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DÉCOUVREZ DIX PÉPITES FRANÇAISES DE L’ÉLECTRONIQUE SUR NOTRE SITE INTERNET

N°991ccOCTOBRE 2016 - 16,50

www.industrie-techno.com

MÉCATRONIQUE Entrez dans l’usine du futur! ccPAGE 22

UN HOMME, UNE TECHNO ccPAGE 4

Il transforme les idées en innovations Benjamin Carlu, fondateur de l’Usine IO

CAHIER TECHNIQUE ccPAGE 49

Fabrication additive

Les poudres métalliques pour l’impression 3D

www.industrie-techno.com

EDITO

Bouillon de culture

ccMURIEL DE VERICOURT RÉDACTRICE EN CHEF

THOMAS GOGNY POUR IT

mdevericourt@industrie-technologies.com

Et vous, dans votre entreprise, qui pilote l’innovation ? La question est bien moins anodine qu’il n’y paraît. D’autant que la réponse dépendra vraisemblablement non seulement de l’organisation effectivement mise en place, mais aussi d’une autre réalité, plus intangible, qui traduit l’implication réelle des personnes. Car ce qui compte, ce n’est pas seulement de savoir qui est chargé de l’innovation mais aussi qui se sent responsable de l’innovation. Si vous répondez « tout le monde », c’est sans doute que votre entreprise a su développer une véritable culture de l’innovation, un vrai bouillon de culture favorisant l’émergence des idées neuves, et qu’elle est attentive à se réinventer en permanence pour ne pas se laisser distancer par ses concurrents. À l’image d’un Google, qui ne néglige rien pour tirer parti du potentiel créatif de ses employés. Peut-être encore mieux, si vous répondez « le client », c’est qu’elle a su ouvrir grand les portes et les fenêtres pour répondre au mieux à une demande qui évolue. Comme l’a fait Lego, qui peut mobiliser jusqu’à 150 000 fans de sa marque pour réflé- Toute la question chir à l’évolution de ses petites briques en est de savoir plastique. Si vous répondez « le PDG », c’est qui se sent qu’elle considère la mise au point de nouresponsable veaux produits et services comme un enjeu stratégique majeur. À l’instar de nombre de de l’innovation. start-up et de PMI, qui tirent une partie de leur agilité du fait que leur dirigeant est aussi le directeur de l’innovation. Si au contraire, vous ne pensez spontanément qu’à quelques collaborateurs bien précis, c’est peut-être que, croyant bien faire, elle a créé un service dédié à l’innovation, mais que celui-ci peine en fait à mobiliser en interne pour parvenir à ses fins. Pire : qu’il tend à entretenir chez ceux qui n’en font pas partie l’idée délétère qu’ils n’ont pas à s’occuper d’innovation, puisque d’autres s’en chargent ! cm

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UN HOMME, UNE TECHNO

Il transforme les idées en innovations Benjamin Carlu aime les projets entrepreneuriaux. À l’Usine IO, il aide les inventeurs à accoucher de leurs idées, en mobilisant les bons experts pour transformer un projet en véritable innovation. Un exercice auquel le gadzart est passé maître !

l’adresse indiquée, dans le XIIIe arrondissement de Paris, une imposante façade noire, austère, se dresse devant moi. Perplexe, je pousse la porte qui ouvre sur un long couloir vide, sans fenêtre. Au bout, changement d’atmosphère : dans une vaste salle, très haute de plafond, lumineuse, travaillent une cinquantaine de personnes. L’ambiance est studieuse : quelques-uns échangent, d’autres sont concentrés sur leur ordinateur personnel, d’autres encore bricolent sur une table. à côté des longues rangées de tables, des ordinateurs en libre-service et des chaises alignées pour une conférence achèvent de remplir l’espace. J’aperçois des machines derrière quelques cloisons vitrées placées ici ou là. Décontracté, Benjamin Carlu m’accueille, tennis aux pieds. Le tutoiement semble de rigueur. « Nous avons mis six mois à trouver ce lieu, extraordinaire. C’était une

À

galerie d’art contemporain qui a déménagé », s’enthousiasme-t-il. Ce lieu, c’est l’Usine IO. En tout, 1 500 mètres carrés dédiés à la conception de projets, en plein cœur de Paris. Créée il y a deux ans avec le soutien d’acteurs tels que Xavier Niel, Parrot ou la BPI, l’Usine IO compte actuellement 150 membres et déjà 340 projets développés en son sein. « Nous sommes dans la salle de conception, me précise Benjamin Carlu, celle dédiée aux échanges, à la recherche d’informations, et aux interventions extérieures. cc Un

centre d’aiguillage mais pas un fablab

Tout autour, divers ateliers permettent de travailler l’électronique, le métal, le bois ou encore le plastique. » Des bureaux pour les réunions, enfin, complètent cet espace hybride, entre coworking et prototypage. « Nous ne sommes pas un fablab », tient toutefois à préciser Benja-

cc AccompAgner les inventeurs Pour permettre aux porteurs de projet de passer de l’idée à l’industrialisation, l’Usine IO parie d’abord sur la mise en relation des professionnels et experts de tous horizons. Au début de l’année, elle a lancé le programme Box Innovations, pour accompagner en douze rendez-vous les inventeurs d’une idée. Les quatre dernières phases sont spécifiquement dédiées au prototypage. L’équipe de l’Usine IO prend alors la main et réalise le prototype avec un parc de machines important qui lui permet de travailler aussi bien le bois que le plastique ou le tissu, sans oublier l’électronique. Parmi les membres, 50% sont des start-up et 25% des grands groupes. «Nous les aidons aussi à formaliser et pérenniser leur offre de fablab en interne», précise Benjamin Carlu.

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min Carlu. « Plutôt un centre d’aiguillage. Nous mettons de la ressource à disposition, mais contrairement à un fablab où le partage est systématique, les projets restent ici confidentiels. » Il ne cache pas, avec les deux autres cofondateurs Gary Cige et Agathe Fourquet, s’être inspiré du célèbre Techshop américain, l’ultime référence en matière de fablabs privés. Mais il fait bien la différence. « Nous, nous ne cherchons pas à former des utilisateurs de machines mais des porteurs de projets. » Si dans le trio, Gary est le « docteur start-up » et Agathe, le lien avec les industriels, Benjamin est le technicien. Le goût pour le bricolage, il l’a dans la peau depuis son enfance. Il y consacre ses loisirs avec son père puis ses amis. Lorsque vient le moment de choisir une école, il ne postule que pour une seule : les Arts et Métiers. Un rêve de gamin qu’il réalise. En dernière année, il décide de créer son activité. « Ce n’était pas encouragé à l’époque, se souvient-il. Mais j’aime me lancer des défis. Je suis un entrepreneur chronique. » Il crée Aexis, spécialisée dans la production de panneaux solaires thermiques et photovoltaïques, un marché alors déjà très développé en Allemagne. Le métier du bâtiment ne lui convient pourtant pas tout à fait. Il cède ses parts et se lance, sur les conseils d’un ami, dans un nouveau secteur en plein décollage : les cleantechs. Il rejoint Demeter, un fonds d’investissement spécialisé dans le secteur, comme expert technique. « C’est une expérience extraordinaire qui a duré trois ans, raconte-t-il. J’ai fait le tour de l’Eu-

D.R.

Benjamin Carlu, cofondateur de l’Usine IO

BenjamIn Carlu

T. GOGny pOUR InDUsTRIe eT TeChnOlOGIes

Cofondateur de l’usine IO en 2013 avec Gary Cige et agathe Fourquet, Benjamin Carlu est ingénieur diplômé de l’école des arts et métiers. Il a créé en 2005 la société aexis energie, spécialisée dans les panneaux solaires. Puis il a co-fondé les start-up Flipstory (2009) spécialisée dans les flip books et Stereobank (2010) une banque d’images vidéos 3D.

rope, en visitant tant des usines high-tech en Allemagne que des centrales de production de biogaz au fin fond de la campagne. » Après trois ans pourtant, Benjamin Carlu veut se lancer un nouveau défi. « Je me suis demandé si j’étais adapté au monde du numérique. L’école des Arts et Métiers a des qualités extraordinaires, mais nous n’avions eu aucune vraie formation en informatique. » En autodidacte, il apprend à coder et à faire du traitement d’image, et lance avec un ami, en 2009, FlipStory. cc Aider

les autres à coucher leurs idées sur le papier

« C’était le moment de l’explosion des albums photos en ligne, se souvient-il. Youtube n’existait pas encore. Nous nous sommes demandés pourquoi on n’impri-

merait pas des flip book. » Les flip book, en bon français folioscopes, ce sont ces livrets de dessins ou de photographies qui, feuilletés rapidement, procurent l’impression d’une image en mouvement. Le public n’accroche pas, mais Benjamin Carlu, lui, ressort de cette expérience avec une solide expertise en traitement vidéo. Nous sommes en 2010. Le film Avatar sort en 3D alors qu’aucune banque d’images en 3D n’existe encore. Benjamin Carlu se lance avec un autre ami et crée Stéréobanks. En quelques mois, ils construisent le plus gros catalogue de vidéos en 3D avec des clients prestigieux comme Nokia, ou Toshiba. « Nous nous sommes retrouvés à vendre tous azimuts. Puis début 2013, ce fut la claque : plus personne ne produisait en 3D. » De quelques dizaines de milliers d’euros de ventes par

mois, l’entreprise passe à quasiment à rien. Quelques mois après, c’est la création de l’Usine IO, une « boîte passion » où ce père de deux enfants se plaît à dire qu’il s’occupe d’un « gros bébé et de 150 petits bébés ». Passionné de design et de typographie, Benjamin Carlu me confie déplorer de n’avoir plus le temps de lire que des rapports d’études. Il n’a plus le temps de bricoler non plus, d’ailleurs, mais ne le regrette pas : « En aidant les autres à coucher leurs idées sur le papier, on apprend tous les jours. Et puis le challenge continue. Nous réfléchissons maintenant à diffuser le service sur tout le territoire. L’idée ? Apporter l’expertise de l’Usine IO à distance ! » cm cc PhiliPPe Passebon ppassebon@industrie-technologies.com

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SOMMAIRE

EN COUVERTURE

TENDANCES

CYBERSÉCURITÉ

Les promesses industrielles de la blockchain

cc PAGE 8

TRANSPORT

Des taxis autonomes

cc PAGE 10

LOGISTIQUE

Des robots livreurs

cc PAGE 12

NUCLÉAIRE

La construction de centrales optimisée

cc PAGE 13

TRANSPORT

L’envol de l’avion personnel cc PAGE 14

ÉNERGIE

Une batterie performante

cc PAGE 16

INTELLIGENCE ARTIFICIELLE

Des bandes-annonces à la chaîne !

cc PAGE 18

AUTOMOBILE

Renault accélère sur le véhicule électrique

cc PAGE 19

MÉCATRONIQUE

Entrez dans l’usine du futur! On attend de l’usine du futur qu’elle soit communicante pour qu’elle puisse s’autocorriger, anticiper les pannes et s’adapter de manière à gagner en productivité et en souplesse pour répondre aux besoins des clients. Les composants mécatroniques apportent cette intelligence tout au long de la ligne de production en captant des informations variées. ccPAGE 22 TENDANCE

ROBOTIQUE

PERSPECTIVE

Des machines intelligentes

Un domaine d’application privilégié

Des composants toujours plus performants

PRODUCTION

CONCEPTION

La traque aux rebuts chez Pernat Emile

Ez-Wheel, la roue autonome tout en un

cc PAGE 24

cc PAGE 28

cc PAGE 32

cc PAGE 27 INDUSTRIE-TECHNO.COM

ÉLECTRONIQUE 10 pépites made in France cc PAGE 20

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cc PAGE 30

EXPÉRIENCES

Comment tirer parti de la mécatronique cc PAGE 36

Pour s’abonner c www.industrie-techno.com/abonnement Déja abonné c abo@infopro-digital.com - 01 77 92 99 14

SOMMAIRE

Immeuble Antony Parc II 10, place du général de Gaulle BP 20156 92186 Antony Cedex Tél. : 01-77-92-92-92 Fax Rédaction : 01-77-92-98-51 Fax Publicité : 01-77-92-98-50 Une publication de Pour joindre vos correspondants, composez 01-77-92, suivi des quatre chiffres entre parenthèses indiqués après chaque nom.

Président directeur général Christophe Czajka Directeur général Julien Elmaleh Directrice générale déléguée Isabelle André Directeur du pôle industrie Pierre-Dominique Lucas

PRODUITS

RÉDACTION Directrice des rédactions Christine Kerdellant (9483) Directrice adjointe des rédactions Anne Debray (9251) Rédactrice en chef Muriel de Vericourt (9957) Assistante de la rédaction Marielle Flèche (9425) Rédactrice en chef déléguée Aurélie Barbaux (9470) Rédacteur en chef adjoint Jean-François Prevéraud (9458) (Bureaux d’études, design, CAO, lettre Web) Rédacteurs Juliette Raynal (9421) (Numérique, électronique, informatique), Philippe Passebon (9481)(Énergie, environnement, électrotechnique et sécurité) Didier Ragu (9435) (Nouveaux produits)

ÉNERGIE

Les logiciels de supervision gagnent en intelligence cc PAGE 38

NOUVEAUTÉS

Notre sélection de produits classés en 5 secteurs de référence cc PAGE 42 à 47

ONT COLLABORÉ À CE NUMÉRO Sophie Eustache, Claire Lecœuvre et Hugo Leroux RÉALISATION Secrétariat de rédaction Nicole Torras (9493), première secrétaire de rédaction Direction artistique Gérard Quévrin (9494) Service Photo Bernard Vidal (9490) Infographie Florent Robert (9495)

CAHIER TECHNIQUE

Les métaux de la fabrication additive L’impression3D métallique se démocratise cc PAGE 49

COMMERCIAL Directrice commerciale du pôle Industrie Béatrice Allègre (9362) Directrice de clientèle Flora Morel (9361) Directeur de clientèle Piero Tomassi (9578) Régions Thierry Borde, directeur (04-72-84-27-54) Est Clarisse Michel (03-88-84-36-06) Allemagne/Suisse/Autriche : Thomas Hugues (9536) Benelux : Huson International Media (Rodric Leerling) +31 (0) 229 841 882 Grande-Bretagne : Huson International Media (Stuart Payne) +44 (0) 1932 564 999 États-Unis : Huson International Media +1 212 268 3344 Espagne : B2B Communication (Juan Jose Bellod) +34 91 319 8177 Espace Industrie - Contact Industrie - Service publicité Flora Morel (9361) La direction se réserve le droit de refuser toute insertion sans avoir à justifier sa décision. CONFÉRENCES-EVÉNEMENTS (9290) ADMINISTRATION-GESTION Directeur administratif et financier Stéphane Deplus (9402) Responsable juridique Mireille Monnier (9744) Directeur des affaires sociales Frédéric Sibille (9444) Directrice fabrication et achats Fabienne Couderc (9314) MARKETING, DIFFUSION-ABONNEMENTS Directeur Guillaume de Corbière Directrice Marketing direct et diffusion Laurence Vassor Marketing direct abonnements Carole Hardy Gestion abonnements Nadia Clément TARIFS ABONNEMENTS France (TVA 2,10 %) 1 an : 220 euros TTC Etudiant 51 euros TTC (sur justificatif) Etranger nous consulter Règlement à l’ordre d’Industrie et Technologies Pour l’UE, préciser le numéro de TVA intracommunautaire Librairie (vente des numéros déjà parus et des annuaires) Annuaires (TVA 5,5 % incluse) «L’Atlas des usines»: 230 euros TTC (papier) 650 euros (format xls)

MCD de Siemens (photo de couverture) est un outil de conception mécanique, électrique et de simulation des automatismes.

LA MÉCANIQUE DES RÊVES

ROBOTIQUE Quand l’homme se met au service de la machine cc PAGE 58

CRÉDITS PHOTOS COUVERTURE : SIEMENS ; T. GOGNY ; D.R. SOMMAIRE : SIEMENS ; F. ROBERT ; D.R..

Numéro de commission paritaire : 0617 T 81775. Numéro ISSN: 1633-7107. Dépôt légal : à parution. Impression : Imprimerie de Compiègne, 60205 Compiègne. Industrie et Technologies est édité par Groupe Industrie Services Info SAS au capital de 38628352 euros. Siège social: 10 place du général de Gaulle 92160 Antony. RCS Nanterre 442.233.417. 10. Siret: 442 233 417 00041. TVA: FR29442233417. Principal actionnaire ETAI. Toute reproduction, représentation, traduction ou adaptation, qu’elle soit intégrale ou partielle, quels qu’en soient le procédé, le support ou le média, est strictement interdite sans l’autorisation de l’éditeur, sauf dans les cas prévus par l’article L.122-5 du code de la propriété intellectuelle. Seules sont autorisées les reproductions réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective et les analyses et courtes citations justifiées par le caractère scientifique ou d’information de l’œuvre dans laquelle elles sont incorporées. (loi du 11 mars 1957, art. 40 et 41, et code pénal, art. 425). Copyright Groupe Industrie Services Info SAS. Tous droits réservés Directeur de la publication Christophe Czajka

10-31-1668 / Certifié PEFC / pefc-france.org

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TENDANCES

La blockchain suscite un intérêt qui ne cesse de croître. Cette technologie de transmission et de stockage de données est réputée infalsifiable, grâce à l’enregistrement chez plusieurs utilisateurs de la même information. Utilisée notamment pour enregistrer des «contrats intelligents», régissant a priori les interactions entre objets connectés, elle pourrait trouver des applications dans les réseaux électriques intelligents, l’habitat connecté, ou le suivi logistique. t si les pannes d’électricité n’étaient plus qu’un mauvais souvenir ? En Australie, la société Filament s’y emploie. Elle teste un réseau doté de capteurs qui communiquent entre eux. Ils prennent eux-mêmes les décisions les plus pertinentes et redirigent les flux d’électricité en conséquence, évitant de perdre plusieurs heures le temps qu’une équipe se déplace, constate, et répare la défaillance. Par ailleurs, les données collectées et les capteurs peuvent aussi être utilisés par

E

d’autres entités, comme une compagnie de fret qui veut suivre ses chargements, selon des conditions définies par avance. Les transactions de données sont effectuées, enregistrées puis facturées automatiquement selon les termes du contrat. cc Des

transactions sécurisées et infalsifiables

Un scénario futuriste rendu possible par l’usage du protocole de la chaîne de blocs, ou «blockchain». Née en 2008, elle est l’architecture qui a permis le développement

IBM place la logistique sous surveillance c Microsoft et IBM ont

inauguré ces derniers mois le «Blockchain as a service», en mettant à disposition leur cloud aux développeurs qui souhaitent recourir aux transactions par chaîne de blocs. IBM entend également mettre

à contribution sa plateforme IoT Watson pour associer objets connectés et blockchain afin, par exemple, de garantir la traçabilité et l’intégrité d’un colis durant son trajet. Dans le cadre du projet SmartLog avec la ville de

Kouvola (Finlande), IBM met en place un logiciel de suivi des conteneurs qui transportent le bois coupé dans la région. Toute la chaîne logistique est suivie et partagée en temps réel par les différents acteurs. Big Blue a développé plusieurs autres solutions, comme le suivi des pièces détachées ou la maintenance d’appareils.

IBM a mis en place un logiciel de suivi des conteneurs qui transportent le bois coupé en Finlande.

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de la monnaie numérique Bitcoin, en garantissant l’impossibilité de dépenser deux fois une valeur inscrite. La blockchain permet en effet d’enregistrer les transactions de manière sécurisée et infalsifiable. Concrètement, les transactions effectuées entre les utilisateurs d’un réseau blockchain sont groupées dans ce que l’on nomme des blocs. Chaque bloc est validé par les « nœuds » du réseau, c’est-à-dire les utilisateurs et leurs machines, appelés les « mineurs ». Une fois le bloc validé, il est horodaté, chiffré, et ajouté à la chaîne de blocs, visible par l’ensemble des mineurs du réseau, comme le serait un grand-livre de comptes public. Le fait que l’information cryptée soit enregistrée sur de multiples serveurs décourage les tentatives de corruption : il faudrait tous les attaquer en même temps. En 2015, une plateforme open source, Ethereum, s’est illustrée en inaugurant l’utilisation des contrats dits « intelligents », automatisés, et enregistrés sur la blockchain. Ils contiennent des instructions codées beaucoup plus complexes qu’un paiement, et permettent à des systèmes ou des objets connectés de négocier les uns avec les autres des opérations sans que les informations ne remontent à un serveur central, à l’instar des capteurs de Filament. En outre, Ethereum est plus adapté à l’Internet des objets car plus rapide. Les blockchains développées en premier pour les cryptomonnaies reposent en effet sur le «temps-machine». Les mineurs effectuent avec leur matériel informatique les calculs mathématiques nécessaires à la validation du bloc, qui demande dix minutes. La blockchain Ethereum, comme les autres blockchains adaptées à l’Internet des objets, accepte quant à elle un nouveau bloc en quelques secondes, car elle repose sur le consensus des acteurs, qui valident ensemble le bloc.

