Le contrôle non destructif au service de l’industrie
Si la tomographie évoque bien souvent le milieu médical, cette technique d’imagerie de haute précision s’étend au-delà des hôpitaux. En s’inscrivant dans le cadre du contrôle non destructif (CND), elle est devenue incontournable dans de nombreux secteurs, qu’il s’agisse de l’industrie, la recherche, l’aéronautique ou encore l’automobile.
Les experts d’Azimut Control vous proposent de découvrir, dans cet article, comment fonctionne la tomographie et en quoi elle est si utile pour nombre d’entreprises industrielles. Une véritable plongée dans le monde de l’inspection par rayons X, du contrôle qualité, de la métrologie dimensionnelle et de la reconstruction d’images en coupe !
Qu’est-ce que la tomographie ?
Par définition, la tomographie est une technique d’imagerie qui permet de reconstituer le volume interne d’un objet à partir d’une série d’images prises sous différents angles. Focus étymologie : le terme est issu du grec tomos (coupe) et graphie (écriture). Littéralement, il s’agit donc d’”écrire par coupes”.
Concrètement, la tomographie permet d’obtenir une visualisation 3D de l’intérieur d’une pièce, de manière non invasive… et c’est justement ce qui la rend particulièrement intéressante en contrôle non destructif.
Un principe simple et efficace grâce aux pouvoirs des rayons X
De manière large, on peut résumer le principe de la tomographie à rayons X comme suit :
La pièce est placée entre une source de rayons X et un détecteur.
Elle est progressivement mise en rotation (360°).
Des centaines, voire des milliers d’images radiographiques sont capturées.
Un logiciel reconstruit ensuite un modèle 3D complet du volume interne.
Cette étape permet alors de visualiser des éléments invisibles à l’œil nu : porosités, fissures internes, inclusions, défauts d’assemblage, variations d’épaisseur ou encore géométries internes complexes. La précision de la visualisation diffère selon l’équipement utilisé.
Tomographie et microtomographie : une question d’échelle
En matière de CND, qui dit “tomographie” dit aussi parfois “microtomographie”. Celle-ci repose sur le même principe physique que la tomographie classique : la différence réside principalement dans la résolution et l’échelle d’analyse.
De son côté, la tomographie industrielle standard permet d’analyser des pièces de taille moyenne à grande avec une résolution adaptée aux contrôles qualité. La microtomographie, quant à elle, est utilisée pour examiner des pièces plus petites, mais aussi pour l’inspection de celles demandant une résolution très fine, c’est-à-dire de l’ordre du micromètre.
Chez Azimut Control, c’est précisément notre spécialité ! Nous avons en effet choisi de nous équiper du tomographe Easy Tom S ainsi que du logiciel de post-traitement VG Studio Max pour vous proposer des images de la plus haute qualité : une résolution jusqu’à 5 µm… soit 5 millionièmes de mètre !
Les applications de la microtomographie
Forte de sa haute précision, la microtomographie répond à de nombreuses problématiques et trouve tout naturellement sa place dans la science des matériaux, en électronique, en biomécanique… ou encore pour l’analyse de poudres ou de fibres. Ses applications sont multiples !
Il ne s’agit pas d’une autre technologie mais d’une version plus précise, répondant en tous points aux exigences métrologiques élevées.
Les secteurs d’activité indissociables de la tomographie
Au vu de son potentiel, la tomographie est parvenue à s’imposer dans de nombreux secteurs industriels, en particulier dans le cadre des démarches qualité. Sa capacité à révéler l’intérieur d’une pièce sans l’altérer, ainsi qu’à en détecter les moindres anomalies, fait de ce type de contrôle non destructif un outil stratégique.
Inspection par rayons X et industrie aéronautique
Appliquée au milieu aéronautique, la tomographie permet de :
- vérifier les pièces issues de la fabrication additive
- détecter des porosités internes dans des pièces critiques
- contrôler des assemblages collés ou brasés
- analyser des défauts après essais mécaniques
- valider des prototypes avant leur mise en production.
Contrôle d’échantillons, de composants ou d’assemblages industriels : la tomographie dans le secteur automobile
Dans l’automobile, notre procédé intervient pour :
- le contrôle de pièces moulées, qu’il s’agisse d’aluminium, de fonte…
- l’analyse de batteries et cellules électriques
- le contrôle d’injecteurs, pompes et systèmes hydrauliques
- la validation de pièces plastiques complexes.
La tomographie dans l’automobile présente également un caractère correctif : en identifiant précisément l’origine d’un défaut, elle constitue une alliée de poids pour optimiser les process industriels.
Quid de la fabrication additive ?
La fabrication additive (impression 3D métal ou polymère) a fortement démocratisé l’usage de la tomographie. Pourquoi ? Tout simplement car les pièces imprimées se caractérisent souvent par des structures internes complexes, parfois inaccessibles visuellement. La tomographie est alors mise à contribution dans des buts aussi variés que :
- la vérification de la densité interne
- l’identification des manques de fusion
- l’analyse des supports internes
- le contrôle des canaux internes invisibles.
A la clé : zéro perte de composants puisqu’aucune découpe de la pièce analysée n’est requise.
La précision micrométrique au service de l’électronique
La tomographie brille également dans le domaine de l’électronique, où son regard précis sur des structures miniaturisées est notamment utilisé pour :
- examiner des cartes électroniques
- vérifier la qualité des soudures BGA
- détecter des inclusions dans des composants encapsulés
- analyser des courts-circuits internes.
