Tests à l'image de Léonard De Vinci

Sagesse éternelle et nouvelles technologies révolutionnent le monde des essais et nous permettent de réaliser nos  visions en concevant des produits finis.

Pensez-vous que les essais ou la vérification d’un produit sont un mal nécessaire ? Si c’est le cas, prenez un peu de temps de réflexion et changez d'avis. Au cours du long processus de développement d’un produit, en partant de l’idée que vous avez en tête jusqu’à sa réalisation,  il est indispensable de mener des essais qui soient intelligents et efficaces. Les instruments métrologiques vous permettent, aujourd’hui, de lancer rapidement le développement d’un produit alors qu’il existe seulement dans nos esprits.

En cela, les dernières tendances technologiques nous apportent une aide considérable et nous  pouvons nous référer à quelques sagesses éternelles en la matière, s’agissant de Leonard De Vinci.

La Renaissance fût une époque formidable où le monde entier se tournait vers la pensée. Des questions, jamais posées auparavant, ont été considérées pour la première fois alors que les développements culturel, scientifique et technologique n’avaient jamais été aussi intenses.

Parmi les nombreux personnages éminents de la Renaissance, Leonard De Vinci occupait une place prédominante et unique. Il avait la capacité, comme aucun avant lui (et très peu depuis), de combiner à la fois la beauté et l'élégance de l'art avec le progrès technologique et un esprit inventif.

Peut-être savez-vous que De Vinci avait, déjà à son époque, conçu de nombreux produits et systèmes utilisés à l’ère moderne, comme l'hélicoptère ou le parachute. Lorsque nous examinons les changements radicaux de notre société et de la technologie de notre époque, nous pouvons parfois nous sentir très proches de ce grand inventeur. Encore aujourd’hui, le monde est réinventé et de nouvelles solutions concernant de grandes questions de l'humanité doivent être de plus en plus résolues grâce à la technologie.

Aussi, il est très intéressant de regarder dans le passé toutes les avancées et les idées que De Vinci nous avait dessinées il y a plus de 500 ans. Bien qu'il n'ait jamais pu au cours de sa vie mettre en application toutes ses idées, il a su faire fonctionner une bonne partie de ses inventions et a su apporter un réel progrès.

Il a procédé à de nombreux essais et effectué des vérifications en appliquant ses propres principes de base et en suivant ses propres pensées et ébauches. Aujourd'hui encore, ceux sont les projets d’essai ou de test qui nous aident à concrétiser nos idées.

Mais comment peut-on développer un produit à partir d’une première vision ou d’une idée pour aller jusqu’à sa réalisation ? Tous les jours, des millions d'ingénieurs se posent la question.  C'est parce que le succès des entreprises de technologie se construit plus que jamais sur l'innovation technologique, aujourd’hui comme dans le passé. Seuls les nouveaux produits d’une grande utilité nous permettront de répondre aux besoins sans cesse croissant  de nos clients, mais également nos conditions sociales et politiques générales.

Ce discernement peut sembler être fondé sur l’époque actuelle, mais en réalité, ce n’est pas si nouveau. Les visionnaires en développement technologique, ont toujours préféré la pratique à la théorie et ont pu accomplir de grandes choses.

Le schéma supérieur représente une approche standard sur un essai utilisant trois systèmes différents d'acquisition alors que le schéma inférieur concerne la solution proposée par HBM repose sur un système intégral unique.

Cinq règles Leonard De Vinci concernant les essais :

1. 1. Poser des questions simples et rester curieux.

Leonard De Vinci n'était jamais satisfait de ce qui était évident. Il a traversé le monde en ouvrant grands les yeux et en se posant des questions très simples comme « Pourquoi les oiseaux peuvent-ils voler ? » Commençons nos propres projets de développement par des questions simples, pour lesquelles il est bien souvent compliqué d’y répondre. Pour accomplir un réel progrès, il ne faut pas penser aux anciens produits mais plutôt se poser, à la place, les questions qui amèneront quelque chose de fondamentalement nouveau.

2. Décrire les choses telles qu’elles sont.

Leonard De Vinci était un artiste, ayant un grand talent de description et un sens de l’observation aiguisé : il a essayé de voir le monde tel qu'il est. Avant chaque projet d'essai,  nous devrions quelque part essuyer l'ardoise  afin de pouvoir décrire les choses telles qu’elles sont et ne pas se référer à nos souhaits et nos objectifs. Dans chacun des essais que nous réalisons aujourd'hui, nous faisons déjà des suppositions importantes, tout simplement par exemple en choisissant des filtres de calcul appropriés. Nous devrions suivre minutieusement cette règle pour que nous puissions être guidés plus tard par la réalité plutôt que par nos propres idées.