D.R.

Cybersécurité Les promesses industrielles de la blockchain

TENDANCES

Contrats pour réseau InteLLIgent À Brooklyn, transactive grids expérimente l’utilisation de la chaîne de blocs pour gérer automatiquement les échanges d’électricité entre des foyers producteurs et des foyers consommateurs, sur la base de contrats préétablis. 1. CONTRACTUALISATION

Producteur Lorsque je produis plus que je ne consomme, je vends mon surplus d’électricité

2. VALIDATION

T RA s

, ts ité u ui ic ss od ctr , de pr éle icité ix Y tr pr é Au kWh on c e u cit X s m l’él s d ctri de end ue sou éle q s l’ v je Lors de ète n t e ch es j’a

NT

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OC BL

Consommateur Lorsque de l’électricité est disponible sur le réseau local à moins de 0,14 euro /kWh, je l’achète

Les modalités de futures transactions sont établies entre producteurs et consommateurs dans un contrat intelligent 5. TRANSACTION

Le contrat est enregistré dans un bloc, puis validé par les utilisateurs de la blockchain.

4. ENREGISTREMENT

3. CRYPTAGE

1

Producteur

Consommateur

Le producteur vend à moins de 0,14 euro/kWh : la transaction se déclenche. Les paiements se font dans une monnaie virtuelle, l’éther.

Il est ajouté à la blockchain, à laquelle tous les utilisateurs ont accès.

Il est rendu infalsifiable par des techniques de cryptographie

6. CREATION D'UN HISTORIQUE

Chaque transaction est enregistrée dans la blockchain à la suite du contrat.

Ce sont les contrats intelligents qui fixent les règles de fonctionnement du smart grid. La blockchain permet la réalisation automatique des termes du contrat, tout en historicisant toutes les opérations effectuées.

Lors du Consumer Electronics Show (CES) de 2015, la grand-messe de l’électronique grand public, IBM et Samsung ont ainsi présenté un lave-linge utilisant un tel procédé pour commander de la lessive en toute autonomie. cc Un

système distribué remplace le tiers de confiance

Depuis, le nombre de start-up dédiées aux applications de la chaîne de blocs ou qui proposent leur propre plateforme a explosé. Un milliard de dollars a été investi dans le domaine en 2015! Les applications vont de la banque à l’immobilier en passant par l’assurance, la santé, l’énergie, les transports ou le vote en ligne… Dans tous les cas, il s’agit de remplacer par des systèmes informatiques distribués les «tiers de confiance» centralisés, telles que banques, fournisseurs d’énergie ou plateformes collaboratives comme Uber ou Airbnb. Par exemple, les informations concernant les

échanges entre un industriel et un fournisseur ne sont plus enregistrées chez l’un ou l’autre mais chez les deux. La blockchain supprime la nécessité d’un chef d’orchestre lorsqu’il y a beaucoup d’acteurs en jeu, comme dans un smart grid local, ou lorsqu’il s’agit d’un objet passant d’une main à l’autre. À l’instar des véhicules électriques autonomes que la start-up Slock it veut relier à la blockchain pour qu’ils puissent se déplacer, se louer, et se recharger tout seuls, tout en assurant par eux-mêmes les transferts d’argent entre les usagers et les propriétaires des véhicules. La blockchain peut aussi être mise en place en interne au sein de grandes organisations, pour fluidifier les transactions et réduire les fraudes internes. La start-up française ChainOrchestra, créée en avril 2016, se focalise d’abord sur des transactions non financières entre objets connectés, comme le contrôle d’accès physique (ouvrir des portes) et numé-

rique, la traçabilité alimentaire ou pharmaceutique, ou encore l’Internet des objets industriel. Les pièces d’une machine pourraient par exemple déclencher par ellesmêmes leur propre maintenance, ou déclencher une intervention sur le site en cas d’intrusion, d’accident ou de défaillance de production. L’information n’aurait alors plus à remonter au système de gestion de l’usine, mais serait traitée directement selon les modalités inscrites dans la blockchain. De son côté, Engie expérimente une infrastructure blockchain sur un réseau de compteurs d’eau connectés, qui peuvent déclencher automatiquement l’appel du dépanneur en cas de fuite. La technologie ne fait encore que commencer à se diffuser dans l’industrie, mais elle pourrait y trouver de très nombreuses applications à l’avenir. cm cc PhiliPPe Passebon ppassebon@industrie-technologies.com

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TENDANCES

cc EN BREF

Électronique Puce pour objets connectés Le+ 7 jours d’autonomie Huawei a mis sur le marché la première puce dédiée au NarrowBand IoT (NB-IoT). Ce nouveau standard a été lancé fin juin 2016 par le consortium 3GPP pour concurrencer les technologies bas débit Sigfox et LoRa. Les trois standards ont en commun de réduire la consommation de courant et les coûts, en se contentant d’une bande étroite de 180 kHz, contre 1 à 18 MHz pour les technologies cellulaires disponibles jusqu’ici pour l’Internet des objets. Le débit de 250 Kbit/s est suffisant pour la grande majorité des applications. cm

Transport Des taxis autonomes Le+ Essais de terrain

C’est une première mondiale. NuTonomy a lancé le 25 août le premier service de taxis autonomes sur des routes publiques et accessibles aux particuliers à Singapour. La start-up a grillé

la politesse à Uber, qui a également annoncé mettre très rapidement sur la route des taxis autonomes. Le service est disponible avec six véhicules électriques (la Zoé de Renault et le modèle i-Miev de Mitsubishi) dans un quartier d’affaires, appelé le One North, où se situent les locaux de nombreux géants du Web et de certaines entreprises de biotechnologies. Un ingénieur se situera toutefois encore derrière le volant pour intervenir en cas de problème, et un chercheur sera à l’arrière du véhicule pour observer les performances du système et recueillir l’avis des passagers. Peu connue du grand public, la jeune pousse est déjà à l’origine de l’autonomisation de voiturettes de golf à Singapour. cc J. R.

Six taxis électriques créés sur la base des Renault Zoé et des Mitsubishi i-MiEV circulent actuellement sans chauffeur à Singapour.

Capteurs Des Mems adaptés à l’usine Le+ Coûts réduits de 30 %

17 C’est le nombre de jours qui ont été nécessaires pour construire le «bureau du futur», à Dubaï. Particularité? Il a été entièrement fabriqué par superposition de couches de béton composite, grâce à une imprimante 3D géante (32x10x6,6 mètres).

Sept partenaires industriels, sous la direction de Bosch, travaillent à la conception de capteur Mems (Micro-electro-mechanical-system) adaptés aux exigences d’un environnement industriel, dans le cadre du projet Ameli 4.0. Les capteurs ne doivent néces-

siter ni câble, ni batterie, en produisant eux-mêmes l’énergie requise à partir des vibrations de la machine. Ces capteurs Mems pourront servir à mesurer le bruit de structure et le son acoustique. Le bruit de structure est dû aux secousses et vibrations à l’intérieur de la machine, le son acoustique correspond aux bruits émis par la machine. Lorsqu’une installation a une défaillance, les vibrations et les bruits qu’elle émet diffèrent de la normale. Le système comparera les signaux mesurés avec des profils normaux préalablement mémorisés et ne réagira qu’aux modifications signalant un dysfonctionnement ou une usure. Ces capteurs seront aussi capables de continuer à apprendre à discriminer ces signaux. cc P. P.

D.R.

À peine plus gros qu’un cheveu, ce capteur Mems utilise les vibrations de la machine pour fonctionner.

Sélectionné par le

d’Intelligence Technologique

www.industrie-techno.com/fit

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N°991ccOCTOBRE 2016

TENDANCES

Robotique Octobot imite le poulpe

cc EN BREF

Big data Un ordinateur neuronal Le+ Consommation

Le+ Aucune partie rigide

divisĂŠe par dix

D.R.

Un robot autonome entièrement mou a ĂŠtĂŠ mis au point par des chercheurs de l’universitĂŠ d’Harvard. Le robot Octobot,

inspirĂŠ du poulpe, fonctionne sans aucun composant ĂŠlectronique, ni batterie, ni carte ĂŠlectronique. Une rĂŠaction chimiEntièrement que, Ă partir du platine, permet de transformer une mou, Octobot petite quantitĂŠ de carburant liquide (du peroxyde fonctionne d’hydrogène) en grande quantitĂŠ de gaz. Celui-ci est sans composant alors propulsĂŠ dans les bras du poulpe pour les gonĂŠlectronique, er comme des ballons. En matière de contrĂ´le, les chercheurs ont dĂŠveloppĂŠ un circuit ni batterie. logique microuidique : une alternative ÂŤ soft Âť Ă un simple oscillateur ĂŠlectronique, qui permet de contrĂ´ler la transformation du liquide en gaz. EnďŹ n, pour fabriquer l’animal, trois mĂŠthodes de fabrication ont ĂŠtĂŠ combinĂŠes : l’impression 3D, le moulage et la lithographie. Ă€ terme, l’Êquipe, qui a publiĂŠ les rĂŠsultats de ses travaux dans la revue Nature, espère mettre au point une version d’Octobot plus complexe, capable de ramper, nager et interagir avec son environnement. cc J. R.

5HVVRUW RQGXOÂŤ 6PDOOH\

La start-up Mipsology veut dĂŠvelopper un ordinateur neuronal capable de traiter de manière très efďŹ cace les big data tout en consommant peu d’Ênergie. Sa stratĂŠgie? Remplacer lescircuits GPU par des composants programmables, les FGPA, beaucoup moins ĂŠnergivores. S’ils tournent plus lentement (600 MHz contre 1,6 GHz), ils ont la capacitĂŠ de traiter des bits individuellement, ce qui permet d’exĂŠcuter beaucoup plus de calculs de manière parallèle. cm

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TENDANCES

cc EN BREF

Numérique Facebook distribue les unités de calculs Le+ Puissance de calcul Facebook mise sur la communauté scientifique pour accélérer les progrès de l’intelligence artificielle. Le réseau social va donner 22 serveurs, dotés de huit GPU (unités de calcul graphique) chacun, à 15 groupes de recherche européens, dont trois français. Les GPU font tourner des réseaux de neurones très profonds, clés dans le développement de la vision par ordinateur et de la compréhension du langage. Les domaines qui devraient en profiter sont la conception de médicaments, l’analyse d’images médicales ou encore la sécurité routière. cm

Médecine Un robot chirurgien Le+ Précision

Logistique Des robots livreurs Le « dernier kilomètre » de livraison d’un colis est souvent le plus cher ! La start-up

estonienne Starship Technologies s’est associée à Mercedes-Benz pour combiner huit petits robots de livraison à un van spécialement aménagé pour jouer le rôle de vaisseau-mère. Ce véhicule se rend à un entrepôt pour charger les colis, puis circule Le+ Rapidité

à travers les quartiers d’une ville. Il fait des arrêts à des endroits stratégiques préalablement déterminés par un logiciel en fonction de la densité de population et de la demande. Les petits robots terrestres prennent ensuite le relais. Ils sortent automatiquement du camion grâce à un système de rails. Équipés de caméras et de capteurs, ils naviguent de manière autonome et retrouvent leur chemin vers le van une fois la livraison effectuée. Le procédé permettrait de livrer 400 colis en l’espace de 9 heures, contre 180 colis avec une méthode classique. Essais à venir… cc P. P.

Le van Merceds-Benz accueille à son bord 8 petits robots qui peuvent livrer 400 colis par jour.

Impression 3D GE investit dans la fabrication additive Le+ Coût de production

1,4 milliard de dollars ! C’est la somme

Une opération de l’œil inédite a été réalisée avec succès grâce à un robot. R2D2, pour robotic retinal dissection device, est parvenu à retirer une membrane de seulement un centième de millimètre d’épaisseur de la rétine d’un patient. Fabriquée par l’entreprise néerlandaise Preceyes BV, cette main mécanique a été développée pour pallier les infimes tremblements des mains des chirurgiens parfois seulement dus à leur pouls. Le robot, précis au 1000e de millimètre près, est équipé de sept moteurs indépendants, contrôlés par des ordinateurs, et piloté à distance par le chirurgien. cm

qu’a déboursé General Electric pour acquérir deux entreprises spécialisées dans la fabrication additive en métal, la suédoise Arcam AB et l’allemande SLM Solutions Group AG. La première, basée à Mölndal en Suède, a développé un appareil de fusion par faisceau d’électrons pour la fabrication additive à base de métal. Elle produit également des poudres de métal de pointe. Les clients d’Arcam AB sont dans les industries

Ces pièces, destinées à plusieurs industries, sont réalisées par fabrication additive métallique.

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Le robot pallie les infimes tremblements des mains.

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de l’aérospatial et de la santé. SLM Solutions Group, basé à Lübeck, en Allemagne, produit des machines laser pour la fabrication additive à base de métal pour l’aéronautique, l’énergie, la santé, et l’industrie automobile. Ces deux acquisitions démontent que GE croit au pouvoir de l’impression 3D, qui devrait peser 1 milliard de dollars d’ici 2020, et permettre de réaliser de 3 à 5 milliards de dollars d’économie dans le groupe dans les dix prochaines années. cc A. B.

TENDANCES

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NuclĂŠaire La construction de centrales optimisĂŠe

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. # '# ( ' ( La construction en BiĂŠlorussie d’une nouvelle centrale nuclĂŠaire par Niaep, ďŹ liale du gĂŠant du nuclĂŠaire Rosatom, sera rĂŠalisĂŠe Ă l’aide de la plateforme 3DExperience de Dassault Systèmes. Depuis 2012, Niaep dĂŠveloppe le pre-

mier modèle 3D de gestion numĂŠrique de centrales nuclĂŠaires avec la plateforme 3DExperience. Grâce Ă ses diffĂŠrentes applications (Catia, Enovia and Delmia), Niaep a dĂŠveloppĂŠ une technologie baptisĂŠe ÂŤ Multi-D Âť qui intègre l’ingĂŠnierie de processus, la conception et la construction dans un modèle de centrale nuclĂŠaire numĂŠrique uniďŹ ĂŠ. La solution agrège toutes les donnĂŠes liĂŠes au projet, Ă partir des diffĂŠrents logiciels opĂŠrĂŠs sur la plateforme. Cela rend possible de simuler l’Êvolution du projet dans le temps, ainsi que les ressources humaines et matĂŠrielles disponibles pour ĂŠviter, par exemple que tout le monde prĂŠvoie d’utiliser la grue en mĂŞme temps dans son planning. AppliquĂŠe Ă la centrale Rostov NPP-3, la solution a permis de ďŹ naliser la construction deux mois avant le dĂŠlai selon l’industriel russe. cc P. P.

La plateforme permet de simuler l’Êvolution d’un projet, ainsi que les ressources humaines et matÊrielles disponibles.

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cc EN BREF

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Drones Ballet aĂŠrien au Puy du Fou Le+ SĂŠcuritĂŠ Quinze drones Neopter de la start-up Pixiel

ont fait leur show tout l’ÊtĂŠ au Puy du Fou. Devant 14000 spectateurs, ils exĂŠcutaient une chorĂŠgraphie de 15 minutes en portant des dĂŠcors lumineux. Il s’agit du premier système de vol en otte autorisĂŠ devant un public en France. Du dĂŠcollage Ă l’atterrissage, toute la sĂŠquence de vol ĂŠtait rĂŠalisĂŠe de manière automatique, mĂŞme dans des conditions dĂŠgradĂŠes. Pour garantir la sĂŠcuritĂŠ, Pixiel a multipliĂŠ les redondances. cm

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TENDANCES

Transport L’envol de l’avion personnel En Chine, en Allemagne, en Slovaquie, aux États-Unis… Partout dans le monde, des jeunes pousses planchent sur des véhicules volants individuels. Le géant Airbus s’y intéresse aussi. cc J. R.

vahana d’airbus, le plus crédible ? c L’équipe A3 d’Airbus, basée dans la Silicon Valley, travaille depuis février 2016 sur un avion électrique individuel et autonome. Le Vahana devrait effectuer son premier vol d’essai fin 2017, pour une mise sur le marché d’ici une dizaine d’années. Airbus travaille en parallèle sur CityAirbus : un projet de taxi aérien pour plusieurs passagers.

voiture volante d’aeromobil, la téméraire c La start-up slovaque Aeromobil a dévoilé en 2015 une voiture volante éponyme capable de décoller sur une piste de 200 mètres et d’atterrir sur 50 mètres. En mai 2015, le seul prototype a été malheureusement victime d’un crash lors d’une campagne d’essais.

184 d’ehang, le plus avancé c À l’occasion du CES 2016 de Las Vegas, l’entreprise chinoise Ehang a levé le voile sur l’Ehang 184, un drone à taille humaine capable de transporter un passager sur de moyennes distances de manière totalement autonome. Des tests sont réalisés au-dessus du Nevada.

tF-X de terraFugia, le pionnier c La start-up américaine Terrafugia a d’abord développé le véhicule hybride Transition, capable de rouler et de voler. Elle planche désormais sur un modèle baptisé TF-X, un engin de quatre places capable de décoller, de voler et d’atterrir de manière totalement autonome. Les fondateurs issus du MIT espèrent pouvoir le commercialiser d’ici 2023 à 2025.

jet de lilium, le pratique

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c La start-up Lilium, incubée au sein de l’Agence spatiale européenne, développe un concept d’avion électrique personnel doté de 30 mini-turbines. Le premier vol expérimental est prévu pour 2017. L’engin a été conçu pour décoller à la verticale et atteindre une vitesse de pointe de 400 km/h.

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TENDANCES

Énergie Une batterie performante Le+ Autonomie doublée

Une batterie lithium-métal a été développée par SolidEnergy System, un spin-off de l’Institut de technologie du Massachussets (MIT). L’anode en gra-

phite ou en silicium des batteries lithium-ion y est remplacée par une fine feuille de lithium, qui s’enroule autour de la cathode, permettant ainsi d’augmenter la densité énergétique. Bolloré, pour ses BlueCar, y ajoute un électrolyte solide, qui permet à ses batteries d’être Cette batterie compacte résistantes à l’inflammation. Mais elles fonctionnent peut fonctionner alors à température élevée : entre 60 et 80 °C. Pour pro- à température ambiante. fiter des avantages du lithium-métal-polymère sans ses inconvénients, SolidEnergy System utilise aussi une couche de polymère solide suffisamment fine pour laisser circuler les ions lithium, qui traversent aussi un électrolyte liquide non inflammable. La batterie fonctionne alors à température ambiante. La startup veut lancer son produit en novembre pour les drones, en 2017 pour les smartphones et objets connectés, et en 2018, pour les voitures électriques. cc P. P. cc EN BREF Le+ Confort

Aéronautique Le haut débit prêt à décoller

Thales veut apporter le haut débit dans les avions. C’est l’objectif de la solution de connectivité baptisée Flytlive, pour lequel l’industriel vient de nouer un partenariat avec l’opérateur de satellites SES. Dans un premier temps, Flytlive reposera sur deux satellites multifaisceaux de SES à bande Ka, déjà mis en orbite. La solution de connectivité sera renforcée en 2020 avec le lancement d’un nouveau satellite, le SES-17. cm

Les satellites SES à bande Ka assureront la connectivité à haut débit dans les avions.

aux centrales inertielles reposant sur des gyroscopes à fibre optique. Contrairement aux gyromètres laser, ils ne contiennent aucune pièce mobile. L’entreprise a ainsi conçu le Marins M7, le système de navigation inertielle sans pièce mobile le plus performant au monde, avec une dérive de moins d’une nautique (1 852 mètres) en 72 heures. Pour encore gagner en précision, iXblue planche désormais sur une technologie basée sur les atomes froids. cm

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Capteurs La navigation inertielle du futur L’ETI iXblue dédie un nouveau centre technologique Le+ Précision

TENDANCES

Intelligence artificielle Des machines qui voient

cc EN BREF

Électronique Un transistor prometteur

Le+ Économies d’énergie

veut utiliser cette puce, spécialement conçue pour faire tourner des algoLa carte VPU rithmes de vision par ordinaserait capable teur, afin d’améliorer la techd’exécuter 150 milliards nologie de sa caméra RealSense. d’opérations par seconde. Il a donc a racheté la start-up Movidius, créatrice de cette technologie prometteuse. Cette carte VPU (vision processor unit) serait capable d’exécuter 150 milliards d’opérations par seconde, en ne consommant que 1,2 watt. Elle s’articule pour cela autour de trois composants : une fabrique de mémoire, un DSP (Digital Signal Processor) de 12 cœurs programmables et une partie dédiée au traitement des signaux. Grâce à cette architecture, la technologie était notamment utilisée par Google, Lenovo, DJI (drones) ou encore FLIR (imagerie thermique) pour doter d’une vision artificielle les drones, caméras de sécurité, casques de réalité augmentée et de réalité virtuelle. cc J. R.

Ce transistor accepte un courant 1,9 fois supérieur à celui supporté par un transistor similaire en silicium.

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D.R.

