ELICo-CP ELaboration Intelligente de pièces structurales Composites – Capteur de Pression 1ère revue annuelle de projet – 8 décembre 2008 - Saclay Pierre.

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1 ELICo-CP ELaboration Intelligente de pièces structurales Composites – Capteur de Pression 1ère revue annuelle de projet – 8 décembre Saclay Pierre Ferdinand – Laurent Maurin (CEA/Saclay – DETECS-SYSSC-LMO) – En visio depuis Albi : Jean-José Orteu – Laurent Robert (Armines / CROMeP) – Mme Sylvie Niessen (ANR) N° lignes visio : Saclay (bât. 476, pce. 5) : – Albi : (92/93) N° téléphone de la salle : Saclay : – Albi : 1

2 Guide de réunion Visite du Laboratoire de Mesures Optiques
Rapide tour de table et présentations Rappel des objectifs de la réunion Partie administrative Quelques chiffres et planning Organisation et fonctionnement Partie technique 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 Le partenariat CROMeP – CEA LIST Objectifs du projet et contraintes techniques Schéma de principe Prochaines étapes Points divers Revue intermédiaire de projet (11 mars 2009) 2

3 Objectif de la réunion Première revue annuelle du projet ELICo-CP en présence d’un représentant de l’ANR Informer l’ANR De l’avancement des travaux Des modalités pratiques d’organisation du projet entre les partenaires Des éventuelles nouvelles orientations prises par le projet 3 principaux points seront abordés Administratif et financier Livrables, comptes-rendus Organisationnel Fonctionnement du projet entre le CROMeP et le CEA LIST Technique Solution mise en œuvre et risques associés 3

4 Partie administrative
ELICo-CP ELaboration Intelligente de pièces structurales Composites – Capteur de Pression Partie administrative 4

5 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) : €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) Livrables L1 (20/06/2008) Accord de consortium (à venir : 12/2008) Bilans semestriels N°1 (16/06/2008) N°2 (à venir : 12/2008) Budget dépensé CEA MO 34.6% CROMeP MO 13% 5

6 https://elico-cp.enstimac.fr/
Organisation et fonctionnement Réunions régulières entre le CEA et le CROMeP à un rythme régulier de 3 mois environ Circulation fluide d’informations Pas de souci particulier à signaler Le planning est jusqu’à présent respecté Partage d’informations sur un site web sécurisé mis en place par le CROMeP Documents de travail et compte-rendus de réunions Livrables Plannings Schémas techniques 6

7 Première revue annuelle
Planning Première revue annuelle 7

8 ELICo-CP ELaboration Intelligente de pièces structurales Composites – Capteur de Pression Partie technique 8

9 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

10 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) 10

11 Mesure de dépression d’une poche autoclave
Exemple d’un capteur existant [JEC 2008] Mesure de dépression d’une poche autoclave 11

12 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 ømax 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 12

13 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 Capteur de pression hydrostatique CEA-IFP Capteurs de pression Ashcroft 13

14 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-FIT3 14

15 Objectifs 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 (fabrication de pièces en autoclave) 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 15

16 Contraintes techniques
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 16

17 CONFIDENTIEL Schéma de principe Capteur ELICo-CP prototype
14 mm de diamètre 40 mm de hauteur Mesure simultanée de pression et de température Mesure directe de la pression de contact 1 seule fibre optique (multiplexage en longueur d’onde des 2 mesures P et T) Propriété intellectuelle La brevetabilité de ce capteur sera abordée dans les 6 prochains mois CONFIDENTIEL 17

18 Prochaines étapes Revue intermédiaire des projets P2IC à l’ANR (Paris)
11 mars 2009 de 10h20 à 11h20 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 t0+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 t0+12 mois : 20 mars 2009 18

19 Questions Revue intermédiaire des projets P2IC du 11 mars 2009 19