3. Mesurer votre travail.

Écoutons ce que disait De Vinci : « Avant de commencer mon activité, j'entreprends des expériences. Je voudrais apprendre par l'expérience. » De Vinci était un ennemi de la spéculation. Les essais et les contrôles procurent une certitude.

4. Soutenir vos clients finaux.

Aussi petits que nos essais puissent être et aussi insignifiant notre travail sur un composant, le résultat final devra être un produit fini qui doit inspirer nos clients. Leonard De Vinci avait  plaisir à aider les siens. Par exemple, il a construit des fontaines peu communes. Technologiquement, elles sont de vrais chefs d'oeuvre, mais en finalité ces inventions ont  atteint son objectif à savoir aider ses clients. Avec une bonne expérience utilisateur ou un produit de grande qualité, il est plus facile de travailler dans ce cas, c’est pourquoi le  chemin le plus sûr menant au succès passe par de bons essais ou tests de contrôle.

5. Être dynamique.

Pour Léonardo De Vinci, le monde était un système perpétuellement dynamique. Il aimait les forces qui le maintiennent en mouvement. Que dirait-il aujourd'hui sur le monde actuel extrêmement dynamique ? Nous vivons au sein de systèmes complexes ; nous sommes mobiles et toujours en mouvement.

Il en va de même pour nos essais. En effet, nous faisons moins d’analyses statiques et nous réalisons beaucoup plus d’essais dynamiques qui nous fournissent beaucoup de données nous donnant ainsi une énorme valeur prédictive. Avec les moyens et les outils que nous avons aujourd'hui, chaque ingénieur dans le monde est capable de devenir un autre De Vinci et d'apporter sa contribution au progrès technologique.

Tendances majeures dans les essais d’aujourd'hui

Les défis relatifs aux essais, de l'idée initiale au produit fini, deviennent de plus en plus des défis à multiples facettes. Regardons de plus près le moteur électrique. Pour rester compétitif sur le marché des véhicules électriques du siècle nouveau, les fabricants doivent offrir à leurs clients un confort maximum sur une vaste gamme de véhicules. Avec les améliorations apportées sur les batteries, un des vecteurs de réussite est d'augmenter l'efficacité de la conversion énergétique du moteur. Seule une entreprise qui peut tester ces différents composants de manière sûre pourra lancer sur le marché un produit final entièrement abouti en l’occurrence une voiture électrique.

Considérons maintenant un autre domaine, celui de la construction légère. De nouveaux matériaux composites beaucoup plus légers, faits de fibre, sont de plus en plus utilisés dans la fabrication de certains produits. Les ingénieurs ont aujourd'hui des possibilités presque illimitées de travailler avec ces matériaux. Mais comment se comportent-ils en réalité ? Combien de temps peuvent-ils durer ? Comment doivent-ils être conçus pour arriver à des produits finis et réussis, comme doivent être les voitures, les avions ou bien les biens de consommation ?

Que dire des technologies médicales ? Certains produits peuvent être utilisés à l'intérieur du corps humain. Nos corps sont des organismes complexes d’une grande sensibilité à toutes les influences externes, encore plus concernant les implants. Les bancs d'essai modernes tentent au mieux de simuler cette complexité de manière à fournir à la médecine les meilleurs produits médicaux. Rien ne serait possible sans capteurs de qualité et systèmes DAQ particulièrement intelligents en liaison avec des logiciels performants.

Visualisation directe d’une puissance avec stockage simultané et en continu des données avec le GEN3i.

Et la même règle s'applique ici, pour maitriser votre métier, vous devez être hapte à tester vos composants. Alors, c’est sans aucune surprise que faire le bon choix de l’instrumentation de mesure (capteurs, systèmes d’acquisition de données et logiciels) est  le facteur essentiel menant à la réussite commerciale d'un produit. Ce succès n’est possible seulement si les instruments s’intègrent parfaitement dans le cycle de développement.

Les époques changent et en mesure il faut suivre les évolutions technologiques. Il est donc nécessaire d’utiliser des solutions nouvelles, car les solutions conventionnelles ne sont plus du tout appropriées.

Poursuivons avec l'exemple des moteurs électriques. Jusqu’à présent, l'efficacité de conversion énergétique était calculée à l'aide d’analyseurs de puissance et d’oscilloscopes. Pendant longtemps, cette méthode était « suffisante » mais aujourd'hui elle n'est plus adaptée face aux importants défis technologiques.

Par exemple, les données mécaniques et électriques sont acquises séparément et ne peuvent être synchronisées. Pour exprimer le plus précisément l’efficacité des moteurs électriques, les utilisateurs  de banc d'essai ont besoin d'avoir un aperçu de la réalité (pour être en phase avec l’une des règles de De Vinci). Cet aperçu est uniquement possible que si l’on a accès aux données brutes dans le système de mesure, ce qui n'est pas envisageable avec les analyseurs de puissance et oscilloscopes. Pour cette raison, une solution plus avancée avec un enregistrement synchrone de toutes les données et un accès complet aux données brutes est absolument nécessaire.

