur / outillage [CROMeP] Résultats de conception de l’interface capteur / outillage pour procédé autoclave ou RTM en étuve t 0 +12 mois : 20 mars 2009 Travail de fond Préparation aux tests de validation labo Adaptation au montage pour essais au CROMeP Interrogation du tissu industriel