Système de contrôle intelligent détecte automatiquement les phases d'usure

Pour leur machine d'essai, les chercheurs ont développé un nouveau logiciel. Sur l'image, on voit Minh-Hai Le et Sebastian Kamerling. (Photo : Koziel/TUK)

Que ce soit pour les pneus d'automobile ou les engrenages en production – la friction et l'usure entraînent des pertes. Ici, dans notre pays, cela génère chaque année un dommage économique qui représente plus de cinq pour cent du produit intérieur brut. Il est donc important de développer des combinaisons de matériaux telles que les systèmes plastique-métal avec un meilleur comportement en friction. La fameuse évaluation tribologique joue un rôle dans ce contexte. Des chercheurs de Kaiserslautern ont pour la première fois développé un système qui détecte automatiquement les phases d'usure et analyse directement les données. Ils présenteront cette technologie du 12 au 16 avril lors de la Hannover Messe numérique, sur le stand commun Recherche et Innovation Rhénanie-Palatinat.

Au sein du département des matériaux composites de la Professeur Dr. Alois K. Schlarb à l'Université Technique de Kaiserslautern (TUK), les chercheurs développent de nouveaux matériaux. Ils étudient notamment comment augmenter la durée de vie sous l'effet de la friction et de l'usure. Dans ce contexte, les experts parlent de tribologie, la science de la friction, de l'usure et de la lubrification.

Différents appareils d'essai sont utilisés, comme le tribomètre à broche et disque, aussi appelé Pin-on-disc. Une petite échantillon rectangulaire (la broche) est fixée dans un support. Au-dessus, une disque en métal est placée, reposant directement sur l'échantillon. Sur cette machine, la disque peut tourner pendant plusieurs heures. Des capteurs mesurent la force de pression et de friction, un capteur infrarouge enregistre également la température. « Nous réglons la vitesse via un moteur et la force de pression de la disque à l'aide d'air comprimé, la température peut aussi être contrôlée », explique le doctorant Sebastian Kamerling. « Avec cette technique, nous reproduisons différentes conditions auxquelles les composants sont soumis en fonctionnement », poursuit l'ingénieur. « Les valeurs de mesure nous aident à voir comment se comporte l'association de matériaux. Par là, nous entendons la combinaison d'une pièce de base en plastique avec une contre-partie en métal ; en termes simples, un système plastique-métal. »

Ce qui est remarquable : pour cette évaluation, les ingénieurs de Kaiserslautern ont développé un système unique au monde. « Il contrôle d'une part la machine », poursuit Kamerling. « Il détecte quand une phase constante est atteinte, c'est-à-dire le début de la phase d'usure pertinente pour la pratique, et peut commencer la véritable mesure. » Jusqu'à présent, cela nécessitait une commande manuelle. La technologie est également capable de régler automatiquement un nouveau niveau de charge. De plus, le système analyse directement les données recueillies. « Avec notre méthode, nous pouvons mesurer et analyser beaucoup plus de données en un temps plus court », indique le chercheur. « Cela nous aide aussi à caractériser beaucoup plus précisément les propriétés de l'échantillon de matériau. »

La méthode n'est pas seulement intéressante pour la recherche, mais aussi pour l'industrie, car de telles techniques d'essai jouent un rôle dans de nombreuses entreprises pour déterminer l'usure des matériaux. La technologie peut contribuer à rendre ce travail plus rapide et plus efficace. La charge de travail expérimentale est considérablement réduite avec cette nouvelle méthode. Mais cela permet aussi de diminuer les coûts en matériaux et en ressources.

Lors de la Hannover Messe numérique, ils présenteront leur machine d'essai ainsi que le système de contrôle et de mesure spécialement développé à cet effet.

Questions auxquelles répondre :

Nicholas Ecke
Département des matériaux composites
Tél. : 0631 205-5753
E-mail : nicholas.ecke[at]mv.uni-kl.de

Sebastian Kamerling
Département des matériaux composites
Tél. : 0631 205-4634
E-mail : sebastian.kamerling[at]mv.uni-kl.de