Myriad 2 a tapé dans l’œil d’Intel. Le géant

Un transistor à base de nanotubes de carbone plus performant qu’un transistor classique en silicium a été conçu par des chercheurs de l’université de Wisconsin-Madison. Une méthode d’auto-assemblage par évaporation flottante a permis d’aligner les nanotubes, tandis que des polymères spécifiques ont permis de sélectionner des nanotubes de carbone dépourvus d’impuretés. Le transistor obtenu est capable de supporter un courant électrique 1,9 fois supérieur à celui supporté par un transistor similaire en silicium. Reste Le+ Performance à l’adapter à la géométrie des transistors conventionnels, et à réussir le passage à l’échelle. cm

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TENDANCES

cc EN BREF

Réalité augmentée Expertise à distance Le+ Collaboratif

Intelligence artificielle Des bandes-annonces à la chaîne ! Le+ Rapidité

Watson, le superordinateur d’IBM se tourne vers Hollywood. La Les lunettes ODG seront testées pour la maintenance ferroviaire.

Les opérateurs de maintenance du réseau ferroviaire de Boston (ÉtatsUnis) et de sa banlieue s’essaient à la réalité augmentée. Ils utilisent trois paires de lunettes connectées développées par la start-up AMA XpertEye, filiale de l’entreprise bretonne AMA SA. La solution permet à un expert d’accéder à la vision d’un opérateur présent sur le terrain, et équipé des lunettes intelligentes. Ce dernier peut opérer tout en gardant les mains libres. cm

société de production Century Fox l’a sollicité pour réaliser la bandeannonce de Morgan, son nouveau film de sciencefiction autour de l’intelligence artificielle. Pour cela, Watson a ingurgité 100 bandes-annonces de films d’horreur. Grâce à des algorithmes de machine learning (apprentissage automatique) et à l’interface de programmation développée par IBM, Watson a identifié les personnages et objets et a déterminé une émotion pour chaque scène. Watson a également effectué une analyse audio des sons ambiants et une analyse de la composition. Dans un second temps, le superordinateur a « regardé » l’intégralité du film Morgan. En se basant sur son « expérience », il a ensuite choisi dix scènes clés du film pour bâtir la bande-annonce, qu’un réalisateur d’IBM a ensuite montée. Seules 24 heures ont été nécessaires, contre 10 à 30 jours habituellement. Belle performance productive, mais le rendu artistique laisse quant à lui dubitatif… cc J. R.

Watson a choisi dix scènes clés du film Morgan pour bâtir sa bande-annonce, qu’un réalisateur d’IBM a ensuite montée. Le tout en 24 heures seulement.

Drones Helper, sauveteur en mer

613 km

C’est l’autonomie annoncée par le constructeur Tesla pour sa Tesla Model SP100D, grâce à une batterie de 100 kWh. Le pack a la même forme et taille que son prédécesseur de 90 kWh, mais il est doté de meilleures caractéristiques mécaniques et logicielles.

ses compétences de sauveteur. Spécialement conçu pour les secours en mer, le drone, qui a remporté le concours Lépine cette année, est doté d’une autonomie allant jusqu’à 40 minutes. Cela lui permet d’assister la totalité d’une intervention en mer, même en cas de vent, jusqu’à 25 nœuds. En cas de besoin, il peut même déposer une bouée à proximité d’une personne en difficulté, qu’il repère grâce à sa caméra thermique. La bouée se gonfle automatiquement au contact de l’eau, est équipée d’un dispositif d’oxygène médical et permet de communiquer avec la personne secourue. Outre les fonctions de secours en mer, la caméra thermique Le+ Polyvalence permet d’évaluer la nature et le volume d’une pollution en Homologué mer, telle qu’une fuite de par la DGAC, liquides polluants. Il peut le drone Helper, aussi améliorer la communigrâce à sa vidéo cation en mer entre plusieurs haute qualité, assiste équipages à proximité de plale sauvetage en mer. teformes pétrolières. Intéressé par le drone, Total a lancé des tests en Angola. ccP. P.

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Le drone sauveteur Helper a animé les plages de Biscarosse cet été. Il y était testé pour

TENDANCES

Automobile Renault accÊlère sur le vÊhicule Êlectrique Le+ Collaboration public-privÊ

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Une chaire dÊdiÊe à la performance de la propulsion Êlectrique des automobiles a ÊtÊ inaugurÊe conjointement par l’École centrale de Nantes et Renault. Avec

ses laboratoires, Centrale Nantes est leader mondial dans le domaine de la commande sans capteur des machines synchrones et asynchrones, et des systèmes hybrides. Pour chaque domaine, l’Êcole possède des plateformes uniques dans un contexte acadĂŠmique. Au sein du campus, une trentaine de chercheurs internationaux, professeurs, ingĂŠnieurs, doctorants, post-docs et masters associĂŠs aux ĂŠquipes de Renault travailleront sur trois thèmes : le contrĂ´le robuste des moteurs ĂŠlectriques de traction, le contrĂ´le et la gestion des systèmes de charge embarquĂŠs et l’optimisation du potentiel ĂŠnergĂŠtique de systèmes de motorisation hybrides. cc P. P.

La chaire fera travailler les ĂŠquipes de Renault avec une trentaine de chercheurs de Centrale Nantes.

cc EN BREF

Électronique Kit pour voitures autonomes Le+ Peu coĂťteux Rendre les voitures autonomes pour moins de 1 000 euros. C’est le pari de George Hotz, hackeur et fondateur de la start-up Comma.ai, avec le boĂŽtier Comma One. Celui-ci peut doter une voiture de fonctionnalitĂŠs d’autonomie poussĂŠes, selon son concepteur, sans pour autant lui permettre de circuler sans chauffeur dans n’importe quel environnement. Il embarque uniquement des composants ĂŠlectroniques dĂŠjĂ disponibles et ne dispose que d’une camĂŠra. Pour obtenir plus d’informations, le dispositif se connecte au système radar dĂŠjĂ prĂŠsent sur l’avant de certains modèles haut de gamme. cm

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Sur notre site Internet, le meilleur de la R&D en temps réel Électronique 10 pépites made in France

Analyse

De l’électronique imprimée aux lasers high-tech, en passant par l’ultra-miniaturisation des puces, la rédaction d’Industrie & Technologies a repéré dix pépites françaises de l’électronique. Chacune, à sa manière, apporte du neuf dans ce secteur aux enjeux colossaux : Exagan remplace le silicium par du nitrure de gallium, Isorg démocratise le capteur d’empreintes digitales de grande surface, Aryballe Technologies détecte n’importe quelle odeur avec son NeOse… Découvrez l’intégralité des innovations portées par ces jeunes pousses dans notre dossier en ligne. cm Électronique

du numérique choisissent l’open source plutôt que la défense de la propriété industrielle. Brevet

Portrait chinois c Le PDG de Dibotics,

Les effectifs liés à l’emploi scientifique en France progressent depuis dix ans. C’est l’enseignement encourageant de l’édition 2016 de l’état de l’emploi scientifique en France, publiée par le ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche. En 2013 en France, les activités de R&D mobilisent 418 100 personnes en équivalent temps plein. Les effectifs de chercheurs, en particulier, ont progressé de 55 %, soit un taux de croissance annuel moyen de 3,4 %. Avec 266 000 chercheurs, la France se place au huitième rang mondial, et compte 9,8 chercheurs pour mille actifs. Les entreprises emploient 60 % des scientifiques, avec en tête les sociétés spécialisées dans les activités informatiques et services d’information. cm Emploi

Impression 3D La vraie révolution ne sera pas celle que l’on croit !

On parle de plus en plus d’imprimer en 3D des bâtiments, de la nourriture, ou des organes. Des projets spectaculaires, qui focalisent l’attention. Mais c’est dans le domaine de l’industrie, pour la fabrication d’outils ou de pièces finales, que le potentiel de l’impression 3D est le plus important, selon Andy Middleton. Le président de la zone Emea chez Stratasys, un des leaders mondiaux de l’impression 3D, illustre son propos en citant plusieurs exemples, dont Opel, Volvo Trucks, Airbus, ou encore United Launch Alliance. Selon lui, certains de ses clients ont constaté des réductions des délais de production et des coûts excédant parfois les 90 % grâce à l’impression 3D ! cm Andy Middleton

spécialisé dans la localisation pour véhicules autonomes, nous a livré sa vision de l’innovation. Dibotics

Tribune Plaidoyer pour l’open source c La clé de l’industrie 4.0,

intelligente et connectée, réside dans l’interopérabilité, qui passera forcément par la fin des systèmes propriétaires, selon Nicolas du Manoir, vice-président régional de Progress pour la France. Open source

Réseaux @IT_technologies La communauté de l’innovation hub Industrie & Technologies IndustrieTechno

d’Intelligence Technologique Un patch particulièrement efficace pour convertir la chaleur corporelle en électricité vient d’être mis au point par des chercheurs de l’université de Caroline du Nord (États-Unis). Un élément clé pour faire fonctionner sur de très longues durées des appareils électroniques portables.

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Emploi La R&D progresse en France

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Le web abonnés

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08/07/2016 08:51:31

Tendance

Des machines intelligentes

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ProducTion

La traque aux rebuts chez Pernat Emile

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roboTique

Un domaine d’application privilégié

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concePTion

Ez-Wheel, la roue autonome tout en un

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PersPecTive

Des composants toujours plus performants

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exPériences

Comment tirer parti de la mécatronique

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MéCatroniqUE Entrez dans l’usine du futur!

On attend de l’usine du futur qu’elle soit communicante pour qu’elle puisse s’autocorriger, anticiper les pannes et s’adapter de manière à gagner en productivité et en souplesse pour répondre aux nouveaux besoins des clients. Les composants mécatroniques permettent d’apporter cette intelligence tout au long de la ligne de production en captant des informations variées.

es composants mécatroniques, selon les tâches et ainsi optimiser la consomqui mêlent dès la conception mation d’air. La roue électrique et autonome mécanique, électronique et Ez-Wheel est, pour sa part, utilisée dans informatique, ne sont pas nou- l’industrie pour le convoyage de pièces lourdes. veaux sur les lignes de produc- Véritable outil de travail, le dispositif améliore tion. Mais ils prennent aujourd’hui une tout l’ergonomie et la productivité des opérateurs, autre dimension, car c’est désormais toute en décuplant leurs efforts. La roue intelligente l’usine qui devient communicante. Les nou- facilite également la translation des postes velles puissances de calcul permettent, quant et participe ainsi à la flexibilité de la ligne de à elles, de tirer des concluproduction. Ces dernières années, les sions à partir de l’analyse de LEs ROULEmENTs composants mécatroniques se données variées. Il est alors méCaTRONiqUEs sont significativement améliopossible d’optimiser les pro- pERmETTENT cess de production via de nou- aUx iNdUsTRiELs rés grâce à la miniaturisation dE NE pLUs sUbiR velles fonctionnalités, comme LEs des capteurs et à une intégraaLéas, mais tion toujours plus poussée. Les l’autocorrection, la mainte- dE LEs aNTiCipER. dernières recherches visent à nance prédictive ou encore la booster encore plus leur pergestion optimisée de l’énergie. Un défi majeur à l’heure où les usines doivent formance autour de quatre enjeux: la fonctionsans cesse doper leur productivité pour rester nalité, l’autonomie en énergie, la robustesse et compétitives. la fiabilité. Gros consommateurs de mécatroLes roulements mécatroniques de NTN SNR nique, les roboticiens joueront indéniablement permettent ainsi aux industriels de ne plus un rôle majeur dans les futures évolutions de subir les aléas, mais de les anticiper. La cellule ces composants. D’autant plus que le dévelopUsitronic permet, quant à elle, de réaliser des pement de la robotique collaborative ne fait corrections automatiques en cas de dérives. De que renforcer leurs exigences en termes de son côté, la mini-pompe à vide connectée de flexibilité, d’intelligence et de précision. cm Coval donne la possibilité de modifier les niveaux de vide et les temps de soufflage à dis- cc JuliEttE RAynAl tance pour réguler le système de préhension jraynal@industrie-technologies.com

à Haguenau (Bas-Rhin), l’usine de Siemens est spécialisée en mécatronique pour l’instrumentation et l’analyse de process.

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Tendance des machines intelligentes

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’est une petite révolution. NTN SNR ne vend plus que des roulements. Depuis le début du mois, la filiale du japonais NTN vend également une solution de monitoring reposant sur des roulements instrumentés d’un capteur capable de mesurer les vibrations. De quoi permettre aux industriels de basculer dans la maintenance prédictive. L’un des graals de l’usine du futur. Cette offre est issue de

l’approche mécatronique que NTN SNR a initiée il y a déjà vingt-cinq ans. La mécatronique consiste à apporter de l’intelligence aux composants mécaniques et implique ainsi de combiner dès la conception d’une pièce trois dimensions : la mécanique, l’électronique et l’informatique. Le développement de la mécatronique a été impulsé par les acteurs de la mécanique, qui souhaitaient apporter de la valeur ajoutée à leurs produits. Le com-

LE VidE 4.0 Cette pompe à vide connectée permet de détecter une dégradation, une rupture des ventouses ou un dysfonctionnement des générateurs de vide. hier

aujourd’hui

La connectique permet de relier le générateur de vide aux bus de terrain et de dialoguer avec le réseau Ethernet IP du client. L’électrovanne est commandée électriquement. Elle contrôle le débit de fluide dans le circuit. La carte électronique transforme le signal analogique (niveau de vide) en signal numérique.

un capteur de pression, soudé à la carte électronique, mesure le niveau de vide.

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Tous les différents modules (électronique, électrovanne, capteur) sont intégrés dans un même bloc. Un logiciel permet de prendre en compte tous ces éléments individuellement et d’assurer un lien entre eux.

posant mécatronique permet ainsi d’apporter une mesure de vitesse, d’angle, de vibrations ou encore de température, par exemple. « Il ne s’agit pas d’ajouter un capteur sur une pièce déjà existante, prévient Laurence Cherillat, déléguée générale d’Artema, le syndicat des industriels de la mécatronique. En mécatronique, il existe une vision dès la conception. On conçoit le produit selon les fonctions dont on a besoin. » cc Le

moyen de basculer dans la maintenance prédictive

De par leur identité mécanique, les composants mécatroniques sont présents partout, en particulier dans les moyens de transport et les machines industrielles. Pompe à vide, module d’entraînement, roulement, îlot de distribution pneumatique, pompe hydraulique… Tous ces composants mécaniques que l’on retrouve couramment sur une ligne de production peuvent avoir une version mécatronique. Ces objets intelligents ne sont pas nouveaux dans les usines. Cependant, ils prennent aujourd’hui une tout autre dimension, car c’est désormais tout le site de production qui devient communicant. De quoi basculer dans une logique de réseau. La puissance de calcul permet, quant à elle, de tirer des conclusions à partir de l’analyse de données variées. Il est alors possible, via une série d’actions, d’optimiser les process de production. Un défi majeur à l’heure où les usines doivent sans cesse doper leur productivité pour rester compétitives. Parmi les opérations rendues possibles par les composants mécatroniques, on retrouve l’autocorrection. Développé par le Cetim-Cetdec, le projet Usitronic illustre bien cette notion. Il s’agit d’un îlot de production qui combine, comme son nom l’indique, usinage et mécatronique. Le dispositif intègre un module de cap-

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Les composants mécatroniques ne sont pas nouveaux dans les sites de production. Aujourd’hui, ils prennent une réelle importance car c’est toute l’usine qui devient communicante. L’analyse de données variées permet aux machines de s’autocorriger ou de s’autodiagnostiquer et ainsi d’optimiser le process de production.

méCaTRONiqUE

Laurence Cherillat

ccparcours

Déléguée générale du syndicat Artema

La mécatronique permet aux usines d’être plus compétitives

T. GoGny poUR inDUsTRie eT TeChnoLoGies

Pourquoi la mécatronique occupe-t-elle une place prépondérante dans l’usine du futur ? Laurence Cherillat : C’est parce que la

mécatronique se situe au cœur des machines. Elle permet une utilisation optimale de l’outil de production. Elle rend les usines françaises plus compétitives face à la concurrence internationale. Désormais, les composants mécatroniques permettent également à une machine de s’adapter à son environnement. Par ailleurs, tous les nouveaux produits mécatroniques ont pour objectif d’améliorer la consommation énergétique. Enfin, il faut souligner le volet essentiel de la maintenance prédictive. Et ce que les usines détestent le plus, c’est que la production soit interrompue. Les composants mécatroniques sont conçus pour surveiller de nombreux paramètres différents, ils préviennent des opérations de maintenance au bon moment.

teur mécatronique radio qui permet d’instrumenter la machine-outil. Ce qui autorise une analyse continue des données de production et une autocorrection en cas de dérives (lire page 27). cc Anticiper

les aléas pour ne plus les subir

Cette initiative n’est pas isolée. Le groupe d’ingénierie industrielle Five intègre des capteurs dans ses équipements dès la conception. Il propose plusieurs types d’instrumentations couplées à des systèmes de pilotages intelligents, afin d’adapter la ligne de production en temps réel et permettre aux machines de s’autodiagnostiquer. On retrouve cette logique dans les moules de plasturgie. « Un moule ultra-instrumenté permet de contrôler la température sur toute sa surface », indique André Montaud, directeur général du

déléguée générale du syndicat Artema depuis janvier 2010, Laurence Cherillat était précédemment secrétaire générale d’Artema et secrétaire générale de l’Association française de la mécanique de haute précision et de l’Union des industries de transmissions mécaniques.

Les industriels de la mécatronique sont-ils concernés par l’usine du futur? L. C. : Ils le sont à deux titres: d’abord le côté

fabricant, mais aussi le côté utilisateur. Les industriels de la mécatronique doivent eux aussi améliorer la productivité de leurs usines. Ce sont donc les premiers utilisateurs de leurs propres produits. Cela leur permet de faire des tests en grandeur nature, d’identifier les besoins du client, et de proposer l’offre produit la plus pertinente. En quoi le développement de la mécatronique influe-t-il l’organisation des entreprises ? L. C. : Le développement de la mécatronique

a amené beaucoup d’entreprises à revoir leur organisation. Elle implique un véritable décloisonnement à l’intérieur de l’entreprise. Il y a un travail multi-technologique. La mécanique n’est plus seule dans son coin. L’open innovation se développe aussi. C’est inévitable pour aller plus vite que les

réseau technologique Thésame. Il est alors possible d’adapter le procédé de production selon les données remontées pour obtenir des pièces qui présentent toujours le même niveau de qualité. Comme l’atteste l’exemple de NTN SNR, les composants mécatroniques constituent également un moyen de basculer dans une logique de maintenance prédictive. Objectif de cette tendance de fond : anticiper les aléas pour ne plus les subir. « Nous nous intéressons aux vibrations des parties tournantes. Nous avons développé un nouveau type de capteur. En mesurant le champ magnétique en face d’une pièce, il est capable de mesurer très précisément l’évolution de cette pièce dans l’espace, et ce, sans la toucher », détaille Sébastien Brisson, responsable du bureau d’études et du service innovation de NTN SNR. Grâce à ce rou-

autres, pour garder une avance technologique et retenir des entreprises sur nos territoires. Par ailleurs, avec la mécatronique, on ne commercialise plus un produit, mais des solutions et des services. Cela représente de changements de business models qui nécessitent une adaptation. cm ccpropos recueillis par Juliette raynal

lement instrumenté, couplé à un boîtier connecté et à une interface logicielle, il est possible de détecter en amont le phénomène d’écaillage par fatigue. Cette détérioration peut engendrer des réactions en chaînes négatives. La surveillance des vibrations permet alors aux industriels de changer le roulement au moment idoine, ni trop tôt, ni trop tard, et de planifier très précisément les opérations de maintenance pour en limiter les coûts. Après trois ans de tests effectués auprès de clients pilotes, NTN SNR donne le coup d’envoi, cet automne, de la version commerciale de ce projet mécatronique. Cette initiative a poussé l’industriel à développer en interne une activité d’analyse des données. « Nous avons développé nos propres algorithmes », précise Sébastien Brisson. Selon lui, le fait de venOCTOBRE 2016ccN°991

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une micro-usine sur un bureau ! mécatroniques offrent une dimension plug and play à l’outil de production. Cette idée de brique intelligente a été poussée à l’extrême avec le concept de Desktop Factory né au Japon. Dans un pays où l’espace est compté, des industriels ont créé des micromachines qui tiennent sur une table. Reconfigurables, celles-ci ont aussi été conçues

de manière à pouvoir communiquer entre elles et intégrer la chaîne de production sans paramétrages spécifiques. elles s’adressent aux marchés de l’horlogerie et de la micromécanique. en France, le Centre technique de l’industrie du décolletage (CTDeC) à Cluses (haute-savoie) détient une micromachine Takashima.

dre un service présente un avantage de taille : « Cela crée un contact avec les exploitants. Avant, nous avions très peu de retour. Désormais, on peut suivre les produits que nous avons vendus. Il est possible de déclencher un approvisionnement et de mettre une date de livraison. À terme, on peut imaginer avoir un stock unique pour tout le monde et vendre de la disponibilité de pièces », estime-t-il.

