Academic literature on the topic 'Pièces intelligentes'

Les matériaux semi-conducteurs ont des propriétés optoélectroniques intéressantes pour de nombreuses applications microélectroniques. Leur introduction sous forme de films minces sur des substrats fragiles, tels que du verre fin, des feuilles de plastique souple ou des pièces imprimées en 3D, permet de créer de nouveaux matériaux intelligents en introduisant des capteurs ou des photodétecteurs. Dans cet article, nous illustrons l’intérêt de nouvelles approches basées sur des technologies laser et une chimie sol-gel pour intégrer des matériaux fonctionnels inorganiques semi-conducteurs ou diélectriques, dans des procédés rapides, agiles, avec des résolutions spatiales aux échelles micro et nanométriques.

En 1994, l'attribution du prix Nobel à Cliff Shull et Bert Brockhouse pour leurs travaux de pionniers pendant les années 50, concernant tant la diffusion élastique des neutrons que la diffusion inélastique, a été la reconnaissance éclatante de l'importance de la diffusion neutronique pour toute la communauté scientifique.Le grand intérêt du neutron pour la recherche s'appuie principalement sur ses propriétés physiques particulières :- les neutrons utilisés pour la caractérisation de la matière (et fournis en relativement grandes quantités par les réacteurs ou les sources à spallation) disposent de longueurs d'onde et d'énergies correspondant directement aux distances interatomiques et aux énergies d'agitation de la matière. Ainsi, par diffusion neutronique, on peut étudier en même temps la structure et le comportement dynamique de la matière ;- le fait que le neutron soit doué d'un moment magnétique lui permet d'interagir avec tout atome porteur d'un moment magnétique. Ceci permet de caractériser intimement le comportement magnétique de la matière à l'échelle microscopique ;- la possibilité de pouvoir varier facilement le contraste d'un même élément en utilisant ses différents isotopes fait du neutron un outil irremplaçable en chimie et physique du solide ainsi qu'en biologie et matière molle ;- enfin, n'ayant pas de charge électrique, les neutrons peuvent pénétrer la matière sans être absorbés significativement, ce qui rend possible une caractérisation non destructive des contraintes et textures sur de grosses pièces des matériaux.Toutes les qualités des neutrons mentionnées ci-dessus permettent de comprendre l'importance de la diffusion neutronique pour des domaines très nombreux et très différents à la fois en recherche fondamentale mais aussi pour des applications industrielles. L'utilisation de l'outil-neutron demande toutefois non seulement une bonne connaissance des différents mécanismes d'interaction entre le neutron et la matière, mais également une haute spécificité dans la conception et l'utilisation des diffractomètres et spectromètres neutroniques. Pour ces raisons, l'accès aux neutrons est souvent limité, sinon réservé à des spécialistes, ce qui freine tout naturellement l'utilisation par des chercheurs non familiarisés à ce domaine.Pour combattre ce déficit d'information et cet état de fait, en accord avec de nombreux collègues Rennais, nous avons proposé à la Société Française de Neutronique d'organiser une École d'été qui s'adresse plus spécialement à de non-spécialistes de la diffusion neutronique. Le public visé concernait donc à la fois les chercheurs confirmés mais peu familiarisés avec le domaine neutronique, mais aussi les jeunes chercheurs dès le niveau doctorant. En effet pour ces derniers, l'utilisation des “grands instruments" s'avère nécessaire pour qu'ils soient à la hauteur de leur sujet de thèse. Pour cette raison, il était évident d'intégrer cette École d'été dans le programme de l'École Doctorale “Sciences des Matériaux" de l'Université de Rennes 1 qui rassemble chimistes, physiciens et géologues. Dans le même contexte, notre intérêt était de proposer un large spectre de cours couvrant la diversité des applications de la diffusion neutronique dans les différents domaines de recherche en chimie et physique des matériaux, en sciences de la terre ainsi qu'en sciences pour l'ingénieur. Un deuxième but était de montrer de plus la complémentarité des neutrons et des rayons X et plus spécifiquement des X produits par rayonnement synchrotron.Dans l'avenir, nous sommes persuadés que la diffusion neutronique va jouer un rôle clé pour le développement de nouveaux matériaux et de leur caractérisation. Dans cette optique, des efforts