La démarche de personnalisation d’essais pour un essai adapté au produit et à son environnement réel

Formulation de la demande

Même si la démarche de personnalisation d’essais commence à se généraliser à tous les secteurs de l’industrie, elle reste malgré tout encore peu ou pas connue. Ainsi, à ce jour, il est peu probable qu’un industriel formule une demande « qualifiée » de personnalisation d’essais, les besoins étant majoritairement implicites.

Un des derniers cas traités par le Cetim-Cermat illustre parfaitement ce constat.

Notre équipe a été consultée dans le cadre d’un projet visant à substituer un métal par un matériau composite thermoplastique à fibres courtes. La question initialement posée par l’industriel a été la suivante : « Les résultats d’essais, réalisés sur cette matière par mon fournisseur, permettent-ils de m’assurer de la bonne tenue de mon produit dans le temps et vis-à-vis de son utilisation future ? ». La réponse étant négative, il a été proposé de mettre en œuvre une démarche de personnalisation d’essais, en créant une spécification d’essais adaptée à l’environnement réel du produit et réalisable dans un laboratoire d’essais.

 

Le succès d’une telle démarche requiert la combinaison de différents facteurs

      • Avoir confiance dans l'approche proposée
      • Avoir conscience de la part d'erreur intrinsèque à toute modélisation
      • Posséder des données d'environnement réel (profils de vie, enregistrement de données physiques,...)

Le tableau ci-dessous synthétise les avantages et les difficultés inhérents à l’application d’une telle démarche.

substitution-metal-composite

 

10 ans de vie en 10 semaines d’essai

Dans le cas présent, il s’agissait de créer un essai reproduisant l’effet simultané de la température et de l’humidité sur la tenue mécanique d’un matériau composite thermoplastique à fibres courtes. Cet essai devait permettre de vieillir la matière selon un mode de dégradation représentatif de l’environnement du produit, pour une durée d’utilisation réelle définie et dans un temps le plus court possible.

Grâce à une loi d’accélération d’essais adaptée, nous avons pu créer un essai d’une durée de 10 semaines, avec équivalence de dommages, pour simuler 10 ans d’utilisation en environnement réel, en s’assurant que l’essai ainsi conçu n’induirait pas de sollicitations et/ou de modes de dégradation irréalistes et/ou supplémentaires par rapport à l’utilisation du produit.

Bien que les modélisations utilisées soient simples, le choix des valeurs des paramètres demeure cependant un exercice périlleux du fait de la sensibilité de ces modèles, le plus souvent de nature « exponentielle » ou « puissance » (loi d’Arrhenius, loi de Peck, loi de Coffin-Manson, …).

Le synoptique ci-dessous illustre la démarche appliquée au présent cas.

 

logigramme-perso-d-essais

 

De l’environnement réel au laboratoire d’essais

Cette étape terminée, l’industriel dispose d’une spécification d’essais adaptée à son besoin, personnalisée à son produit et directement réalisable dans un laboratoire d’essai.

En menant l’essai ainsi défini et les examens et analyses associés, une relation bijective peut alors être établie entre l’environnement du produit et le laboratoire, relation impossible à établir lorsque l’essai est réalisé selon des spécifications standardisées.

 

Vers une normalisation de la démarche

Les méthodes de personnalisation d’essais font aujourd’hui l’objet d’une normalisation française via l’AFNOR. Les normes NF ou XP suivantes (ou projets de normes) présentent d’une part la démarche de personnalisation d’essais et d’autre part des recommandations générales, ainsi que les cas spécifiques de prise en compte des environnements mécaniques et climatiques.

      • NF X50-144-1 (août 2013) : Démonstration de la tenue aux environnements – Conception et réalisation des essais en environnement – Partie 1 : bases de la démarche pour la prise en compte de l’environnement général

      • XP X50-144-2 (juillet 2013) : Démonstration de la tenue aux environnements – Conception et réalisation des essais en environnement – Partie 2 : guide de la démarche de personnalisation en environnement

      • XP X50-144-3 (juillet 2014) : Démonstration de la tenue aux environnements – Conception et réalisation des essais en environnement – Partie 3 : application de la démarche de personnalisation en environnement mécanique

      • Projet X50-144-4 : Démonstration de la tenue aux environnements – Conception et réalisation des essais en environnement – Partie 4 : application de la démarche de personnalisation en environnement climatique

      • XP X50-144-5 (décembre 2015) : Démonstration de la tenue aux environnements – Conception et réalisation des essais en environnement – Partie 5 : coefficient de garantie

      • Projet X50-144-6 : Démonstration de la tenue aux environnements – Conception et réalisation des essais en environnement – Partie 6 : facteur d’essai

CETIM-CERMAT
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