La MultiPro iii de Takashima installée au CTdeC réalise trois opérations d’usinage : fraisage, perçage et rectification.

en leur apportant plus de flexibilité. « Les composants mécatroniques permettent d’avoir des machines plug and play. Il est alors possible d’ajouter une machine sur une ligne de production comme si l’on branchait une clé USB. Le composant est tout de suite reconnu », expose André Montaud, de Thésame. La pièce mécatronique peut alors être comparée à

Vidéo

cc Un

composant aussi simple à brancher qu’une clé USB

Au cœur des machines intelligentes, les composants mécatroniques se mettent aussi au service de la performance énergétique des sites de production. L’entreprise Coval, spécialiste des systèmes de préhension par le vide, a, par exemple, développé une mini-pompe à vide connectée. Relié à des ventouses, le dispositif électropneumatique permet de générer du vide grâce à un système d’air comprimé. Les quatre générateurs de vide sont reliés entre eux et connectés à un réseau Ethernet par le module maître, lui-même relié à des modules esclaves. Grâce à cette connectivité, il est possible, entre autres, de modifier les paramètres, comme les niveaux de vide ou les temps de soufflage, à distance, pour réguler le système de préhension selon les tâches, et ainsi optimiser la consommation d’air. Enfin, les composants mécatroniques favorisent la productivité des usines

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Agile sur toute la ligne roulement, frein, actionneur électromécanique, motoréducteur avec variateur intégré, pallier mécanique… Les composants mécatroniques se trouvent au cœur de l’usine du futur. C’est ce que montre une vidéo réalisée par Artema. on y découvre la valeur ajoutée qu’apporte la version mécatronique des différents éléments clés d’une ligne de production. Artema

industrie-techno.com

une brique de Lego intelligente, qui permet de reconfigurer l’outil de production selon les besoins. Une telle flexibilité nécessite donc des machines très facilement programmables. « Désormais, un simple écran tactile permet de changer le cycle de production de la machine. Cela permet, par exemple, de produire des yaourts à la framboise, puis des yaourts à la fraise, ou bien de modifier un élément sur l’emballage du produit. Et il est possible d’effectuer ces changements plusieurs fois par jour », assure Laurent Maillot, responsable marketing motion control et robotique chez Schneider Electric. Le développement poussé des composants mécatroniques semble donc répondre aux enjeux de l’usine du futur, où l’on attend des machines qu’elles communiquent entre elles, de manière transparente, pour s’autocorriger et anticiper les problèmes. Une vision qui, finalement, ne date pas d’hier. « Il y a quinze ans, on parlait déjà de manutronic (mot valise composé de manufacturing et mecatronic, ndlr), se souvient André Montaud. Mais certains voient déjà plus loin. « Quand une machine sera défectueuse, elle alertera les autres machines pour qu’elles trouvent une alternative afin d’avoir un flux optimisé », va jusqu’à imaginer Sébastien Brisson. cm cc Juliette raynal jraynal@industrie-technologies.com

D. R.

c Les composants

mécatronique

La traque aux rebuts chez Pernat Emile production

La cellule de production Usitronic du Cetim-Ctdec, intégrant usinage et mécatronique, est testée depuis 2014 dans l’usine de décolletage Pernat Emile, à Marnaz (Haute-Savoie). Avec moitié moins de rebuts qu’avant son installation, elle a conquis l’entreprise. cc

le problème

cc

la solution

5 % des pièces mises au rebut

Combiner usinage et mécatronique

L’entreprise Pernat Emile, spécialisée dans le décolletage, se heurte à un nombre important de pièces –environ 4,5 à 5% de la production– qui partent au rebut. Dans le processus de décolletage, l’acier est retiré progressivement jusqu’à obtenir la pièce souhaitée. Les pièces produites, d’une précision élevée, nécessitent un contrôle régulier et minutieux. «Il faut vérifier le diamètre extérieur, intérieur et l’épaisseur des pièces, explique Noël Mignaton. Jusque-là, elles tombaient dans un panier et étaient ensuite contrôlées manuellement. Mais avant que l’on voie un problème, trente pièces avaient été fabriquées.» L’entreprise souhaitait donc essayer de réduire ces rebuts.

Pour cela, le site de production de Marnaz (Haute-Savoie) a installé en 2014 une solution de mécatronique. Développée par le Cetim-Ctdec, la cellule Usitronic, mêlant usinage et mécatronique, s’est insérée au sein d’une chaîne de décolletage qui produit des rondelles d’acier avec épaulement pour les boîtes de vitesse des voitures. Plusieurs modules de la cellule Usitronic ont été installés derrière la décolleteuse. Un bras robotisé attrape chaque pièce et la lave, la sèche puis la maintient pendant le contrôle des pièces. Le logiciel de pilotage Copilot Pro gère l’ensemble des étapes. En début de chaîne, il vérifie la conformité des pièces. En fin

ccPernat emile en bref

La société Pernat Emile, créée en 1925, produit des pièces mécaniques de précision pour les domaines automobile, aéronautique, médical ou encore hydraulique. Spécialisées en décolletage, les deux usines assurent sur 600 000 heures par an la production en grandes ou moyennes séries de pièces pour le moteur, de fixation, ou encore pour les boîtes de vitesses.

de chaîne, des capteurs analogiques permettent le contrôle tridimensionnel du produit. Les mesures réalisées lors du contrôle sont envoyées automatiquement au logiciel Copilot Pro qui calcule s’il faut corriger la côte. Si c’est le cas, la commande numérique repositionne l’axe de découpe. Ainsi, Usitronic contrôle les mesures à appliquer à la pièce et se corrige automatiquement dès que ses dimensions ne sont pas bonnes. cc

le résultat

Deux fois moins de pertes

D.R.

La cellule autonome Usitronic effectue une analyse continue des données de production et une autocorrection des écarts.

« Lors du contrôle, il n’y a plus que cinq pièces en cours de production, donc si une correction doit être apportée, seules cinq pièces sont mauvaises, détaille Noël Mignaton.

La quantité de rebuts a été diminuée de moitié. Avec Usitronic, les machines sont autonomes. Si un outil casse, la machine le repère et s’arrête, il n’y a pas de perte. Elles évitent aussi un travail fastidieux qui cause de nombreux problèmes de troubles musculo-squelettique (TMS) aux opérateurs. » Ces derniers n’ont plus besoin de contrôler les pièces. L’entreprise pense même passer à un opérateur pour trois voire quatre machines, contre un pour deux jusque-là. « Le but est de proposer des postes plus intéressants. Il faut des personnes qui sachent traiter les problèmes si les machines demandent un arrêt parce qu’un outil est abîmé ou cassé. » Pour cela, le personnel a bénéficié de formations. La cellule testée sera ainsi encore améliorée grâce aux retours des opérateurs, comme elle l’a déjà été depuis l’installation en 2014 jusqu’à début 2016 où l’ensemble est devenu totalement opérationnel, après réglage de divers bugs. Les capteurs apportent encore d’autres informations comme la vitesse de coupe et l’usure des outils. « Cela permet d’être plus pertinent dans le choix des outils, conclut le directeur du site. Usitronic sera installée sur deux autres machines dans l’année 2016, nous atteindrons dix machines à court terme et d’autres îlots de production par la suite. » cm ccClaire leCoeuvre redaction@industrie-technologies.com

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Robotique Un domaine d’application privilégié Si l’on retrouve la mécatronique dans de nombreux secteurs industriels comme l’automobile, l’aéronautique ou la santé, elle occupe une place particulièrement importante dans la robotique. Ces dernières années, les exigences des roboticiens en termes de précision, d’intelligence et de flexibilité ont fait progresser la discipline.

M

écatronique et robotique sont souvent confondus, si bien que de nombreuses universités proposent des cursus qui regroupent les deux disciplines. Si la mécatronique ne concerne pas toujours la robotique, les robots ont (presque) toujours recours à la mécatronique. Pas de robot sans mécatronique. « Il faut faire attention de bien dissocier la mécatronique de la robotique. Un produit mécatronique est un composant ou un sousensemble que l’on retrouve dans de nombreux secteurs industriels, dont la robotique. Du fait de ses contraintes de flexibilité, de compacité, de précision, la robotique a fait beaucoup évoluer la

mécatronique», expose Laurence Chérillat, déléguée générale du syndicat professionnel des industriels de la mécatronique Artema. cc Décentraliser

l’intelligence

Dans une économie mondialisée et ultraconcurrentielle, les industriels cherchent en permanence à améliorer leur productivité et à réduire les coûts de production. La mécatronique a permis de décentraliser l’intelligence sur le robot. Les calculs et les prises de décisions ne s’effectuent plus depuis une armoire, mais au niveau des actionneurs, des vérins, des servomoteurs, des capteurs, des réducteurs, des roulements… c’est-à-dire de tous les composants mécatro-

niques qui communiquent directement entre eux. « La décentralisation de l’intelligence permet de faire des économies d’énergie (le robot n’étant plus alimenté en énergie en continu, mais seulement quand il en a besoin), de gagner en flexibilité grâce à la communication en temps réel des composants, de faire de l’auto-diagnostic grâce aux logiciels embarqués qui permettent de corriger immédiatement l’action, et d’être plus précis », continue Laurence Chérillat. «Sur les grandes séries, le “tout intégré” dans le robot a permis d’augmenter la productivité. » De nombreuses briques technologiques, comme la miniaturisation des composants ou les progrès des capteurs et des outils de communication, ont permis à la mécatronique d’évoluer. Aujourd’hui, les exigences des industriels continuent à faire progresser ce domaine. « Il faut encore améliorer la fiabilité des systèmes mécatroniques. De plus en plus compacts, ils peuvent

La nature comme source d’inspiration c Pour ramper, onduler,

qui relie des «vertèbres» en plastique. Le robot avance et recule ainsi en ondulant, dans l’eau ou sur terre. Le catalogue de l’industriel Festo intègre de son côté un bras robotisé mimant la trompe d’éléphant, et un préhenseur copiant la langue d’un caméléon, doté d’une partie mécanique et d’un vérin pneumatique qui agit comme une seringue. Le vérin permet d’aspirer l’eau de la poche en silicone, qui se rétracte autour de l’objet en adoptant ses contours. D. R.

FlexShapeGripper, le préhenseur Festo reproduit les propriétés de la langue du caméléon pour saisir n’importe quel objet.

s’agripper… pourquoi ne pas s’inspirer des animaux? C’est ce que font les industriels de la mécatronique. Un chercheur israélien de l’université Ben Gourion a ainsi développé un robot inspiré du ver de terre, qui pourrait servir à des missions d’exploration. Le SAW (Single actuator wave like robot) accueille un moteur unique, qui fait tourner une hélice rigide, sorte de colonne vertébrale du robot,

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MéCaTRONiqUE

Les composants phares d’un robot c Un

robot intègre de nombreux composants mécatroniques. Un réducteur de précision permet d’assurer une puissance de transmission fiable pour gagner en précision et assurer la répétabilité de la tâche. Le servomoteur est un système motorisé qui sert à atteindre une position programmée, et à la maintenir le temps nécessaire à la réalisation d’une tâche. Les capteurs rendent les robots capables d’interagir avec leur environnement, mais aussi de s’auto-diagnostiquer. Les roulements servent à guider un assemblage en rotation, et permettent donc à une partie de la machine de tourner par rapport à une autre, selon un axe défini. Les limiteurs de couple servent à protéger le système. Ils fonctionnent comme un fusible, c’est-à-dire qu’en cas de sur-couple, ils cessent de transmettre le mouvement. Les guidages à billes, enfin, assurent une continuité de précision du mouvement.

Le robot KR Agilus de Kuka est doté de réducteurs de précision hautement intégrés d’Harmonic Drive. Ils assurent dans chacun des six axes une transmission de puissance sûre et fiable.

ple, le roboticien Atlanta-Neugart, qui commercialise des réducteurs et des actionneurs, travaille sur la haute précision, une caractéristique qui demande de la rigidité dans la transmission et une grande capacité à accélérer et décélérer rapidement.

plus de flexibilité et de collaboration

D. R.

cc Vers

avoir tendance à chauffer. Il faut donc augmenter leur fiabilité thermique, surtout si on veut aller vers plus de puissance. » Cette amélioration de la fiabilité passe par des logiciels de simulation qui permettent d’analyser l’environnement thermique, par des recherches sur les matériaux et les procédés de fabrication des robots. « La tendance actuelle est d’élargir l’étendue de la zone de travail d’un robot. On va vers des robots à 7 ou 8 axes (contre 6 axes aujourd’hui, ndlr), il va donc falloir des robots à la fois rigides (pour être précis) et légers. Ces caractéristiques peuvent s’obtenir par de nouveaux matériaux ou de nouveaux process, tel que l’impression 3D. La précision et la répétitivité au micron près s’obtiennent par la rigidité des composants. » Les fabricants de composants mécatroniques doivent ainsi répondre aux attentes des fabricants de robots. Par exem-

Selon le secteur industriel, les exigences diffèrent… et la mécatronique s’adapte. «Chez Festo, on travaille dans le mouvement industriel automatisé et généré par des actionneurs soit pneumatiques, soit électriques. Nous avons débuté dans les années 50 avec du pneumatique et à la fin des années 90, nous avons opté pour l’électrique. Ces deux technologies sont utilisées pour des mêmes applications, donc un même marché, tandis que l’hydraulique par exemple s’adresse à des applications qui nécessitent de la force, comme des bulldozers ou des presses », détaille Raphaël Masquelier, directeur marketing chez Festo France. Même son de cloche pour Laurence Chérillat : « L’industrie agroalimentaire, notamment sur l’aspect préhension, a fait évoluer la mécatronique. Par exemple, en affinant la régulation de la pression d’un système pneumatique pour saisir des objets fragiles», précise-t-elle. Seuls les progrès récents de la mécatronique – en particulier des capteurs – ren-

dent possible l’existence et l’utilisation sur les lignes de production de cobots et d’exosquelettes. La société RB3D, qui développe cobots et exosquelettes, commercialise des assistants robotisés qui permettent de mesurer et d’amplifier la force de l’opérateur. Festo travaille actuellement sur un projet d’exosquelette. « Il s’agit d’une main robotique dotée de plusieurs capteurs de mouvements. Grâce à des capteurs de force et à de petits vérins pneumatiques qui gèrent la force de la préhension, l’utilisateur peut ressentir la force générée par l’exo-hand et saisir un œuf sans l’écraser ou une boule de pétanque sans la laisser tomber », détaille Raphaël Masquelier. Si l’exo-hand est encore au stade du laboratoire, un autre cobot pourrait rejoindre les lignes de production dans un futur proche. Il s’agit d’un préhenseur inspiré de la trompe d’éléphant. Cet assistant bionique de préhension pourrait par exemple être utilisé par un opérateur qui travaille à l’intérieur de la carrosserie des voitures. Aujourd’hui, il est obligé de sortir du véhicule pour chercher des outils. La « trompe » pourrait faire ses va-et-vient en dehors de l’habitacle pour lui apporter les bons outils. Les animaux pourraient bien être l’avenir de la mécatronique. cm cc Sophie euStache redaction@industrie-technologies.com

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Conception Ez-Wheel, la roue autonome tout en un Ez-Wheel est une roue électrique autonome. Batterie, moteur, électronique… Tous les composants nécessaires à son fonctionnement sont embarqués autour du moyeu. Ce système inédit de traction électrique est notamment utilisé dans l’industrie pour le convoyage de pièces lourdes. Un moyen de gagner en ergonomie, productivité et flexibilité.

Ce chariot facile à manœuvrer bénéficie de l’assistance de la roue électrique Ez-Wheel série 300 qui intégre moteur et batteries.

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une roue entièrement électrique dont tous les composants nécessaires à sa traction (batterie, moteur et électronique) sont embarqués autour du moyeu. « Toute l’énergie se trouve à l’intérieur de la roue, et celle-ci peut être montée sur du matériel roulant pour fournir une assistance», explique l’entrepreneur. cc Améliorer

l’ergonomie et gagner en productivité

Rapidement, l’entreprise a été sollicitée par l’industrie pour l’acheminement de composants sur des lignes de production, notamment dans le milieu automobile. Dès 2011, la roue Ez-Wheel série 300 (que nous vous proposons de découvrir ici en détail) a donc été commercialisée pour le convoyage de pièces lourdes (jusqu’à une tonne) en milieu industriel intérieur. Déployée sur les sites logistiques, agroalimentaires, automobiles ou manufacturiers, la roue autonome permet d’améliorer l’ergonomie de travail et de gagner en productivité «car elle donne la possibilité de monter en charges les chariots et donc de décupler les efforts d’un opérateur» précise Antoine Juan. Outre les gains de productivité, la roue Ez-Wheel répond également aux besoins de modularité et de flexibilité des industriels en facilitant la translation des postes. En effet, la motorisation des chariots, couplée à un système de navigation autonome, permet de développer des convoyages ajus-

tables et programmables. «Cela permet de rendre mobiles les plateformes et donc de rendre plus flexible l’outil de production », assure l’ingénieur. Située en Charen Charente, te, à SaintMichel, près d’Angoulême, l’entreprise compte une petite dizaine de salariés et est dirigée par Jean-Michel Perber, ancien directeur général de Sony Europe et ancien président d’Atari. ««Nous Nous sommes une petite structure et nous nous voyons davantage comme un bureau d’études focalisé sur la conception», conception », indique Antoine Juan. La production est ainsi assurée par un réseau d’industriels et la commercialisation par un réseau de distributeurs. Chaque année, quelques centaines de roues sont vendues à travers le monde. Outre les sites industriels, Ez-Wheel s’adresse aussi à l’univers du BTP et du médical. En 2015, Ez-Wheel a enregistré un chiffre d’affaires proche de 500000 euros et a bouclé une levée de fonds de 5,3 millions d’euros pour accélérer son développement commercial. cm cc JULIETTE RAYNAL jraynal@industrie-technologies.com

D. R.

S

tandardiser la brique de traction électrique et en faire une roue universelle compatible avec tout type de matériel roulant. Voici ce que propose l’entreprise charentaise Ez-Wheel, à l’origine d’une roue électrique autonome éponyme. « Nous avons constaté qu’il existait de nombreuses applications qui demandaient une traction sur des usages proches. Partant de ce constat, l’idée était de trouver la solution la plus générique possible pour répondre au besoin de motorisation d’engins mobiles à basse vitesse», raconte Antoine Juan, l’un des cofondateurs de la société. Créée en 2009 par trois anciens ingénieurs de Saft, Ez-Wheel a donc développé

MÉCATRONIQUE ◊ L’énergie embarquée dans la roue est stockée par une batterie Ni-MH (nickel-hydrure métallique) de 24 volts, composée de 20 accumulateurs en série. Cette technologie a été préférée à la batterie lithium-ion pour sa robustesse. Elle est, en effet, capable de supporter des températures très faibles et très élevées sans risque d’emballement ou de départ de feu. Son poids est plus élevé que la technologie lithium-ion, mais ce critère n’est pas décisif compte tenu des lourdes charges convoyées par les chariots sur lesquels la roue est montée. La batterie dispose d’une capacité de stockage de 240 Wh et elle permet à un chariot, qui supporte une charge d’une tonne, de parcourir un kilomètre.

Une batterie robuste

◊ Un moteur à aimants permanents et un réducteur mécanique intégré à l’architecture de la roue permettent d’assurer une motorisation à fort couple et très compacte. Ce moteur, dit « brushless », permet de supprimer des pièces mobiles, qui tendent à s’user rapidement : les balais. Ici, un système électronique permet de transformer la tension continue générée par la batterie en un courant triphasé. Ces trois signaux alternatifs sont envoyés au moteur pour le faire tourner. Cette approche, plus complexe que le moteur à balais, permet en revanche d’obtenir un mode de fonctionnement à la fois plus souple et plus précis en jouant sur l’amplitude des signaux alternatifs. Il est également possible de développer des fonctions de récupération d’énergie.

Une motorisation souple et précise

ccFICHE TECHNIQUE

TAILLE DU MOYEU : c 250 millimètres de diamètre, 300 millimètres avec le bandage LARGEUR DU PNEU : c 100 millimètres POIDS DU MOYEU : c 12 kg VITESSE DE FONCTIONNEMENT : c 6 km/h DISTANCE : c 1 à 10 km BATTERIE : c 24 volts – 240 Wh PRIX : c entre 1 000 et 3 000 euros suivant les modèles.

Une enveloppe étanche

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◊ Le moyeu central de la roue est obtenu par injection de polyamides renforcés avec des fibres de verre. Cette méthode permet d’obtenir une pièce robuste avec une forme complexe, comprenant des alvéoles pour accueillir le moteur, la batterie et l’électronique, en répondant aux contraintes de fabrication en série. Les pièces de fermeture sont, elles, en fonte d’aluminium. Des joints scellés assurent une étanchéité à l’eau. La roue peut ainsi être utilisée sur des sites agroalimentaires, où des jets à forte pression et des produits détergents sont utilisés pour les lavages.