considérables ont été déjà engagés aux États-Unis ainsi qu'au Japon où deux nouvelles sources de neutrons sont en cours de construction. Du point de vue européen, si les sources de l'ILL et d'ISIS peuvent encore être considérées comme des leaders au point de vue mondial, il est évidemment souhaitable que la nouvelle source neutronique à spallation (European Spallation Source : ESS) soit rapidement réalisée. Aujourd'hui ce projet est bien avancé, cette source devrait dépasser le flux des sources actuelles par près de deux ordres de grandeur et ainsi de maintenir au meilleur niveau les compétences Européennes. Il est évident qu'une utilisation efficace et intelligente des sources existantes, mais aussi de celles de la nouvelle génération, implique une certaine infrastructure nationale tant au niveau de la conception, de la réalisation que du fonctionnement des différents spectromètres. Ceci implique un très fort engagement des universités dans les différents projets de recherche. Le devoir des universités qui en résulte est donc d'intégrer l'utilisation des “grands instruments" dans leur programme d'enseignement. Dans ce sens, nous souhaitons que ce cours, entièrement rédigé en français, contribue à la fois à aider les chercheurs “non spécialistes” à accéder plus facilement au domaine neutronique, mais aussi à servir de base aux enseignants pour l'organisation et la préparation de leurs cours.Nous tenons à remercier tous les collègues qui ont accepté de rédiger de façon détaillée les cours qu'ils avaient présentés oralement dans la grande salle du VVF de Trégastel, ainsi que toutes les personnes qui ont contribué à la réussite du séjour ou à la réalisation de ce fascicule. Nous gardons un excellent souvenir de l'atmosphère de l'École qui a eu lieu à Trégastel, en plein centre de la côte de granite rose en Bretagne, en mai 2001 et était jumelée avec les Journées de la diffusion neutronique, elles aussi organisées sous l'égide de la SFN.Nous souhaitons que la lecture de cet ouvrage soit utile à un maximum de chercheurs.

L’industrie 4.0 a mis en évidence la nécessité de collecter massivement des données et s’appuie donc en partie sur l’usage de pièces intelligentes qui sont capables de fournir des données lors de leur utilisation. De plus, les technologies de fabrication additive métallique semblent être un moyen de réaliser aisément des pièces intelligentes et particulièrement le procédé Wire & Arc Additive Manufacturing (WAAM) qui utilise une technologie de soudure à l’arc. Cela lève la problématique suivante : Comment fabriquer et concevoir une pièce métallique intelligente par fabrication additive WAAM ? Le périmètre de recherche est limité à la mesure de contraintes dans des pièces en aluminium. Afin de répondre à cette problématique quatre verrous scientifiques sont identifiées et résolus dans ce manuscrit :• L’intégration d’une technologie de mesure au sein d’une pièce nécessite que celle-ci soit massive (composée de cordons juxtaposés). Ainsi, réaliser des pièces massives en aluminium est donc le premier verrou à lever. Les paramètres de fabrication du procédé WAAM sont listés et expliqués dans l’état de l’art. Le mouillage, la régularité et l’énergie massique d’un cordon sont identifiés comme des indicateurs de l’aptitude des paramètres sélectionnés à être utilisés pour produire des pièces massives saines. Des campagnes expérimentales sont menées pour sélectionner les paramètres non identifiés par l’état de l’art pour produire un cordon mouillé et ayant une faible énergie massique. Des blocs sont réalisés et des éprouvettes en sont extraites puis leurs caractéristiques mécaniques sont déterminées par essai de traction afin de valider les paramètres retenus.• Le deuxième verrou scientifique identifié est de choisir correctement la technologie de mesure de contrainte à insérer. De nombreux dispositifs pouvant être insérés au cours du procédé WAAM mais également des méthodes de sélection sont passés en revue dans le chapitre bibliographique. Une synthèse en quatre familles des technologies de mesure de contrainte pertinentes pour l’insertion au cours du procédé WAAM est donc proposée. Un guide de sélection s’appuyant sur des critères d’évaluation, sur la connaissance de ces technologies et sur les spécifications de pièces à rendre intelligente est proposé. Le suivi d’un témoin de contrainte magnétostrictif enfoui par induction est la technologie la plus prometteuse d’après le guide proposé. Cette technologie est utilisée dans la suite de l’étude.