Une pluralité de moyens complémentaires
Le contrôle non destructif (CND) est un ensemble de méthodes, sélectionnées en fonction des défauts recherchés, qui permettent de caractériser l'état d'intégrité de structures ou de matériaux, sans les dégrader, au cours de leur production, de leur utilisation ou dans le cadre de maintenances.
Les plus conventionnelles sont le ressuage (pour détecter des fissures sur des structures métalliques ou composites par exemple), la magnétoscopie (toujours pour la détection de fissures), la radiographie X (qui permet notamment de visualiser des fibres de verre sur un capot composite), l'inspection par ultrasons (comme dans le cas de la maintenance d'un mat composite), l'inspection visuelle (pour contrôler des réservoirs de bus par exemple) et le courant de Foucault (pour la détection de fissures dans des pièces métalliques comme des rails…).
Il existe également des méthodes avancées qui permettent de gagner en rapidité de contrôle, en cadences et en sensibilité, pour détecter des défauts encore plus fins. Ainsi, les ultrasons multiéléments, les ondes guidées, la tomographie RX, l'émission acoustique, la thermographie infrarouge active ou les simulations CND, avec le logiciel CIVA qui va permettre de déterminer le meilleur moyen de recherche des défauts en présence. Plusieurs d'entre elles sont détaillées dans la suite de cet article.
Un CND présent de A à Z
Le CND se retrouve quasiment à chacune des étapes du cycle de vie d'un composant mécanique, avec des dénominations différentes à chaque fois.
Lors de la phase de qualification du prototype, on parle ainsi d'expertise CND, d'évaluation de l'intégrité structurelle du prototype, avec un recours à des moyens bien spécifiques.
Lors de la production en série, on utilise le terme de contrôle en ligne, lorsqu'il se situe en cours de production, et de contrôle en fin de production à l'arrivée.
Il y a enfin le contrôle des assemblages et le contrôle en maintenance.
Les deux encadrés ci-dessous donnent des exemples de différentes méthodes de CND utilisé à certaines de ces étapes.
L'exemple de l'expertise en intégrité structurelle d'un prototype par la tomographie RX
Cette expertise se situe en phase de qualification d'un prototype. Elle peut s'exercer au moyen de différentes technologies qui permettent de détecter des défauts de production.
Ainsi, la tomographie RX permet de faire une image en 3D de la structure de pièces métalliques ou composites à partir de rayons RX. La pièce est déposée dans un local radio où elle tourne à 360°, une image radio étant réalisée à chaque position angulaire, ce qui va permettre de reproduire le volume de la pièce en 3 dimensions avec une extrême finesse, tant sur sa structure interne que dimensionnelle. On est capable, par cette méthode, de réaliser des coupes d'une pièce et d'y détecter des défauts. On peut ainsi faire du contrôle santé-matière en mesurant et en analysant le volume de porosité présent, ou encore du contrôle dimensionnel en calculant les écarts entre le fichier STL original et la pièce obtenue. Cette méthode permet donc de caractériser très finement les défauts en présence sur des pièces complexes. Elle nécessite néanmoins un local particulier.
L'exemple du contrôle en ligne
Il permet d'éviter un contrôle systématique en sortie de production, la pièce étant contrôlée au cours de sa réalisation.
Il peut se faire par ultrasons conventionnels, qui exigent un balayage complet de la pièce, ou multiéléments, méthode beaucoup plus rapide car une seule passe suffit sur la zone à étudier.
Autre moyen de contrôle en ligne, la thermographie infrarouge. Elle peut être active : la pièce à étudier est chauffée par une lampe flash, un halogène ou une couverture chauffante, la chaleur se diffuse au cœur du matériau et rebondit contre les défauts, créant ainsi des points chauds en surface qui vont être détectés par une caméra thermique. Elle peut aussi être passive, la caméra thermique se contentant d'observer un phénomène émettant naturellement de la chaleur. Contrairement aux ultrasons, c'est une méthode sans contact, qui ne nécessite pas d'eau entre la structure et la caméra.
Les avantages du contrôle en ligne sont multiples : la sanction est automatique, les coûts d'inspection sont réduits, le goulot d'étranglement lors du contrôle systématique en sortie de production diminue, voire disparaît totalement, et les résultats sont traçables.
Cet article a été rédigé à partir du keynote donné le 8 mars 2019 sur GLOBAL INDUSTRIE Lyon par Nicolas Terrien, Référent métier CND des composites au Cetim, à qui nous adressons nos plus sincères remerciements. Retrouvez-le en intégralité en vidéo sur le site global-industrie.com : il inclut notamment des vidéos très intéressantes et parlantes de démonstrations de CND !