Une électronique sur mesure

Une interface 3 en 1

◊ La carte électronique a été conçue sur mesure pour pouvoir s’imbriquer entre les engrenages, le capot et le connecteur de la roue. Parmi les contraintes de design, celle de la hauteur est particulièrement forte. La carte comprend donc des composants extrêmement plats (épaisseur inférieure à 2 millimètres), dont deux microcontrôleurs. Ces derniers fonctionnent à une vitesse de quelques dizaines de mégahertz et privilégient la stabilité et la répétabilité à la performance. Ils permettent de faire tourner deux systèmes d’exploitation temps réel (RTOS) sur lesquels des couches logicielles ont été ajoutées. Le premier permet de piloter le moteur et le second est dédié aux fonctions annexes (batterie, communication, etc.)

◊ L’interface utilisateur se veut extrêmement simple. Un premier voyant permet de vérifier que tous les composants se situent dans des plages de fonctionnement normales, qu’il n’y a pas de surchauffe ou un problème de courant par exemple. Le deuxième voyant permet de vérifier le niveau de la batterie. Le dernier indique si la communication sans fil est correctement établie avec la commande manuelle située sur le guidon du chariot. Cette communication repose sur un protocole propriétaire comparable à ZigBee, choisi pour transmettre de faibles quantités de données avec une très basse consommation d’énergie. Depuis la commande manuelle, il est possible d’envoyer des informations de vitesse à la roue. La roue, elle, envoie son état et son niveau de batterie.

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Si des avancées majeures ont déjà été réalisées en mécatronique, grâce notamment à la miniaturisation des capteurs, les dernières recherches visent à développer des composants toujours plus performants en relevant quatre enjeux majeurs: les rendre plus fonctionnels, plus autonomes en énergie, plus robustes et plus fiables.

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eux millions d’euros. C’est le budget qui a récemment été alloué par l’État et la région Grand Est pour mettre sur pied la plateforme Mapp (Mécatronique pour l’amélioration des produits et des procédés) au sein du CEA Tech de Metz. Cette plateforme, qui doit être opérationnelle d’ici la fin de l’année, vise à concevoir des capteurs et des packagings adaptés à l’intégration dans des édifices mécaniques. Elle s’inscrit dans le cadre d’un partenariat noué avec le Cirtes (société de recherche et développement

sur la fabrication additive). Objectif de cette nouvelle alliance : développer des outils intelligents par stratoconception, un procédé de fabrication additive qui permet de fonctionnaliser plus facilement les pièces mécaniques.

De plus en plus de fonctionnalités L’intégration de fonctionnalités au sein des composants est un enjeu majeur, car il est directement lié à des questions économiques. « Plus on ajoute de fonctions

La compositronique facilite la maintenance c à l’université de Savoie Mont-Blanc,

une thèse vise à développer des matériaux composites avec des fonctions de mesures intégrées. Objectif : détecter des déformations sans procéder à des opérations de maintenance coûteuses. « Nous cherchons à intégrer des capteurs qui aient le moins d’influence sur Intégration d’un système de mesure autonome et communicant dans une structure composite.

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le comportement mécanique du matériau », précise Manuel Lagache, qui dirige la thèse. Les chercheurs comptent s’appuyer sur une électronique organique souple pour que le capteur puisse être intégré n’importe où dans la structure, même au niveau de courbes. Un générateur piezoélectrique alimentera le capteur en énergie grâce aux vibrations.

Plis composites

Électronique souple (polymères) Plis composites

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Fibres de verre, fibres de carbone et résine Générateur piézoélectrique, réseau de capteurs de température et de déformation, puce RFID Fibres de verre, fibres de carbone et résine

dans un composant, plus on diversifie les besoins auxquels on peut répondre, et donc plus la valeur ajoutée est importante, et plus le panel d’utilisateurs est large », explique Éric Padiolleau, responsable R&D mécatronique au Cetim (Centre technique des industries mécaniques). Les fabricants de composants mécatroniques ont donc intérêt à intégrer le plus de fonctions possibles. Dans cette optique, la stratoconception semble constituer une voie particulièrement pertinente. « La stratoconception permet d’insérer un objet électronique au bon endroit et à la juste cote dans une co-conception mécanique et électronique pendant la phase d’assemblage de l’objet. On parle de fabrication additive fonctionnalisée ou intelligente », détaille Patrick Chaton, le directeur de l’antenne Grand Est du CEA Tech. Breveté en 1991, le procédé de stratoconception est le fruit des travaux de recherche initiés par le professeur Claude Barlier, qui dirige actuellement le Cirtes. Cette méthode consiste à trancher un modèle virtuel et à le reconstituer en empilant des couches solides, les strates. À la différence des autres procédés de fabrication additive, l’assemblage de l’objet ne se fait pas par fusion au moment où la pièce est créée, mais à la fin du procédé. Cette particularité permet de réaliser des pièces beaucoup plus complexes qu’avec une méthode d’usinage classique. Il est ainsi possible d’aménager les volumes intérieurs pour créer des canalisations, capables d’accueillir des capteurs, de l’électronique, de la connectique, ou encore des antennes pour la transmission d’informations. De quoi créer des boucles de rétroaction, selon les informations remontées. « On peut aussi faire une vraie cartographie de la température de l’outillage en fonctionnement. Cela permet même, à terme, d’enrichir des modèles numériques

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Perspective Des composants toujours plus performants

méCaTRONiqUE

La StratoconcePtion au Service De La Mécatronique La fabrication additive par stratoconception permet de placer à l’intérieur des outillages des canalisations capables d’accueillir des capteurs. C’est le cas de ce moule de soufflage de bouteilles instrumenté en température. Voici les quatre étapes clés de sa réalisation.

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Le moule de soufflage est d’abord dessiné en cao. A partir d’informations sur le plan de décomposition et l’épaisseur des tranches, le logiciel Stratoconcept décompose virtuellement l’outillage en une série de couches élémentaires et complémentaires, appelées strates.

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c

grâce à de nouvelles données en temps réel », indique Claude Barlier. Outre les techniques de fabrication additive, d’autres disciplines se développent pour intégrer toujours plus de fonctionnalités au sein des structures. C’est le cas par exemple de la plastronique (électronique dans l’injection plastique), de la woodtronique (électronique dans le bois), de l’élastronique (électronique à l’intérieur des joints) ou encore de la compositronique (électronique dans une structure composite). « La structure devient ainsi porteuse de fonctionnalités de transfert d’informations », souligne Laurent Tabourot, directeur du laboratoire Système et matériaux pour la mécatronique (Symme) de l’université Savoie Mont-Blanc.

B

Les couches sont assemblées de manière définitive ou temporaire. L’assemblage des strates est pris en compte dès l’étape de conception afin d’assurer la tenue aux contraintes mécaniques pendant l’utilisation. C’est lors de cette phase que les capteurs sont intégrés.

Une autonomie en énergie L’intégration de systèmes électroniques au plus près de la structure génère un autre défi: celui de l’alimentation en énergie. «L’énergie est nécessaire pour alimenter les capteurs et assurer la communication des données, détaille Éric Padiolleau, du Cetim. Lorsqu’on est sur une machine fixe, il est possible d’amener l’énergie par des fils, mais lorsque le système est en mouvement, l’utilisation de technologies sans-fil est souvent requise». Pour surmonter cet écueil, plusieurs pistes sont étudiées. L’une d’elles consiste à utiliser la technologie RFID pour à la fois alimenter le capteur en énergie et transmettre les informations par radiofréquences. Le Cetim a, par exemple, opté pour cette solu-

Les strates sont mises en panoplie, puis sculptées de manière complexe, par microfraisage rapide, découpe laser, ou découpe au fil, pour aménager les canalisations qui accueilleront les capteurs.

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Le moule de soufflage instrumenté peut accueillir entre 3 et 12 capteurs. Les données de température sont analysées et permettent de réguler la température selon une enveloppe définie au préalable.

tion afin d’instrumenter un moteur électrique. Les équipes ont ainsi implanté une antenne émettrice RFID sur la partie tournante du moteur, en bout d’arbre, en prenant soin d’isoler l’antenne de la partie métallique par une pièce en Téflon. L’antenne du récepteur a, elle, été fixée sur une partie fixe et raccordée en filaire à une alimentation. Cette méthode, qui fonctionne sur une courte distance, présente un avantage de taille : pas besoin d’embarquer de piles, ni de récupérer de l’énergie dans l’environnement. Cependant, une telle solution ne peut être appliquée quand il est impossible d’amener l’antenne réceptrice à proximité ou lorsque le capteur est noyé dans un composant du système et que la distance est trop importante. Dans ce cas, il faut soit utiliser des OCTOBRE 2016ccN°991

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C’est pour répondre à cette problématique que la plate-forme Mapp doit voir le jour. «Notre rôle est d’apporter le bon capteur, le bon packaging et la bonne connectivité» résume Patrick Chaton, du CEA. Le packaging est l’enveloppe qui permet au capteur de fonctionner de manière opérationnelle. Sa nature (polymères ou métaux) dépend directement de l’univers dans lequel il se trouve selon le taux d’humidité, le niveau de la température ou encore les champs électromagnétiques présents. Leur résistance thermomécanique sera d’abord testée en simulation, puis sur un banc d’essai, qui reproduit les conditions opérationnelles, et enfin chez les industriels partenaires.

Une fiabilité accrue « Cela nous amène à travailler sur des questions de fiabilité, car les interactions entre les parties électroniques et mécaniques ne sont pas sans incidences», poursuit Olivier Cloarec. « C’est un défi majeur, atteste Laurence Chérillat, déléguée générale d’Artema. On connaît la fiabilité mécanique d’un côté et la fiabilité électronique de l’autre, mais la fiabilité des deux associées est moins évidente.» Cette notion de sécurité de fonctionnement implique de déterminer dès la conception du composant mécatronique ce qui

troiS PiSteS Pour caPter L’énergie DanS LeS viBrationS

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Un générateur électromagnétique c Les vibrations font bouger des aimants situés autour d’une bobine. Cela crée un champ électromagnétique qui est transformé en électricité. Il est connecté au capteur grâce à une électronique de conditionnement.

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Un générateur piezoélectrique cQuand les couches d’un matériau piezo-électrique sont déformées, elles créent un champ électrique. Ici, ce phénomène est mis en œuvre avec une lamelle métallique sur laquelle est placée une masse qui bouge de bas en haut avec les vibrations et tord ainsi la lamelle.

3

Un générateur à membranes hybrides cUn fluide est enfermé entre deux membranes piezoélectriques. C’est ce fluide incompressible qui permet de déformer les membranes. Ce système récupère de l’énergie avec des fréquences plus basses.

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piles, soit s’appuyer sur l’énercoles sont utilisés (Bluetooth Low Energy, gie présente dans l’environneLora ou Sigfox). ment. Beaucoup se tournent vers l’énergie vibratoire. « C’est un bon compromis en Une électronique termes de puissance récupérée et de dispoplus robuste nibilité d’énergie sur une machine en fonctionnement», note le spécialiste du Cetim. «Intégrée dans les entrailles des compoPour récupérer cette énergie mécanique, sants, la partie électronique se retrouve sur plusieurs types de dispositifs sont dévelople terrain», note Olivier Cloarec, conseiller pés. On retrouve des systèmes électromatechnique chez Artema, le syndicat des gnétiques, piézoélectriques ou encore hybriindustriels de la mécatronique. Elle doit donc être particulièrement robuste pour des. Lorsque l’énergie vibratoire récupérée n’est pas suffisante, de tels systèmes peupouvoir résister à des environnements sévèvent être couplés à des batteres, où l’on retrouve d’imporries. Mais pour vraiment « ON CONNaîT la tantes vibrations et de fortes gagner en efficacité, c’est fiabiliTé méCaNiqUE températures. Dès la conception du produit, un importoute la chaîne énergétique d’UN CôTé ET la fiabiliTé élECTRONiqUE qui doit être optimisée et pas dE l’aUTRE, mais la tant travail de caractérisauniquement la phase de fiabiliTé dEs dEUx tion doit ainsi être réalisé. récupération. Ainsi, une fois assOCiéEs EsT mOiNs C’est notamment sur cet aspect que se concentre le l’énergie captée, il faut pou- éVidENTE. » voir la stocker pour l’utiliser Cetim. «Les vibrations, l’huuniquement au bon Laurence chérillat, midité et les contraintes moment, lorsque le capteur déléguée générale d’Artema thermiques peuvent induire se réveille, par exemple. des défaillances au sein des Ensuite, l’énergie doit être correctement systèmes mécatroniques, en particulier distribuée. C’est là qu’entre en jeu l’électrodans les liaisons entre les composants élecnique de conditionnement, qui consomme troniques et mécaniques. «Des soudures elle-même de l’énergie… Enfin, pour la peuvent par exemple se fissurer et engentransmission de données, en fonction de drer des faux contacts et des composants électroniques peuvent se séparer de leur l’énergie disponible, de la quantité d’informations et de la distance, différents protosupport», prévient Éric Padiolleau.

mĂŠCaTRONiqUE

Simuler pour ĂŠprouver la rĂŠsistance thermomĂŠcanique Solsi caD utilise des mĂŠthodes de maillage originales pour simuler de manière la plus efficace possible la rĂŠsistance thermomĂŠcanique des ĂŠdifices. Ici le maillage complet d’un moteur.

c Dans

le cadre de la plate-forme Mapp, le CEA Tech travaille avec l’entreprise Solsi CAD pour tester, par simulation, la rĂŠsistance thermomĂŠcanique des capteurs intĂŠgrĂŠs aux ĂŠdifices mĂŠcaniques. ÂŤNous sommes capables de mettre en ĂŠquation des comportements de matĂŠriaux très spĂŠcifiques, comme des couches minces ĂŠlectroniques, qui n’ont pas les mĂŞmes comportements que des matĂŠriaux standard de par leur petitesseÂť, dĂŠtaille Éric Friedrich, gĂŠrant de l’entreprise. Solsi CAD s’appuie sur des mĂŠthodes de maillage originales qui sont intĂŠgrĂŠes dans les codes de calculs standard de manière Ă obtenir des rĂŠsultats aussi proches que possible de la rĂŠalitĂŠ.

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peut ĂŞtre dĂŠfaillant et comment pallier cette dĂŠfaillance dans le cas oĂš elle ne peut ĂŞtre ĂŠvitĂŠe. Dans cette optique, le Cetim dĂŠveloppe des modèles de simulation des capteurs prenant en compte des contraintes de sollicitations mĂŠcaniques. ÂŤDans le cas oĂš la dĂŠformation du support d’un capteur perturbe une mesure, on peut savoir de combien et le prendre en compte dans l’algorithme de traitement du signalÂť, prĂŠcise Éric Padiolleau. Outre la partie physique, il faut aussi s’assurer de la fiabilitĂŠ du logiciel d’exploitation des donnĂŠes obtenues. Pour rĂŠpondre Ă ces enjeux, des travaux de recherches ont ĂŠtĂŠ pilotĂŠs par le Cetim et menĂŠs par le laboratoire Symme, en collaboration avec plusieurs partenaires industriels du groupe mĂŠcatronique d’Artema. Ils ont permis de spĂŠcifier et de qualifier avec succès une dĂŠmarche et des outils d’Êvaluation de la fiabilitĂŠ prĂŠvisionnelle des systèmes mĂŠcatroniques. cm

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cc Juliette Raynal jraynal@industrie-technologies.com

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Expériences Comment tirer parti de la mécatronique

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ptimiser la précision et le rendement des machines au sein de la chaîne de production est une recherche perpétuelle dans l’industrie. La mécatronique peut grandement y aider, à condition de ne pas chercher à brûler les étapes, et de suivre quelques règles simples. Le point en cinq jalons.

1. ÉVALUER LE PROJET

Déterminer précisément son besoin est l’élément essentiel d’un projet d’intégration mécatronique. Il s’agit donc d’être très précis quant à l’amélioration voulue sur le process. « Souvent, lors de l’état des lieux, certaines données n’ont pas été vues », déplore Serge Nadreau, directeur de l’activité robotique d’ABB France. Pour commencer, l’association Thésame ou les groupements mécatroniques locaux tels que SG Meca, en Aquitaine ou Mécatronique LR, en Languedoc-Roussillon, peuvent donner des conseils et orienter la conception de projets d’intégration. Pour Olivier Vidal, ingénieur consultant en intégration, la simplicité est souvent la

clé. Il ne faut donc pas vouloir tout automatiser dès le départ.

2. IDENTIFIER LES EXPERTS

Il faut ensuite mobiliser les individus qui pourront mener à bien le projet. «Une architecture de système très intégrée –ce qu’implique la mécatronique – nécessite des interfaces entre disciplines, estime Benoit Jusselin, responsable d’équipe mécatronique en R&D chez Schneider Electric. Et les personnes comme les outils de modélisation doivent communiquer. La plupart des erreurs que j’ai vues proviennent d’un manque de communication de données.» Les projets de mécatronique nécessitent des équipes d’électroniciens, d’informaticiens, de mécaniciens, de spécialistes en batterie, en matériaux… Les industriels disposant en interne d’ingénieurs spécialisés devront faire attention à la communication dans l’équipe formée. Pour les autres, certains groupes d’intégrateurs, comme RB3D ou ABB, proposent leurs propres équipes de mécatroniciens. Le syndicat Artema peut aussi conseiller divers professionnels.

ABB forme ses propres équipes de mécatroniciens et de roboticiens dans son centre de Cergy Pontoise.

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3. IMPLIQUER SON ÉQUIPE

Le projet doit intégrer au plus tôt l’équipe qui se servira des équipements, de l’opérateur au responsable de ligne. «Il faut être très pédagogue, car les opérateurs se posent des questions sur les modifications de travail que cela va apporter », préconise Olivier Vidal, de Vidal Ingénierie. L’implication des équipes permet aussi d’améliorer la solution déployée. « Sur une ligne qui produisait des boîtes de seringues, reprend Olivier Vidal, nous avons installé une machine qui comptait les seringues et les donnait aux opératrices pour composer les paquets. En se filmant avec ces dernières, on a vu ce qui était plus pratique.»

4. VISER LA SIMPLICITÉ

Les solutions mécatroniques utilisent des logiciels qui doivent rester accessibles à tous. Pour cela, l’interface homme-machine doit être pensée le plus intuitivement possible. «Avant, on doublait tous les modes de fonctionnement pour compenser les pannes de robots, raconte Olivier Vidal. Il vaut mieux simplifier et ne s’attacher qu’à l’usage normal, non dégradé.»

5. TESTER LA SOLUTION

La solution doit être testée dès la fin de la phase d’audit. Des maquettes ou simulations valident une solution. Après fabrication, il est aussi important de contrôler la réalisation. «Une fois l’équipement réalisé, plusieurs personnes envoyées par le client viennent le tester, pour que cela soit encore améliorable », précise Olivier Baudet de RB3D. Les étapes d’organisation et le facteur humain sont des clés pour réussir son projet d’intégration mécatronique et améliorer sa production. cm cc Claire leCœuvre redaction@industrie-technologies.com

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L’intégration de la mécatronique dans le processus de fabrication d’une usine nécessite de prendre en compte des paramètres humains et de bien déterminer l’état de sa ligne de production ainsi que l’objectif à atteindre.

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2016 LY O N  E U R E X P O

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ProDUITS

ÉNERGIE

Les logiciels de supervision gagnent en intelligence

our réussir un régime, le pèse personne constitue l’outil indispensable. Il sert à mesurer son poids de référence et à quantifier ses progrès. Pour une usine à la diète énergétique, la balance s’appelle logiciel de supervision énergétique. À ceci près que ces logiciels ne se contentent plus d’afficher les consommations : ils intègrent des alertes en cas de situation anormale, voire de l’aide à la décision pour déterminer des actions correctives. C’est que la loi Daddue, entrée en vigueur fin 2015, a donné un bon coup de pouce à ce type de solutions. Elle impose à toutes les entreprises de plus de 250 salariés, ou 50 millions d’euros de chiffre d’affaires, soit de réaliser un audit énergétique tous les quatre ans, soit d’être certifiée ISO 50001. Nombreux sont donc les industriels qui

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choisissent la norme « Management de l’énergie», convertissant la contrainte réglementaire en cercle vertueux. Cette norme vise à mettre en place un système d’amélioration continue. Sa première exigence: un plan de mesure de l’énergie… Qui se prolonge nécessairement par un outil d’agrégation des données. cc Cartographie

des points névralgiques du process

« La pratique la plus basique et la plus répandue consiste à tenir un fichier Excel: le technicien relève les compteurs, consigne les données dans le tableur et en tire des indicateurs », constate Matthieu Bourgain, expert en efficacité énergétique chez Automatisme & Industrie (AI), Un intégrateur de solutions de supervision. « Sauf que le fichier Excel pose plusieurs problèmes : il est souvent peu lisi-

ble, il faut le remplir à la main, il n’est pas collaboratif… Et si les compteurs se multiplient, les relever devient vite ingérable. » Difficile, dans ces conditions, d’en tirer une quelconque leçon. D’où l’intérêt premier des logiciels énergétiques, capables de prétraiter les données pour sortir des indicateurs pertinents, sur une interface lisible, accessible par tous… D’autant qu’ils peuvent s’appuyer sur la maturité industrielle récente des compteurs communicants. De moins en moins chers, fiables et dotés de protocoles radio désormais interopérables, ces compteurs permettent de récupérer et de remonter automatiquement les données. Mais attention à l’usine à gaz! La multiplication des compteurs n’est pas toujours souhaitable; elle dépend avant tout de l’objectif fixé par l’industriel. «Il ne faut pas perdre de vue le driver principal: la facture!