D'une façon générale, concernant les essais, nous voyons aujourd'hui trois tendances importantes qui se dégagent pour aller de la « vision à la réalité ».

En utilisant la solution eDrive Testing de HBM, le capteur de couple T12, le système d’acquisition de données GEN3i et le module de température MX 1609B de la famille QuantumX permettent l'acquisition synchrone, dynamique et continue des signaux méc

1. Les essais deviennent (partiellement) virtuels.

Un bon conseil est souvent coûteux, particulièrement quand il se situe très tôt dans la phase de développement d’un produit lorsque les idées sont rassemblées et évaluées. Et bien souvent, il n’est pas intéressant d'effectuer de longues séries d'essais.

Les essais virtuels de fatigue et de charge représentent dans ce cas une alternative intéressante. Les premiers essais peuvent être réalisés à partir de données IAO à l’aide d’un bon logiciel pour que le produit passe encore plus rapidement de sa version virtuelle à sa version réelle (physiquement).

De Vinci a esquissé sur le papier les idées les plus audacieuses de son temps avec un simple crayon, une source de fascination pour nos esprits et sensations. Que dirait-il sur les possibilités de l'ordinateur et de l'ère Internet ? Nous pouvons supposer qu'il compterait également sur les essais virtuels pour mener à bien les études d’aujourd'hui. C’est un autre  élément essentiel pour multiplier les innovations dans le cadre du développement d’un produit.

2. Les essais deviennent flexibles

La flexibilité et la vitesse des essais deviennent des facteurs plus importants. Les bancs d'essai, souvent coûteux, doivent être bien utilisés. De plus en plus de mesures sont réalisées de manière synchrone ou avec des cycles extrêmement serrés. Cela exige un système d’acquisition de données aussi flexible que les essais eux-mêmes.

3. Les essais ne sont pas toujours faits sur bancs d'essai.

Les mesures sur bancs d'essai sont un élément essentiel lors du développement d’un produit. Mais elles ne sont pas tout. En poursuivant l’esprit De Vinci, pour développer les productions  en série, nous devons également tester en vrai.

Un banc d'essai intègre toujours certaines hypothèses en ce qui concerne la réalité ou l’application du produit. Nous faisons ces suppositions à partir de nos meilleures connaissances, pourtant les conditions réelles d'application, qui déterminent le succès ou l'échec d'un produit, peuvent être complètement différentes.

C'est pourquoi les essais sur le produit lui-même dans une vraie application représentent  une part plus importante dans le travail de développement. Les nouveaux systèmes d’amplification de mesure mobiles répondent à cette demande. Ils apportent la précision dans les applications mobiles, sont très compacts et extrêmement robustes. Ils sont également très faciles à piloter et à paramétrer grâce à un puissant logiciel.

Quelques entreprises sont capables d’installer des amplificateurs mobiles et des capteurs dans des véhicules actuellement en exploitation chez leurs clients (par exemple, sur une excavatrice). Cela leur permet d’avoir des données continues en conditions réelles d'utilisation de leurs véhicules, qui dans certains cas peuvent être grandement contrastées par rapport aux hypothèses issues du banc d'essai. En intégrant réellement vos mesures de cette façon, il vous sera beaucoup plus facile de prévoir la prochaine génération de véhicules et composants, en proposant de nouveaux produits qui seront bien mieux adaptés aux besoins réels des utilisateurs. Cet aspect est encore une étape de transformation de nos visions en réalité, améliorant peu à peu nos propres inventions.

Observer la réalité n'est pas limitée aux produits « mobiles » comme les voitures, les engins de construction, les avions ou les matériels roulant du chemin de fer. Le même principe  s'applique également aux infrastructures existantes comme les ponts et les pipelines, en  faisant des mesures sur le terrain plutôt que de se poser des questions. Les systèmes modernes de surveillance de santé structurale travaillant avec la technologie de la fibre optique à réseaux de Bragg offrent la meilleure réponse à cette question. En partant des essais virtuels avec le contrôle des produits et composants sur banc d'essai à l’aide des derniers systèmes DAQ pour aller jusqu’aux véritables essais sous des conditions réelles d'application, les produits deviennent toujours plus complexes et les défis technologiques plus importants. Les instruments modernes dans le domaine de la mesure permettent en permanence de rendre les produits meilleurs et de pouvoir les lancer plus rapidement sur le marché.

Ils permettent un réel progrès. Est-ce une surprise si les inventions futuristes de Leonard De Vinci ne sont pas devenues réalité jusqu'ici ? Non ! Nous avons aujourd’hui les moyens pour amener nos produits vers le succès. Et nous avons les essais pour lever les incertitudes.

Cet article a été publié pour la première fois dans les dossiers technologique de la NASA, www.techbriefs.com.

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