Tomographie et recherche & développement : un duo de choc pour l’aide à la conception
En R&D, elle permet :
- d’étudier des matériaux composites
- d’analyser des mousses techniques
- d’observer des structures cellulaires
- de mesurer des épaisseurs internes complexes.
Bien que non exhaustive, cette liste des secteurs d’activité dans laquelle la tomographie est mise à contribution témoigne de ses capacités. Mais finalement, pourquoi recourir à la tomographie plus qu’à une autre méthode de contrôle non destructif ?
Les avantages de la tomographie
Si la tomographie s’est autant développée, c’est parce qu’elle présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes de contrôle traditionnelles. Prenons l’exemple de la radiographie industrielle, soit l’ancêtre direct de la tomographie. La visualisation obtenue sera en 2 dimensions, ce qui peut entraîner une superposition des défauts dans l’image. De plus, la vision volumique réelle sera absente du résultat et l’interprétation plus complexe, d’où un manque de fiabilité dans la détection de défauts internes.
Autre méthode très répandue dans l’industrie lourde : le recours aux ultrasons. Cependant, celle-ci montre rapidement ses limites sur les géométries complexes. De son côté, le ressuage vise la détection de défauts de surface, mais pas l’analyse interne, en plus de rendre la pièce inexploitable à l’issue du contrôle. Enfin, la magnétoscopie n’est envisageable que sur des matériaux ferromagnétiques, ce qui exclut d’office nombre de pièces et composants à analyser.
La tomographie, justement, parvient à condenser exclusivement les points forts des méthodes citées précédemment, en y ajoutant toute la technologie moderne.
1. Le contrôle non destructif
Le caractère non destructif du contrôle représente sans doute l’un des atouts majeurs de la tomographie puisque l’intégrité de la pièce est préservée durant toute la phase d’analyse. A l’issue, elle peut donc être remise en production ou être conservée comme échantillon. L’ère des coupes destructives est révolue !
2. Une visualisation 3D complète
La tomographie fournit un volume 3D directement exploitable, ce qui permet d’obtenir :
- des mesures dimensionnelles internes
- des analyses de volumes de défauts
- des comparaisons avec un fichier CAO
- des simulations numériques.
Grâce à cette inspection par rayons X, il est même possible de réaliser des sections virtuelles à l’infini, dans n’importe quel plan. Encore une plus-value pour la tomographie !
3. Une précision micrométrique
Le travail de l’image a connu ces dernières années une avancée spectaculaire. Désormais, la résolution est si précise que les mesures peuvent relever du nanomètre. Sachant qu’1 micromètre = 1000 nanomètres, la nanotomographie est capable de mettre à jour facilement des micro-fissures, micro-porosités et autres défauts invisibles en radiographie classique.
4. Un gain de temps en investigation
La notion de contrôle qualité est bien évidemment étroitement liée à celle de conformité. Et l’une des forces de notre fameuse tomographie est de faciliter l’identification rapide de l’origine d’un problème face à un cas de non-conformité. Du défaut de la matière au mauvais paramétrage de la machine, en passant par un problème d’assemblage… les causes peuvent être multiples, et notre méthode de CND permet de les pointer et de visualiser précisément la zone incriminée.
5. Un outil d’aide à la décision
Outil de détection, mais aussi d’analyse, la tomographie par rayons X permet ainsi d’améliorer un process, de valider une modification de conception ou encore de comparer différentes méthodes de fabrication. Elle évite, dans de nombreux cas, des séries de tests destructifs coûteux.
Un process d’acquisition étape par étape
La tomographie suit un processus rigoureux afin de garantir des résultats fiables. Taille de la pièce, matériau, niveau de résolution attendu sont pris en compte en premier lieu et conditionnent ainsi le paramétrage de l’acquisition. L’objectif du contrôle est également considéré en amont de toute analyse : détection de défauts, mesure dimensionnelle, analyse comparative, etc.
La pièce est alors installée sur un plateau rotatif. A priori anodine, cette étape ne doit pourtant pas être sous-estimée car elle est garante de la qualité d’image (et donc d’une bonne reconstruction 3D) et permet d’éviter toute erreur.
La pièce tourne progressivement tandis que des centaines à plusieurs milliers de clichés sont capturés. Les paramètres ajustés incluent notamment la tension et l’intensité des rayons X, le temps d’exposition ainsi que la distance source-détecteur. Tout l’apanage de notre équipe d’experts du domaine !
Vient alors l’étape de la reconstruction 3D, au cours de laquelle notre logiciel spécialisé reconstruit le volume à partir des projections. Il s’agit d’une phase clé, qui nécessite des algorithmes performants et une solide expertise technique. Place, enfin, à l’analyse et l’exploitation des données ! Le volume 3D obtenu peut être segmenté pour isoler certaines zones, comparé à un modèle CAO, mesuré et exporté sous différents formats.
Azimut Control, ou l’art de la tomographie au service de votre industrie
En offrant une lecture volumique complète, en permettant des mesures internes et en fournissant une traçabilité numérique, la tomographie va donc plus loin que les autres méthodes de contrôle jusqu’alors destinées aux industriels. Chez Azimut Control, nous maîtrisons l’ensemble de la chaîne : paramétrage, acquisition, reconstruction, interprétation.
Une expertise pointue en tomographie industrielle, associée à une passion commune pour le métier, qui fait la différence !
Au-delà de la prestation technique, nous tenons à accompagner nos clients dans la compréhension des résultats. Nous allons au-delà de la détection de défauts : nous vous aidons à en comprendre l’origine afin d’améliorer vos process. Nous répondons à l’ensemble de vos besoins, du scan unique aux contrôles de série de production.
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