D.R.

Poussés par l’essor de la norme ISO 50 001 et par la tendance plus large aux économies d’énergie, les logiciels de supervision énergétique ont le vent en poupe. Boostés par les progrès des compteurs communicants et du big data, ces logiciels intègrent désormais de l’intelligence pour une analyse plus fine.

TroIS SoLUTIoNS PErForMANTES

LA PLUS EXPERTE

LA PLUS GLOBALE

c Avec sa solution Ressource Advisor,

c La start-up Energiency se vante de générer des économies avec

un investissement minimal. Ses algorithmes, issus du big data, analysent massivement toute l’information disponible dans les systèmes d’information (Scada, ERP, GMAO, etc.) pour déterminer l’optimum de fonctionnement du process. De gros industriels, déjà bien instrumentés et en multisite, ont adopté la solution. D.R.

Schneider Electric propose un logiciel indissociable d’une approche service. L’expertise énergétique est en effet indispensable à différentes phases : estimation des besoins clients, limitation de l’instrumentation, suivi et mise en place d’actions correctrices... De quoi s’assurer que l’investissement se traduise réellement par un retour économique.

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La plateforme qui maîtrise les coûts et suit en temps réel les performances industrielles

c Avec sa solution Blu.e, Engie

propose un logiciel indissociable d’une approche service. L’expertise énergétique est en effet indispensable à différentes phases: estimation des besoins, limitation de l’instrumentation, suivi et mise en place d’actions correctrices... De quoi s’assurer que l’investissement se traduise par un retour économique.

Le compteur général et l’instrumentation judicieuse des procédés les plus énergivores permettent en général d’obtenir le niveau d’information suffisant, celui qui permet un investissement limité, et un juste retour sur investissement », estime Benjamin Bruet, de l’unité Energy & Sustainability chez Schneider Electric. Avec sa solution Resource Advisor, le groupe français défend une approche pragmatique. «La phase préliminaire de cartographie des points de fonctionnement névralgiques du process est primordiale : il s’agit d’identifier les

fameux 20% qui consomment 80%». Une approche pragmatique partagée par beaucoup d’acteurs. Dans sa forme la plus simple, le logiciel Cactus développé par Automatisme & Industrie se branche ainsi sur le seul compteur EDF. Comment en tire-t-il des analyses exploitables? Par la récupération d’autres données représentatives du fonctionnement de l’usine. Plans de production et de maintenance, Scada, GTB, GMAO, ERP… Tous les systèmes d’informations déjà en place sont bons à analyser pour prendre «le

LA PLUS SIMPLE c Automatisme & Industrie, fort de son expertise d’intégrateur indépendant,

D.R.

a mis au point sa propre solution, Cactus. Déployable par couches en fonction du besoin client, Cactus peut aller du plan de mesurage énergétique le plus simple, base pour la norme ISO 50 001, à un pilotage plus fin et prédictif des consommations, pour renégocier les contrats énergétiques.

pouls» du procédé, son taux de charge dans le temps. Ces informations sont ensuite corrélées à la consommation énergétique globale pour repérer les sources de surconsommation. Cette base a suffi au client NTN-SNR pour mettre en place la norme ISO 50001 sur son usine. Fort de cette vision énergétique, le fabricant de roulements basé à Annecy a également pu renégocier ses contrats d’approvisionnement énergétiques à la baisse dans le cadre de la Loi Nome (Nouvelle organisation du marché de l’électricité). Chez un autre client, AI a ajouté dix souscompteurs à cette formule. Ce qui permet à Cactus de suivre les consommations individuelles de… 35 machines. Les algorithmes du logiciel parviennent en effet à démêler les signatures de consommations énergétiques de plusieurs machines noyées sous un même compteur. De quoi limiter l’instrumentation, tout en identifiant les surconsommations par machines. L’exemple est révélateur de l’essor des technologies big data dans le domaine. Capables de traiter les innombrables données disponibles dans les systèmes d’information pour en tirer du sens, elles deviennent incontournables dans un secteur, les logiciels énergétiques,

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ProDUITS

ÉNERGIE dont l’expertise informatique se limitait traditionnellement à la construction de bases de données. Forts de ces algorithmes «intelligents», les logiciels ne se cantonnent plus à la production d’indicateurs de consommation. Ils identifient des situations de références et alertent sur des dérives potentielles. C’est sur ce créneau qu’Energiency se présente comme pionnier. La start-up a raflé plusieurs trophées de l’innovation en 2015. Sa spécialité: le pattern mining, cette capacité d’un logiciel à identifier par luimême, face à une énorme masse de données, des schémas normaux et des situations déviantes par rapport à ceux-ci. Sa stratégie consiste à récupérer systématiquement l’ensemble des «données de vie» du process : compteurs énergétiques bien sûr, mais aussi GTB/GTC, scada, GMAO, plans de production, données extérieures comme la météo, etc. Passée à la mouli-

Guide

Choisir son logiciel L’Association technique énergie et environnement (ATEE) a publié un répertoire qui passe à la loupe toutes les offres de logiciels de gestion énergétique. Mieux, l’association a aussi édité pour ses adhérents un guide pratique pour bien choisir. Un complément appréciable… ATEE

industrie-techno.com

nette des algorithmes, cette masse de données permet d’identifier les points de fonctionnement optimum de chaque site industriel. Pour le moment, Energiency a séduit plusieurs groupes de l’agroalimentaire, de l’automobile ou encore de la papeterie… de grands énergivores disposant de procédés déjà bien instrumentés, et dont les masses d’informations demandent une analyse approfondie. cc L’expertise

humaine reste incontournable

Cette tendance big data est servie par les coûts décroissants du stockage et du traitement de données dans le cloud. Les logiciels prennent ainsi de plus en plus la forme de plateformes Web, accessibles à une multiplicité d’acteurs de l’usine via un login et un mot de passe. Plusieurs indicateurs énergétiques et financiers peuvent ainsi être

ProDUITS

cc Rémy Bonneau responsable énergie chez nTn-snr

«une vision du futur» L’outil Cactus, d’Automatisme & Industrie, se base sur les factures énergétiques détaillées des trois dernières années, auxquelles on peut ajouter des données de production, exprimées par exemple en heures de fonctionnement machine. à partir de ces éléments, le logiciel, qui présente une fonction prédictive, nous fournit une «vision de l’avenir». C’est-à-dire que nous disposons d’une fourchette de consommations probables par rapport à l’activité envisagée. Si la consommation réelle en dévie, nous savons qu’il y a un problème dans notre procédé. Les prévisions peuvent aussi aider les autres services à optimiser les contrats d’approvisionnement énergétique. Enfin, le logiciel nous a fourni une vision précise de nos consommations dans le cadre de la norme ISO 50001.

adressés aux différents métiers en fonction de leurs objectifs (gestionnaires, directeurs de production, opérateurs, etc.). La plupart des fournisseurs de logiciels proposent des fonctionnalités à l’animation et à la conduite d’actions correctrices dans le cadre de la norme ISO 50001. Enfin, ce type de plateforme peut intégrer, selon le besoin, des fonctions de benchmarking multisite, pour comparer et faire converger les performances entre plusieurs usines. Reste que la solution miracle n’existe pas. «Sans un suivi humain, le logiciel le plus performant n’apportera aucune économie. Encore faut-il se saisir des indicateurs pour les traduire en actions efficaces. Cela requiert à la fois un management adapté et une expertise énergétique. La sensibilisation du client est indispensable, mais dans certains cas, il faut aussi envisager une prestation d’accompagnement», avertit Tanguy Mathon, directeur de Blu.e, la solution d’Engie. Plus intelligent, le logiciel n’est donc toujours pas prêt à remplacer l’expertise humaine. cm ccHugo Leroux redaction@industrie-technologies.com

OCTOBRRE 2016ccN°991

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notre sélection de produits

classés en 5 secteurs de référence Équipement gÉnÉraL cc PAGE 42

cc équipement général cc EnvironnEmEnt

ÉLectronique cc PAGE 43

Compacteur monobloc

Fournisseur sick

Logistique embaLLage cc PAGE 44 ÉLectrotechnique cc PAGE 46 Équipement de production cc PAGE 47

service. La calibration automatique de la portée atteint jusqu’à 21 m en résolution de 30 mm.

Caméras stéréo pour capture de données 3d Ce compacteur monobloc est adapté à la collecte sélective. Il dispose d’une capacité de 18 m3 qui est répartie en deux compartiments. Le premier a un volume de 10,5 m3 destiné aux papiers et cartons. Le deuxième volume de 7,5 m 3 est pour les déchets ménagers. Le KA 4 est une solution visant les entreprises industrielles, la grande distribution et les collectivités. Fournisseur gillard

Conformes aux exigences IP65/ IP67, les caméras Ensenso N30 et N35, sont étanches à la poussière et à l’eau (jusqu’à 1 m de profondeur). Chaque modèle dispose de deux capteurs CMOS à obturateur global, d’objectifs 1/1.8 pouce (ouverture 1.6) et d’un projecteur intégré qui projette un modèle aléatoire sur l’objet à saisir. Ce pro-

cédé, appelé Projected Texture Stereo Vision, fonctionne avec plusieurs caméras et permet la prise de vues de surfaces quasiment entièrement destructurées. Ces caméras sont dotées d’un boîtier en aluminium compact et robuste avec un connecteur GPIO à visser pour le déclencheur et le flash. Elles disposent jusqu’à 100 m de câbles. Elles sont adaptées à la capture de données d’objets en 3D dans des conditions ambiantes difficiles, avec des distances de travail maximales de 3 m et des champs d’images variables. Les distances focales disponibles sont comprises entre 6 et 16 mm. Le modèle N35 est équipé en plus d’un projecteur Flexview, fonctionnant suivant un procédé piezo, pour la capture d’objets statiques. Fournisseur ids imaging

cc sécurité

Vous trouverez en page 46 un lexique des unités utilisées dans cette rubrique.

Vous PouVez adresser Vos informations de presse concernant de nouveaux produits par e-mail (en joignant une photo) : produitsnouveaux@ industrie-technologies.com

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Grâce à son concept de raccordement flexible, ce barrage de sécurité se destine à la sécurisation de l’ensemble des applications usuelles. Le deTec4 Prime est décliné en 13 hauteurs de protection, de 300 à 2 100 mm avec un incrément de 150 mm. Jusqu’à trois systèmes peuvent être connectés en cascade, permettant de diminuer le nombre de câbles à déployer et le nombre d’entrées de sécurité de l’armoire de commande. La fonction de réarmement locale génère une économie de câblage et de programmation du système de commande. Il existe quatre types de connecteur système en fonction de la configuration et des fonctions souhaitées. Lorsque les machines sont positionnées à proximité les unes des autres, les interférences optiques peuvent être réduites par le codage des faisceaux au moyen de commutateurs DIP. Grâce au LED d’état et de diagnostic, il n’y a quasiment pas de paramétrage. Il adapte lui-même, automatiquement sa portée lors de sa mise en

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cc sécurité systèmes de sécurité pour protecteurs mobiles

Les systèmes de sécurité PSENslock offrent une surveillance des protecteurs mobiles au moyen d’un dispositif d’inter-verrouillage électromagnétique (aimant de maintien sans contact). Rappelons que les protecteurs mobiles protègent contre les dangers qui émanent des machines en fonctionnement. La version de base du PSENslock s’enrichit de deux types de variantes de fonctionnement. La première version, 6.1, qui comporte une fonction de diagnostic simple et rapide, est dédiée aux applications qui utilisent plusieurs PSENslock. Ainsi, l’utilisateur détecte immédiatement à quel emplacement un verrouillage n’a pas été activé. Les versions 3.1/4.1/4.2 sont dédiées à la commutation des OSSD (Output Signal Switching Device) indépendamment de l’état de l’inter-verrouillage. Cela garantit à l’utilisateur une plus grande flexibilité et une plus grande marge de manœuvre dans la mise en œuvre de son application. Compacts et infraudables, les systèmes de sécurité PSENslock sont conçus pour des applications avec un niveau de performance de sécurité maximal. Fournisseur pilz France electronic cc dEscriPtion

référence PSENslock Caractéristique Ce système offre

une surveillance en toute sécurité des protecteurs mobiles avec un dispositif d’interverrouillage électromagnétique dans un même produit compact.

cc Points forts

- Sécurité maximale: surveillance en toute sécurité des protecteurs mobiles - Protection des process: verrouillage magnétique avec une force d’interverrouillage de 500 N et 1000 N

D. R.

Barrage immatériel de sécurité

Produits

cc éleCtrOnique cc composants

atténuateur de gigue d’horloge

Conçu pour connecter des convertisseurs de données et des circuits logiques programmables intégrés dans les stations de base, cet atténuateur de gigue d’horloge à 3,2 GHz est conforme à la norme d’interface série JESD204B. Intégré en boîtier à 68 broches de 10 x 10 mm, il comprend deux PLL et dispose de quatroze sorties à faible bruit configurables pour s’interfacer avec divers composants. L’atténuateur de gigue d’horloge HMC7044 présente une gigue résiduelle de 50 fs (12 kHz à 20 MHz), un plancher de bruit de -162 dBc/Hz à 245,76 MHz et un bruit de phase meilleur que 142 dBc/Hz à 800 kHz de la fréquence de sortie de 983,04 MHz. L’entrée VCO externe accepte des fréquences jusqu’à 5 GHz. La réjection des bruits d’alimentation est assurée par des régulateurs intégrés.

D.R.

Fournisseur analog devices

Cœur dsP

Destiné aux applications d’imagerie et de vision, ce cœur de DSP multiplie les performances par 13 et divise la consommation par 5 (en moyenne) par rapport à ceux de la génération précédente en soulageant le processeur principal. Son architecture utilise un jeu d’instructions élargi et optimisé et convient aux applications de reconnaissance faciale et d’aide à la conduite. Le cœur DSP Tensilica Vision P5 bénéficie d’avancées simplifiant le développement et le portage de logiciels : prise en charge complète des données entières, à virgule fixe et flottante et outils avec compilateur C à auto-vectorisation. Fournisseur cadence

systèmes sur puce

Disposant de puissantes fonctions multimédia et temps réel, ces systèmes sur puce jouissent d’un niveau d’intégration record. Ils embarquent jusqu’à deux cœurs comportant deux cœurs ARM Cortex-A15 et DSP C66 pour le traitement, deux cœurs et quatre unités temps réel pour le contrôle, une multitude d’interfaces pour la

)$%5,48e (1 )5$1&(

communication et des accélérateurs et contrôleurs graphiques. Les systèmes sur puce Sitara AM57x sont compatibles broche à broche, ce qui assure l’évolutivité. Ils s’alimentent par un circuit intégré de gestion d’énergie TPS659037. La carte d’évaluation comporte un connecteur qui se raccorde à un module qui apporte la connectivité Wi-Fi et Bluetooth. Fournisseur texas instruments

récepteur de charge sans fil 15 W

Premier récepteur de charge sans fil de puissance 15 W du marché, conforme aux spécifications Qi du consortium WPC, ce circuit assure aux dispositifs mobiles une recharge aussi rapide, voire plus, qu’avec un chargeur à fil. Un contrôleur à interface I2C permet l’échange d’informations avec un émetteur compatible et l’affichage de l’état de charge sans-fil sur l’écran du mobile. Fourni dans un boîtier WCSP de 2,4 x 3,67 mm de 0,5 mm d’épaisseur, le récepteur de charge sans fil 15 W TC7766WBG intègre une multitude de fonctions de protection et tous les circuits de puissance et de contrôle nécessaires à la réalisation d’un système complet de réception d’énergie sans fil. Il fournit une tension de sortie réglable de 5 à 14 V et un courant de sortie maximal de 1,7 A.

sous-systèmEs modules sans fil économiques cc

Grâce à l’étalement de spectre par saut de fréquence (FHSS), ces modules sans fil offrent une grande immunité aux parasites, appréciable dans une bande très occupée comme celle du Wi-Fi à 2,4 GHz, et une résistance aux trajets multiples. En extérieur, leur portée peut atteindre 64 km pour 900 MHz et 16 km pour 2,4 Hz. Convenant à l’éclairage public, aux applications agricoles ou aux drones commerciaux, les modules sans fil 2,4 GHz DNT24 et DNT2400 peuvent être configurés avec des hauts débits pour les applications nécessitant des temps d’attente réduits. Une passerelle DNT et des réseaux sécurisés cryptés AES-128 bits permettent leur intégration aux réseaux d’entreprises. Une topologie de maillage réduit le nombre de répéteurs et de passerelles nécessaires. Fournisseur

murata electronique

Fournisseur toshiba electronics europe

7$3,6 $17, )$7,*8( 3ULQFLSH G·DPRUWLVVHPHQW pODVWLTXH

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Produits Marquage Solution de vision industrielle cc

cc Logistique embaLLage

Câble RFID compact

Seulement 6 grammes (puces RFID comprise), ce câble compact s’attache à tout type de support (cylindrique, métallique, plastique ou tissu). Il représente la solution alternative aux étiquettes adhésives ou encore aux tags durcis. Il est composé d’une tête (60 x 28 x 4 mm) dans laquelle est moulé un tag RFID UHF fonctionnant sur la bande radio 860-960 MHz et d’un collier de fixation de 280 mm de longueur. Le collier de serrage avec 80 mm de diamètre rend possible la fixation sur des produits sans détruire le collier plastique. Le Câble Tag peut être lu à plusieurs mètres de distance. Il est certifié ISO/IEC 180000-6C et est doté de la norme standard EPC Gen2. Il dispose d’une mémoire embarquée de 512 bit pour un marquage efficace. Il peut être fourni avec une impression code barres ou textes sur la tête du collier et un encodage correspondant de la puce pour une double identification. Très résistant, il affiche un indice de protection IP68 et supporte des températures comprises entre - 20 et + 80 °C. Il peut facilement évoluer dans des domaines d’applications comme les inventaires ou la traçabilité logistique. Fournisseur Inotec France

cc Logistique -

Manutention Détecteur de contraste à haute résolution

Ces détecteurs industriels de contraste, compacts et robustes en acier inoxydable, proposent une haute résolution en niveaux de gris. Basés sur la technologie ASIC OES4 et un temps de réponse de 35µs, ils effectuent une détection fiable avec un positionnement précis des repères de contraste, même sur des matériaux brillants. Les différents modes d’apprentissage

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comme la dynamique ou le seuil de commutation augmentent la flexibilité de la mise en service. Les systèmes KTM Inox ont une portée de 1 mm (+/6 3 mm) et répondent aux applications industrielles les plus contraignantes dans des environnements difficiles (IP67/69K) même en cas de nettoyage intensif. Grâce à l’interface IO-Link intégrée, il est possible de récupérer les paramètres mémorisés afin de faciliter les changements rapides de format. Fournisseur Sick

Chariot frontal électrique 80 volts

Ce modèle électrique 80 volts de chariot frontal est très agile. Les roues-arrières tournent à plus de 100 degrés et les moteurs de traction individuels lui assurent des rotations quasiment sur lui-même. Résolument puissant, il soulève de lourdes charges de plusieurs tonnes (2 ou 3) jusqu’à 7 mètres de hauteur. Le contrôle de conduite par le cariste est grandement facilité par des systèmes intelligents de gestion de la vitesse et des mouvements du chariot pour apporter la meilleure réponse en virage ou en ligne droite. La sensibilité des commandes par mini-leviers démontre une excellente qualité. Il s’utilise en mode économique pour la sécurité et les longues phases de travail ou en mode professionnel pour une utilisation intensive. L’Edia EX bénéficie d’une cabine ouverte et aérée. La vision du cariste a été étudiée pour lui offrir un confort de contrôle de la charge, des fourches ou de l’arrière du véhicule. Avec un indice d’étanchéité IPX4, il s’utilise dans les sites humides ou nettoyés à grande eau. L’équipement est complété par des freins étanches et sans entretien. Fournisseur Mitsubishi - Aprolis

Gerbeur à conducteur accompagnant

Ce gerbeur à conducteur accompagnant propose des capacités de 1,4 et 2 T pour une vitesse maximale de 6 km/h. L’EXV 14-20 dispose de série d’une direction électrique précise. Le timon Optispeed adapte automatiquement la vitesse en fonction de l’angle du timon. La pleine vitesse ne sera autorisée que si la distance entre l’opérateur et la machine est suffisante pour la sécurité. Pour le travail dans les endroits exigus, l’EXV peut être équipé de la marche lente. Il est doté en série de la fonction Curve Speed Control. Avec une hauteur de levée maximale de 5,466 mm, il peut être utilisé pour des opérations de transfert et de gerbage. Un moteur asynchrone de 2,3 kW ainsi qu’un moteur de levée de 3,2 kW procurent une puissance confortable. La vitesse de levée des fourches est de 0,16 m/s en charge. Il offre une capacité résiduelle importante. Ainsi, un appareil à mât triplex peut encore soulever 730 kg à une hauteur de 5,402 mm, et même 880 kg à une hauteur de 4,802 mm. Grâce à l’affichage de la charge sur le mât, l’opérateur a une vision permanente du poids et de la hauteur de la charge. Fournisseur Still

Palan manuel à chaîne pour l’agroalimentaire

Ce palan est destiné aux applications d’assemblage et de maintenance en process agroalimentaire. Il pèse moins de 20 kg pour un volume de 20x20x40 cm. Un capotage Inox assure la protection de la noix de levage et des engrenages. Le ZHV Inox dispose d’un corps de palan, d’un crochet certifié ISO, d’une chaîne de levage haute résistance et d’une chaîne de manœuvre en Inox. Fournisseur Verlinde

Cette solution de vision industrielle permet de créer et de déployer rapidement des solutions 2D ou 3D avec une ou plusieurs caméras, tout en réduisant le cycle de développement. À la base, le contrôleur de vision VC5 dispose d’un sous-système en temps réel dédié pour les protocoles de communication industriels (EtherNet/IP, Profinet) et les E/S de précision. Il se connecte directement à un maximum de quatre capteurs de déplacement laser 3D ou caméras matricielles et linéaires industrielles. Il est doté du logiciel Cognex Designer qui offre un accès graphique et programmable aux outils 3D. Ils permettent l’inspection de la hauteur, du volume, des angles d’inclinaison et de la coupe transversale. La gamme de capteurs 3D a été étendue pour pouvoir apporter une résolution plus élevée et un champ de vision plus large. Côté caméras, les nouveaux modèles incluent une caméra linéaire GigE Vision, une caméra matricielle 2 mégapixels 60 images/ seconde et une caméra couleur 4 MP. Un ensemble de fonctionnalités système, notamment des niveaux d’accès utilisateur intégrés, des alarmes en temps réel, des interfaces localisables et la journalisation dans une base de données SQL, ont été ajoutées. Fournisseur Cognex

cc description

Référence Système de vision 3D

avec plusieurs caméras Caractéristique équipé du logiciel Cognex Designer, il facilite le développement, le déploiement et la gestion d’applications 2D et 3D à plusieurs caméras. cc points forts

Le contrôleur de vision VC5 peut se connecter à quatre capteurs de déplacement laser 3D ou caméras industrielles du fabricant.

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cc Marquage

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CAHIER TECHNIQUE ccPAGE 57

Il a insufflé le vivant dans la chimie

La matière mise en lumière

Roger Guilard, professeur à l’université de Bourgogne

La simulation de l’optique physique

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OCTOBRE 2016ccN°991

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Produits

cc électrotechnique

A A/m Bq °C C cd cd/m2 F h H Hz J K kg lm lx m m2 m3 m/s m/s2 min N nm Pa rad s ps T V VA W Wb Ω

ampère ampère par mètre becquerel degré Celsius coulomb candela cd par mètre carré farad heure henry hertz joule kelvin kilogramme lumen lux mètre mètre carré mètre cube mètre par seconde m/s par seconde minute newton nanomètre pascal radian seconde picoseconde tesla volt voltampère watt weber ohm

Autres abréviations Å angström atm atmosphère bar bar dB décibel dpi point par pouce g gramme cal calorie ch cheval vapeur c/s cycle par seconde eV électronvolt Go giga-octet gr grade Kbit kilobit (1 Kbit=1 024 bits) km/h kilomètre par heure Ko kilo-octet kWh kilowattheure l litre Mo méga-octet Mx maxwell Po poise t tonne tr tour tr/min tour par minute

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N°991ccOCTOBRE 2016

cc Composants

et appareillages Relais de sécurité

Fonctionnalité maximale dans un encombrement minimal, opérations de câblage réduites de 20 % grâce à l’extension de contacts via des connecteurs, nombre de sorties statiques extensible, installation rapide grâce à une variante avec borniers à ressorts, tels sont les principaux atouts de ces relais de sécurité. Ils sont adaptés à la surveillance d’arrêts d’urgence, de protecteurs mobiles, de barrières immatérielles et de commandes bimanuelles dans des machines de petite dimension. Le nombre de sorties statiques associées à un appareil de base PNOZsigma peut être augmenté sans aucune opération de câblage par une extension via un connecteur. Une extension de contact avec deux sorties statiques de sécurité instantanées jusqu’à PL e et SIL CL 3, prend une largeur de seulement 22,5 mm. L’extension de contacts PNOZ s7.1 augmente le nombre de sorties statiques de façon quasi illimitée. Fournisseur Pilz France Electronic

Commutateurs iGigaswitch

Ces commutateurs iGigaswitch Series sont compatibles avec tous les composants possédant la même certification, quel que soit leur fabricant. Capables de communiquer directement avec tous les autres équipements sur les réseaux de centrales électriques, ils optimisent ainsi les échanges entre leurs divers composants. Certifiés Kema IEC 61850, ils limitent les risques d’erreur inhérents aux conversions de protocole. Les iGigaswitch contribuent à éviter les pertes de signal, ce qui facilite et accélère les interconnexions, notamment lors du déploiement de réseaux électriques intelligents. Comportant jusqu’à 16 ports

(RJ45 ou fibre optique) pour supporter des liaisons Ethernet, Fast Ethernet et Gigabit Ethernet (10/100/1000 Mbit/s), ces commutateurs sont également conçus pour fonctionner sous une vaste plage de tensions d’entrée et de températures. Les modèles ESeries, par exemple, fonctionnent entre –40 et +85 °C. Cette série se caractérise par sa résistance dans des environnements sévères, sa robustesse, sa compacité et sa sécurité. Fournisseur Nexans

Multimètre polyvalent

deux modèles disponibles fournissent une puissance de sortie en continu de 100 W et 200 W respectivement en convection naturelle, et jusqu’à 150 W et 300 W respectivement en ventilation forcée. Les modèles OBM03 et OBP03 offrent un isolement entrée/sortie de 4000 V, entrée/terre de 1500 V et sortie/terre de 1500 V. Le courant de fuite est inférieur à 275 µA pour l’OBM03 et de 220 µA pour l’OBP03. Avec une tension nominale d’entrée de 100 à 240 V 50/60 Hz, sept tensions de sortie couvrant de 12 à 48 VDC, un facteur de puissance typique de 0,98, ces alimentations s’intègrent dans bon nombre d’applications médicales à travers le monde. Fournisseur Powerbox

Onduleurs on line double conversion

Destiné aussi bien aux installateurs et artisans électriciens qu’aux amateurs, ce multimètre effectue les mesures traditionnelles, ainsi que la mesure de température via un capteur de contact thermocouple K. Il permet ainsi de réaliser la maintenance électrique, un premier diagnostic de panne sur une carte électronique, la vérification de la régulation d’un radiateur… Avec sa gaine aimantée, le MTX 200 s’utilise en mains libres. La lisibilité est renforcée par une béquille double position et un rétro-éclairage bleu de l’afficheur. Pour les endroits sombres, il dispose d’une lampe torche intégrée. La fonction NCV garantit la sécurité des interventions. Fournisseur Chauvin Arnoux

cc énergie

Alimentations médicales 150 W et 300 W

Conçues pour les applications médicales de type BF, ces alimentations mono-sortie à boîtier ouvert combinent un agencement optimisé facilitant la convection naturelle de l’air de refroidissement, et une topologie de commutation à haut rendement. Les

Compacts et de configuration flexible rack-tour, ces onduleurs (ASI) on line double conversion fournissent une protection électrique de haute qualité pour offrir une disponibilité maximale aux applications critiques de tous types dans de nombreux secteurs tels que la finance, la santé, le commerce de détail et la logistique. Certifiées Energy star, ces unités garantissent une alimentation électrique continue de haute qualité aux charges critiques. Les onduleurs Liebert GXT4 se déclinent en modèles de 700 VA à 10 kVA à 230 V bénéficiant tous du mode avancé ECO permettant de maximiser les niveaux d’efficacité énergétique pour réduire le TCO et améliorer l’efficience énergétique. Les unités de 700 à 3 000 VA incluent deux paires de prises d’alimentation programmables séparément. Il est possible de programmer et contrôler divers paramètres comme le délestage qui priorise les applications les plus critiques, et les autorisations d’utilisation. Fournisseur Emerson network power

D.R.

Les unités de mesure système internAtionAL

Produits

cc ĂŠquipements de production cc outils outillages Cermets pour outils de coupe

cc maChines

Tabliers de protection armĂŠs Ces tabliers armĂŠs sont destinĂŠs Ă la protection des glissières de machinesoutils dans les cas oĂš pour des raisons d’encombrement, la pose de protecteurs tĂŠlescopiques n’est pas possible. Ils sont ĂŠtanches aux ĂŠclaboussures et aux jets de liquides de refroidissement et offrent une protection adaptĂŠe contre les copeaux. De faible poids, ils disposent d’une bonne durĂŠe de vie et rĂŠsistent Ă des tempĂŠratures jusqu’à +100 °C. Des fixations spĂŠcifiques aux extrĂŠmitĂŠs les rendent très polyvalents. Tous ces modèles de tabliers armĂŠs sont disponibles avec enrouleur. Très rigides, ils ne nĂŠcessitent pas de guidages latĂŠraux pour leur bon fonctionnement. Suivant les applications ils sont disponibles en profilĂŠs en aluminium plein et lĂŠger de 19 x 3,0 mm pour seulement 5,6 kg/m², avec un rayon de courbure minime dans les deux sens. Ils existent en profilĂŠs creux, en aluminium de 20 x 5,5 mm avec articulations en PU robustes, un peu plus lourds avec 10 kg/m². Le plus rĂŠsistant de la gamme est le tablier armĂŠ profilĂŠ creux Ă articulations intĂŠgrĂŠes avec un rayon de courbure dans un seul sens, il est constituĂŠ de profilĂŠs en aluminium de 18,5 x 6,8 mm et affiche 16,5 kg/m². Ces tabliers peuvent ĂŞtre dotĂŠs d’un moteur ĂŠlectrique pour l’enroulement.

Les composites Ă matrice mĂŠtallique TN620 et PV720 bĂŠnĂŠficient d’une sĂŠrie de traitements qui les rendent 50 % plus rĂŠsistants Ă l’abrasion et aux ruptures que les matĂŠriaux conventionnels utilisĂŠs comme inserts dans les outils de coupe. De plus ils bĂŠnĂŠficient d’une technologie de revĂŞtement multicouche, le Megacoat Nano, encore jamais appliquĂŠe Ă un cermet. Les traitements en question concernent: le durcissement superficiel des structures rĂŠpartissant des particules ultra-fines dans le cermet de manière optimale; la combinaison de phases mĂŠtalliques spĂŠciales Ă point de fusion ĂŠlevĂŠ, ainsi que des phases dures avec des effets de contrainte de compression supĂŠrieurs.

Fournisseur Kabelschlepp France

cc description

Plaquettes rÊsistantes à l’usure

D.R.

- De faible poids ils ont une longue durĂŠe de vie et rĂŠsistent Ă des tempĂŠratures jusqu’à +100 °C. - Tous les tabliers avec enrouleur fonctionnent comme un store. - Des fixations spĂŠcifiques aux extrĂŠmitĂŠs les rendent très polyvalents.

rĂŠduit les micro-copeaux. Il entraĂŽne ĂŠgalement une usure plus uniforme de l’arĂŞte de coupe, ce qui augmente la durĂŠe de vie de l’outil. D’après des essais effectuĂŠs sur le terrain, l’optimisation

de l’arĂŞte de coupe permet l’augmentation du nombre de pièce de 30 Ă 125 % selon les applications.

sont parfaitement adaptÊs à la protection des glissières de machines-outils. Ils sont Êtanches aux Êclaboussures et aux jets de liquides de refroidissement et protègent des copeaux.

Fournisseur Kyocera Fineceramics

La couche de finition à base de TiOCN des plaquettes Beyond Drive accroÎt leur rÊsistance à l’usure, et sa couleur bronze en donne l’indication. Ce dÊpôt rÊalisÊ en phase vapeur (CVD) sur l’ensemble de la surface amÊliore l’adhÊrence du revêtement et

cc points forts

RĂŠfĂŠrence Tabliers armĂŠs CaractĂŠristique Ces tabliers armĂŠs

Forets carbure monobloc de prĂŠcision

Conçus pour le perçage de prĂŠcision de trous de petit diamètre, les forets Mini-MVS sont disponibles dans des diamètres compris entre 1 et 2,9 mm, par incrĂŠment de 0,1 mm, en versions extracourtes avec un angle de pointe de 145° pour une meilleure rigiditĂŠ et en versions longues avec un angle de pointe de 140° pour les trous jusqu’à 30xD. Le double listel des forets procure un excellent ĂŠtat de surface. Ils acceptent un large ĂŠventail d’applications et de matières : acier doux, carbone, alliĂŠ et inoxydable ; fonte grise ; alliages rĂŠfractaires et alliages d’aluminium. La technologie de revĂŞtement utilisĂŠe, Miracle Sigma, leur confère une durĂŠe de vie deux fois supĂŠrieure Ă celle des forets carbure monoblocs traditionnels. Fournisseur Mitsubishi Materials

Fournisseur Kennametal

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OCTOBRE 2016ccN°991

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* Venez, regardez

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cahier technique Les métaux pour la fabrication additive ccréalisé par

ccPaul Calves IngénIeur d’études au CetIm

D. R.

Diplômé de l’École nationale d’ingénieurs de Saint-Etienne (Enise) en génie mécanique, Paul Calves a travaillé pendant 4 ans chez Optelec, où il a industrialisé un stator de moteur pour l’aéronautique réalisé par Métallurgie des poudres. Il a ensuite rejoint le Cetim pour prendre en charge la plate-forme procédé de mise en forme des poudres, puis celle sur la fusion laser. Il est aujourd’hui ingénieur projet en fabrication additive.

a fabrication additive métallique regroupe de nombreux procédés dont la productivité, les contraintes de mise en œuvre et le niveau de maturité sont variables. Les matériaux utilisés diffèrent selon la technologie, les pièces à fabriquer et leur utilisation. Aujourd’hui, ces procédés trouvent essentiellement des débouchés industriels dans les applications à très haute valeur ajoutée (spatial, aéronautique, médical), mais avec des matériaux plutôt «exotiques» (titane, inconel, etc.). Pour les aciers, à ce jour, seules quelques rares nuances sont proposées en sous-traitance, notamment l’Inox 316L ou l’acier maraging. Cette situation nécessite d’entreprendre d’importants travaux de développement sur de nouveaux matériaux, afin de voir la fabrication additive émerger sur d’autres secteurs d’activité. cm

L

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cahier technique

fig. 1

a fabrication additive à base de poudres métalliques regroupe plusieurs procédés qui ne sont pas destinés au même type de pièces (complexité, taille) et ne sont pas au même niveau de maturité, de productivité ou de contraintes de fabrication.

L

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Il existe plusieurs procédés d’élaboration des poudres selon la matière première à pulvériser, la morphologie requise, le niveau de pureté exigé, la granulométrie des poudres attendue. L’atomisation par injection de gaz permet de couvrir l’ensemble des granulométries, depuis les plus fines (pour les procédés par lit de poudre) aux plus grossières (pour les procédés de types projection/cladding).

1. Les procédés additifs Trois grandes familles

2. Matière L’importance de la soudabilité

On peut scinder la fabrication additive à base de poudres métalliques en trois grandes familles de procédés : un sans fusion de la poudre, l’impression 3D où la poudre est agglomérée par un liant puis frittée ; deux avec fusion de la poudre, l’un par apport direct via une buse qui dépose la poudre en fusion sur un substrat (Projection laser, CLAD, LENS), l’autre où chaque lit de poudre est successivement fusionné par un laser (SLM) ou un faisceau d’électrons (EBM) (fig. 2). Au-delà de ces procédés de fabrication, la nature même et les caractéristiques de la matière première (fig. 1), ainsi que les possibilités de la maîtriser dans le process envisagé font que le couple process/matière doit être choisi avec précision en fonction de l’application envisagée.

Certains critères permettent d’évaluer l’aptitude d’une nuance de matériau à son usage en fabrication additive. Il s’agit tout d’abord de la soudabilité, ensuite de la morphologie, la granulométrie et la répartition granulométrique des particules de poudre. La fabrication additive avec fusion présente une forte analogie avec le soudage, car elle s’apparente à une superposition de cordons de soudure, dont la taille varie selon les procédés : micro-cordons pour les lits de poudre, macro-cordons pour l’apport direct. La soudabilité sera donc très importante, car elle détermine les risques de fissuration à froid des matériaux fortement alliés et de fissuration à chaud lors du soudage. En effet, en fonction de l’apport calorifique du procédé, la couche de

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D. R.

La fabrication additive métallique nécessite une bonne adéquation entre le procédé retenu, la matière choisie et le contrôle de tous les paramètres influant sur la production. Pour le moment réservée aux pièces à forte valeur ajoutée utilisant des matériaux de hautes performances, la technique est en cours de démocratisation.

F. RObERt

La fabrication additive métallique se démocratise

Les différents modes d’obtention des poudres métalliques

fabrication additive

fig. 2

F. RObERt

Les différents procédés de fabrication additive métallique

c Fabrication de petites pièces complexes (<100 mm) c Vitesse : 50 à 800 cm3/h c Précision : 0,05 à 0,2 mm

Dans l’impression 3D chaque couche de poudre successive est agglomérée à l’aide d’un liant polymère. L’ébauche obtenue est ensuite mise à la forme définitive lors d’une opération de frittage.

cFabrication de très grandes pièces, rechargement c Vitesse : 100 à 400 cm3/h c Précision : 0,5 à 1 mm Dans l’apport direct, une tête de dépose projette un jet de poudre métallique en fusion sur un substrat pour former par passes successives la pièce.

matériau sera plus ou moins trempée lors de sa fusion, mais subira un revenu par la suivante. Cependant, il est délicat d’appliquer des données génériques issues de la soudabilité de grosses pièces, compte tenu de la faible dimension des bains de fusion produits en fabrication additive. En effet, le cycle thermique étant rapide, les aciers auront une structure initiale martensitique avec une très forte dureté. Les bains de fusion étant petits et se superposant fortement, cette structure subit un revenu important lors des couches successives. Les contraintes de retrait, vu la profondeur du bain, suivent la ligne de fusion. Le risque de fissuration à froid est transverse au cordon, tandis que celui de fissuration à chaud est accru par la rapidité du cycle thermique, mais est diminué par la faible profondeur de fusion. Ainsi, les matériaux présentant une bonne aptitude au soudage (pas de préchauffage, peu sensibles à la fissuration) auront une bonne aptitude à la fabrication additive. cc Ce qu’il faut retenir

cLa soudabilité des matériaux est primordiale et est dépendante de chacun des procédés par fusion. cLes caractéristiques de la poudre (morphologie, granulométrie) dépendent du procédé retenu. cChaque nouvelle nuance, voire chaque machine demande un processus de paramétrage spécifique pour chacun des procédés.

c Fabrication de pièces petites à moyenne (∅ 300 mm, H 200 mm) c Vitesse : 10 à 70 cm3/h c Précision : 0,1 à 0,2 mm Dans le lit de poudre, un faisceau laser ou d’électrons vient fusionner sélectivement les particules de chaque strate.

Pour les aciers non ou faiblement alliés, une bonne soudabilité métallurgique peut s’évaluer rapidement en considérant les critères suivants : des teneurs acceptables en carbone et éléments d’alliage limitent le risque de fissuration à froid ; des teneurs acceptables en carbone, en impuretés (soufre < 5 ppm par exemple) et en élément de micro-alliage (bore…) limitent le risque de fissuration à chaud ; des teneurs en oxygène et azote limitées dans la poudre et la protection gazeuse garantiront la ténacité au droit de la zone fondue. Le risque de fissuration à froid pour les nuances non ou faiblement alliées est souvent relié à la notion dite de carbone équivalent, mais elle est insuffisante pour caractériser finement le comportement lors de la fusion du lit de poudre. Cette notion a été définie avec des procédés de soudage à l’arc générant une forte teneur en hydrogène diffusible au sein de la zone fondue, qui n’existe pas en fusion par laser. L’introduction d’hydrogène en zone fondue provient alors essentiellement de l’humidité des poudres. Son contrôle sera donc important vis-à-vis du risque de fissuration à froid. Une humidité inférieure à 0,05% apparaît comme une base intéressante. Mais pour éviter que cette eau libre s’échappe dès que la température de travail dépasse 100 °C, un étuvage et un stockage au-delà de 150 °C des poudres avant fusion sont recommandés. Ce qui limitera aussi le risque d’apparition de porosités lié à une forte humidité. Pour les aciers inoxydables, le problème principal est avant tout un risque de fissuration à chaud lié à l’équilibrage chimique de l’acier et à sa teneur en impuretés. Le mode de solidification primaire recherché sera OCTOBRE 2016ccN°991

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cahier technique

fig. 3

Plus le coefficient d’absorption laser est faible, moins le matériau est adapté aux procédés laser, mais pour un matériau donné ce coefficient varie selon la longueur d’onde du laser utilisé. On comprend pourquoi le cuivre et l’argent, qui ont des coefficients d’absorption du laser très bas pour les longueurs d’ondes représentatives des lasers les plus courants aujourd’hui (Nd : YAG), sont très délicats à mettre en œuvre dans les procédés additifs avec fusion. fig. 4

Adéquation poudres/process

Procédés de projection (Cladding)

Taille adaptée à la plupart des machines

Procédés à lit de poudre (SLM)

Les deux principales familles de procédés utilisent des poudres de morphologie différentes, afin de faciliter leur écoulement (projection) ou la densification de la couche (lit de poudre). L’objectif commun étant d’obtenir une qualité de pièce finie optimale. fig. 5

F. RObERt

Répartition granulométrique des poudres

La répartition granulométrique des poudres utilisées en fabrication additive métallique obéit à des courbes gaussiennes. On retrouve ici les répartitions D(50), correspondant globalement à la granulométrie moyenne, de 4 classes de granulométries. Pour les procédés par apport direct de matière on choisira D(50) = 100 μm, alors que pour les procédés par lit de poudre on choisira D(50) = 30 μm.

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avant tout ferrito-austénitique. Comme pour les aciers non ou faiblement alliés, la qualité de la protection gazeuse est importante pour limiter la teneur en oxygène en zone fondue et garantir une ténacité importante. Les précautions décrites sur les aciers vaudront également pour d’autres alliages (nickel, titane, cuivre, etc.). Par ailleurs, d’autres critères comme le coefficient d’absorption laser conditionnent l’aptitude d’un matériau à une mise en œuvre par des procédés utilisant un laser (fig. 3). Plus le matériau aura un coefficient faible, plus il réfléchira le laser et moins il sera apte à être mis en œuvre par ces procédés. Dans le cas des procédés dits sans fusion, le matériau n’a pas besoin d’être soudable, puisque la consolidation se fait ensuite par frittage de la poudre agglomérée. Or, tout matériau pouvant être rendu pulvérulent est frittable. Ainsi, tous les aciers sont a priori éligibles à cette technologie, de même que les céramiques, carbures, composites à matrice métallique, etc. À ce jour, l’impression 3D s’est développée majoritairement pour des pièces en Inox, mais l’ouverture possible en termes de matériau est beaucoup plus large et rapide que pour les procédés avec fusion. En revanche, si ce procédé est plus productif, il faut que la plus grande dimension du composant soit inférieure à 100 mm.

3. choiX de La poudre Morphologie et granulométrie La potentialité d’une poudre pour un procédé additif sera fonction de sa morphologie et de sa granulométrie (fig. 4). Pour les procédés par apport direct de matière (projection, cladding), il est préférable de disposer de poudres sphériques à granulométrie grossière pour faciliter l’écoulement de la poudre dans la buse et éviter les dépôts inconstants. La granulométrie généralement utilisée est de l’ordre de 50 à 150 µm. Toutefois, pour certains procédés de type Cold Spray, on peut utiliser une granulométrie plus fine (15 à 45 µm). Pour les procédés par lit de poudre (fusion laser, SLM, EBM, impression 3D), Il est également préférable d’avoir des poudres sphériques, de façon à ce que les grains roulent les uns sur les autres pour densifier le lit de poudre. Mais, contrairement au procédé par apport direct, la granulométrie doit être relativement fine (15 à 45 µm) et la taille des particules doit être majoritairement inférieure à l’épaisseur des couches travaillées (30 à 100 µm). Toutefois, certaines machines nécessitent des poudres plus fines (5 à 25 µm) en raison de leur système très spécifique d’étalement de la couche de poudre. C’est le cas en fusion laser des machines Phenix (3D System). D’autres types de machines (EBM) acceptent des poudres un peu moins fines (30 à 70 µm).

D.R.

F. RObERt

Coefficient d’absorption laser des métaux

fabrication additive

fig. 6

F. RObERt

Réutiliser les matériaux de la métallurgie des poudres

D.R.

Les caractéristiques des poudres pour les procédés additifs se rapprochent de celles exigées pour les procédés de métallurgie des poudres, tels que la projection thermique, le MIM (Metal Injection Molding) ou le HIP (Hot Isostatic Pressing). Pour les procédés par lit de poudre on utilisera les mêmes sources que pour le MIM, et pour les procédés par apport direct de matière, les mêmes sources que la projection thermique ou le HIP.

La poudre doit aussi disposer d’une certaine répartition granulométrique pour faciliter l’écoulement et la densité du lit de poudre (fig. 5). Elle est de type gaussienne et est caractérisée par trois valeurs : D(90), où 90 % des particules sont inférieures à cette valeur (particule maxi) ; D(50) où 50 % des particules sont inférieures à cette valeur (granulométrie moyenne) ; D(10) où 10 % des particules sont inférieures à cette valeur (particule mini). Pour les procédés par apport direct de matière D(50) = 100 µm, alors que pour les procédés par lit de poudre D(50) = 30 µm. Aujourd’hui, l’ensemble des technologies additives dispose d’une filière d’approvisionnement robuste. L’éligibilité des matériaux réside donc surtout dans la maîtrise de leur mise en œuvre pour produire des composants respectant des spécifications dimensionnelles, et dans la qualité matière et ses caractéristiques mécaniques. Pour qu’un matériau soit considéré comme maîtrisé industriellement, il faut qu’il existe une paramétrie (voir vocabulaire) de mise en œuvre validée, propre à chaque procédé additif, qui conditionne les caractéristiques du matériau final. Celle-ci, extrêmement longue et coûteuse à établir, explique le peu de nuances qualifiées à ce jour. Autre critère important pour la maîtrise industrielle, l’existence d’un réseau de sous-traitants expérimentés, assurant : le suivi des règles de conception propres au process et à la matière retenus, la mise en œuvre de la paramétrie et l’application des post-traitements permettant de conférer les bonnes propriétés matière au composant réalisé. Les caractéristiques des poudres adaptées aux procédés additifs se rapprochent de celles exigées pour des

procédés de métallurgie des poudres, tels que la projection thermique, le MIM (Metal Injection Molding) ou le HIP (Hot Isostatic Pressing) (fig. 6). L’approvisionnement en matières premières pour les procédés additifs est ainsi facile, tant sur les nuances (quasi-illimitées pour les aciers) que sur les tonnages souhaités. Le prix des poudres suit deux logiques différentes en fonction des process de fabrication additive retenus. Concernant les procédés par lit de poudre, l’approvisionnement passe aujourd’hui quasi-exclusivement par les fabricants de machines. Ceux-ci garantissant les caractéristiques mécaniques du composant réalisé, moyennant l’utilisation de la poudre sur laquelle ils ont développé la paramétrie machine. En revanche, pour les procédés par fusion, le prix des poudres peut varier dans un ratio de 1 à 2 suivant qu’elles sont proposées par le fournisseur de la machine ou un fournisseur de poudres standard. Cependant, le changement de source d’approvisionnement implique des développements pour ajuster la paramétrie et garantir a minima les mêmes caractéristiques mécaniques. De plus, ce prix, outre le cours des matières premières et leur disponibilité, dépend beaucoup du cahier des charges (granulométrie, restriction sur polluants, ajustement composition, etc.). Dans tous les cas, il faut retenir que si la granulométrie des poudres baisse, leur prix augmente et que si leur propreté augmente, leur prix augmente.

4. Mise en Œuvre L’importance du savoir-faire On peut classer les aciers en trois catégories vis-à-vis de la fabrication additive : trois nuances maîtrisées (Maraging, Inox 316L et 420) ; les aciers à faible teneur en carbone et éléments d’alliages, potentiellement éligibles ; les aciers à forte teneur en carbone et éléments d’alliages, difficiles à mettre en œuvre (fig. 7). Le nombre de nuances maîtrisées est restreint, car les développements ont été faits sur des nuances à haute valeur ajoutée pour des marchés porteurs (médical, aéronautique, outillage). Pour les procédés par lit de poudre, ces nuances, correspondant à la paramétrie fournie avec la machine, sont facilement accessibles en sous-traitance. Pour les procédés par apport direct de matière, la paramétrie nécessite toujours des développements pour arriver à un matériau de qualité suffisante pour l’application envisagée, car ces procédés engendrent des échauffements importants, très dépendants de la pièce (taille, morphologie, etc.). Toutes les nuances d’acier présentant de faibles teneurs en carbone, éléments d’alliage et impuretés sont potentiellement éligibles. Celles-ci, facilement soudables, peuvent être mises en œuvre sur les machiOCTOBRE 2016ccN°991

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cahier technique fabrication additive

nes existantes sans développements ou process spécifiques, hormis le travail de paramétrie. Mais, étant donné le coût de la fabrication additive, peu d’applications utilisant des aciers classiques sont économiquement viables par rapport aux fabrications conventionnelles. C’est pourquoi les nuances d’acier standard n’ont pas été développées. L’évolution des productivités, la baisse du coût des machines et des poudres favorisera l’émergence d’applications de ces nuances. Les nuances présentant des difficultés de fabrication sont globalement celles à forte teneur en carbone et éléments d’alliages. Elles nécessitent de fortes températures de préchauffage (400 à 600 °C) pour être soudables. Pour les procédés par lit de poudre, la température de préchauffage des machines est aujourd’hui limitée à 200 °C maximum. Il apparaît nécessaire, pour ces nuances d’acier, de déterminer les bonnes conditions de mise en œuvre sachant que deux effets se conjuguent pour limiter la température de préchauffage : la quasi absence d’hydrogène diffusible et la très fine épaisseur des couches générant un fort revenu des couches juxtaposées. Pour les procédés par apport direct de matière, certains prestataires équipés de dispositifs de chauffe (plateaux chauffants, étuves) ont mis en œuvre avec succès des aciers à forte teneur en carbone (acier à outil, acier rapide). Cependant, la thermique n’étant pas régulée et dépendant fortement de l’application, ces nuances restent délicates à maîtriser à un niveau industriel, sans une industrialisation importante. Les procédés d’impression 3D métal peuvent potentiellement mettre en œuvre ces nuances sans contrainte de fabrication particulière, puisque la consolidation des pièces se fait lors du frittage. Pour estimer le préchauffage requis par un acier pour éviter les fissurations à froid, on se base sur l’expérience du soudage. La température de transformation martensitique Ms (en dessous de laquelle se forme de la martensite au refroidissement) est un bon indicateur de la température de travail.

fig. 7

Une première approche consiste à préchauffer la pièce 50 °C à 100 °C au-dessus de Ms pour éviter toute transformation martensitique au refroidissement des cordons. Mais dans ce cas, la pièce est entièrement austénitique et lors du refroidissement final deviendra martensitique avec un risque de fissuration important, à moins de la maintenir suffisamment à cette température pour atteindre un état bainitique, voir ferritoperlitique. Une seconde approche consisterait à estimer la température de préchauffage à partir du carbone équivalent et de l’épaisseur de matière à déposer. Malheureusement aucune formulation du soudage disponible dans la littérature n’est adéquate. En effet, celles-ci sont établies pour un mono-cordon et non sur une multitude de couches qui créent des effets de préchauffage et de post-chauffage limitant le risque. Elles sont aussi basées sur un effet d’entaille, existant dans un joint d’assemblage mais pas dans un dépôt. La température critique de travail est plus à rechercher parmi les données de rechargement par projection suivie d’une refusion. Un aspect à ne pas négliger est le fait que la transformation martensitique à fort carbone s’accompagne généralement de contraintes de compression au droit des zones brutes de soudage, et de légères contraintes de traction pour celles soudo-revenues. De ce fait, les structures fortement martensitiques n’ont pas un comportement aussi critique qu’une approche par les formules de carbone équivalent l’indiquerait. Le retrait à partir de la zone fondue en fonction du coefficient de dilatation conduira à des déformations ou des contraintes résiduelles qui pourront être importantes (fig. 8). C’est pourquoi il faut parfois imposer un traitement thermique de relaxation de ces contraintes après fabrication. Au-delà de celui-ci, il faut envisager un traitement global afin de restaurer la structure cristalline pour limiter les croissances colonnaires au sein de la zone fondue : trempe suivie

Classification matériaux selon leur éligibilité à la fabrication additive NuANCes mAîtRisées

c Lit de poudre : maraging, inox 316L c Projection : inox 316L et 420 c Débouchés dans l’aéronautique, l’outillage, le médical

ACieRs éLigibLes c Faible teneur en carbone (<0,4 %) et élément d’alliage c Acier pour applications mécaniques 20niCrmo2, 15Crmov6, 34CrNimo6, 35NiCrmov12…

ACieRs diffiCiLes à mettRe eN œuvRe c Aciers fortement alliés, acier à outils c Machines à créer intégrant un préchauffage (200 à 600°C)

Le choix de poudres est pour le moment limité à quelques nuances parfaitement maîtrisées utilisées pour des pièces à haute valeur ajoutée pour lesquelles les coûteux travaux de définition de la paramétrie des procédés ont été menés. L’extension de l’offre est conditionnée par le financement des travaux de paramétrie pour les aciers éligibles et le développement de nouveaux process pour les aciers difficiles à mettre en œuvre.

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N°991ccOCTOBRE 2016

D.R.

c Utilisable sur machines existantes mais paramétrage coûteux

fig. 8

dilatation diffĂŠrentielle des matĂŠriaux

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F. RObERt

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Le coefficient de dilatation du matĂŠriau influe fortement sur les dĂŠformations ou les contraintes rĂŠsiduelles de la pièce. Ce qui peut imposer un traitement thermique de relaxation après fabrication. Ici un acier fortement alliĂŠ Z3CN18.10 prĂŠsente des dilatations pratiquement doubles de celle d’un acier faiblement alliĂŠ Ni-Cr-b.

*

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d’un revenu pour les aciers faiblement alliĂŠs ; hypertrempe pour les aciers inoxydables, en fonction des conditions de services des pièces.

D.R.

5. nouveLLes nuances Un marchĂŠ demandeur

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Dans le domaine des procÊdÊs à lit de poudre avec fusion, le marchÊ des matÊriaux qualifiÊs pour application industrielle (titane, CoCr, maraging, 316L) est en forte expansion. Les principaux dÊveloppements des constructeurs portent sur l’optimisation des machines pour augmenter leur productivitÊ (laser plus puissant, multi-laser, etc.) pour rÊduire les coÝts de fabrication, et fiabiliser le process (suivi du procÊdÊ, dÊtection des dÊfauts, automatisation des opÊrations, etc.). L’augmentation des capacitÊs de prÊchauffage ne semble pas d’actualitÊ. Tout comme le dÊveloppement de nouvelles nuances, même si certains aciers sont aptes à la fabrication additive et qu’il existe un marchÊ potentiel important. Il semble que les fabricants de machine, peinant à suivre l’Êvolution de la demande, concentrent leurs efforts sur l’amÊlioration de l’existant. Pour les procÊdÊs par apport direct, les fabricants de machines n’Êtant pas fournisseurs de paramÊtrie ne verrouillent donc pas la fourniture des poudres, comme cela se fait avec les procÊdÊs par lit de poudre. Leurs machines sont plus ouvertes et l’introduction de nouveaux matÊriaux est plus facile en sous-traitance. Cependant, ces procÊdÊs sont globalement moins matures que les procÊdÊs par lit de poudre, par consÊquent l’industrialisation à fournir est gÊnÊralement plus importante. Enfin pour les procÊdÊs sans fusion, aujourd’hui, seul le 316L est rÊellement dÊveloppÊ. NÊanmoins, l’impression 3D mÊtal est le procÊdÊ sur lequel il existe a priori le plus de potentiel en termes de choix matÊriaux à venir. cm

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cahier technique fabrication additive

POuR ALLeR PLus LOiN On se référera avant tout à l’opuscule publié par le Centre technique des industries mécaniques (Cetim) intitulé Matériaux disponibles en fabrication additive qui vient de faire l’objet d’une version revue et augmentée. Il détaille à la fois les procédés de fabrication additive à partir de poudres métalliques, les conditions nécessaires pour l’obtention de pièces correctes et présente les principaux types de matériaux disponibles ou éligibles. Il donne aussi un panorama d’une centaine de fournisseurs de poudre à travers le monde, ainsi que quelques notions de prix. D’une manière plus générale sur la fabrication additive, on se référera à l’ouvrage La fabrication additive, du prototypage rapide à l’impression 3D écrit par Claude Barlier et Alain Bernard paru chez Dunod. Ce livre, destiné aux ingénieurs en bureau d’études, aux concepteurs et aux designers mais aussi aux makers et à tous les passionnés de ces nouveaux procédés, traite ces concepts, mais aussi les règles de conception, l’hygiène et la sécurité, les moyens de mesure, des études de cas, l’offre marché… cm

événements Les manifestations incontournables Parmi les événements sur la fabrication additive les plus significatifs en France on retiendra tou d’abord les Assises européennes de la fabrication additive (AEFA), organisées en juin 2017 par l’Association française du prototypage rapide et de la fabrication additive (AFPR) qui accueillent les présentations de nombreux chercheurs. La convention d’affaires APS Meeting permettra, quant à elle, à plus de 150 fournisseurs et 400 donneurs d’ordres venant de domaines aussi variés que l’aéronautique, la défense, l’automobile, l’électronique, le rail, le médical… d’échanger les 22 et 23 mars 2017 à Lyon sur des problématiques d’affaires. Les rencontres de la fabrication additive 3D Print, les 4 et 5 octobre à Lyon, rassembleront environ 150 exposants et plus de 3 000 visiteurs professionnels. À l’étranger on notera aussi Formnext sur les nouvelles générations de technologies de fabrication qui se tiendra du 15 au 18 novembre à Francfort et enfin le TCT Show qui aura lieu les 28 et 29 septembre à Birmingham. cm

Vidéo

Témoignage Retrouvez le témoignage de Christophe Alépée, président du fabricant de prothèses médicales Aston médical, utilisateur de la fusion de poudre métallique à l’aide d’un faisceau laser (sLm). Alépée

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industrie-techno.com

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des paramètres validés (énergie, vitesse, etc.) permettant une mise en œuvre correcte de la matière suivant un process et une machine définis. trempe et qui sert à «l’adoucir » maraging (martensitic ageing, maturation de la martensite) sont des alliages trempés/ revenus connus pour leur importante résistance et dureté, tout en gardant une bonne ductilité. produit issu de la trempe de l’acier au carbone. On nomme la phase haute température austénite et la phase basse température martensite. Hydrogène qui peut se répandre de façon uniforme et rapide dans toutes les directions, dans toutes les parties d’un matériau.

C’est une valeur qui détermine la trempabilité d’un acier et donc de sa soudabilité. Il existe plusieurs formules de calcul établies par l’Institut international de soudure (IIS) ou par la british Welding Research Association (bWRA). Le procédé de Construction laser additive directe (CLAD) consiste à fondre des poudres métalliques par laser, afin de générer un dépôt aux dimensions parfaitement maîtrisées.

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LA MÉCANIQUE DES

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c L’OUTIL TECHNO

Un bras robotisé industriel

c LA DÉMARCHE Explorer les relations entre l’homme et la machine

c L’ACTU Le nouveau projet DI-2K4 de Dragan Ilic

Robotique Quand l’homme se met au service de la machine Drôle d’invention que celle de Dragan Ilic ! L’homme s’est lui-même transformé en simple rouage d’une sorte de machine à peindre, en s’harnachant à un robot industriel.

Vidéo

L

a frontière entre art et technologie, déjà ténue, ne cesse de s’amincir au gré des développements galopants de la science et de la technologie. C’est ce qu’affirme l’artiste Dragan Ilic, amateur de physique et de mathématiques, qui s’empare régulièrement de technologies variées pour les mettre au service de ses créations. L’homme dit s’intéresser dans son travail aux interactions entre le corps et la machine, le naturel et le construit, le domaine de l’intime et celui de l’espace physique. Après avoir exploré la façon dont la technologie pouvait revisiter une technique aussi universelle que celle du dessin, en détournant un robot industriel pour en faire une «machine à dessiner», Dragan Ilic est allé encore plus loin. Dans son projet, DI-2K4, il est lui-même assujetti à un bras robotisé industriel, qui le déplace face à une surface pour qu’il y réalise un motif au gré des mouvements de la machine. Une façon étonnante de mettre en scène notre rapport ambigu au progrès technologique. cm

Regardez la performance de Dragan Ilic DI-2K4

Retrouvez chaque semaine notre rubrique « La mécanique des rêves » sur notre site web

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