• Le troisième verrou est de rendre fabricable la pièce intelligente avec la technologie de mesure sélectionnée. Cette technologie nécessite l’insertion d’un témoin fin en acier au sein de la pièce hôte en aluminium. Afin d’en démontrer la faisabilité, divers paramètres (revêtement du témoin, trajectoire de la torche de soudure) sont explorés lors de campagnes expérimentales. Les échantillons produits sont analysés par tomographie. Des cartes d’épaisseur des témoins sont ainsi produites et permettent de juger de leur détérioration. L’analyse par microscopie électronique à balayage de la couche intermétallique montre la fusion entre le témoin et la pièce hôte et donc la faisabilité de réaliser une pièce intelligente ainsi.• Enfin, pour réaliser une pièce intelligente avec cette technologie, le dernier verrou est le choix de l’emplacement du témoin dans la pièce pour que celui-ci rende compte de l’évolution de l’état de contrainte de celle-ci. Ainsi, des préconisations pour la sélection des caractéristiques mécaniques du témoin ont été formulées à l’aide de l’analyse de son comportement magnétostrictif et de son couplage mécanique à son environnement. Puis, une méthode de placement du témoin pour la mesure de la contrainte maximale dans la pièce et basée sur des simulations éléments finis est proposée pour quatre scénarios de mesures distincts.L’ensemble des études menées permet de conclure sur l’intérêt de l’usage du procédé WAAM pour la production de pièces intelligentes
Industry 4.0 highlights the need for massive data collection and therefore relies partly on the use of smart parts that are capable of providing data when they are used. In addition, metal additive manufacturing technologies seem to be a way to easily make smart parts and particularly the Wire & Arc Additive Manufacturing (WAAM) process that uses arc-welding technology. This raises the following issue, how to manufacture and design a smart metal part by WAAM? The research scope is limited to stress measurement in aluminum parts. In order to answer this problem, four scientific issues are identified and resolved in this manuscript:• The integration of a sensing technology within a part requires the part to be massive (composed of juxtaposed beads). Thus, making massive parts in aluminum is the first scientific challenge to resolve. Manufacturing parameters of the WAAM process are listed and explained in the state of the art. Wetting, regularity and mass energy of a bead are identified as indicators of the suitability of the selected parameters to be used to produce sound massive parts. Experimental campaigns are conducted to select parameters not identified by the state of the art to produce a wetted bead with low mass energy. Blocks are made and specimens are extracted then their mechanical characteristics are determined by tensile test in order to validate the selected parameters.• The second scientific challenge identified is to correctly choose the stress measurement technology to be inserted. Many devices that can be inserted during the WAAM process but also selection methods are reviewed in the bibliographic chapter. A synthesis in four families of strain measurement technologies relevant for the insertion during the WAAM process is therefore proposed. A selection guide based on evaluation criteria, on the knowledge of these technologies and on the specifications of parts to design as smart parts is proposed. Control by induction of an embedded magnetostrictive stress indicator is the most promising technology according to the proposed guide. This technology is used in the rest of the study.• The third challenge is to make the smart part manufacturable with the selected sensing technology. This technology requires the insertion of a thin steel indicator within the aluminum host part. In order to demonstrate its feasibility, various parameters (indicator’s coating, trajectory of the welding torch) are explored during experimental campaigns. Samples produced are analyzed by tomography. Thickness maps of the indicator are thus produced and allow to evaluate their deterioration. Scanning electron microscopy analysis of the intermetallic layer shows the fusion between the indicator and the host part and thus the feasibility of producing a smart part.• Finally, to realize a smart part with this technology, the last challenge is the choice of the indicator location in the part so that it reports the evolution of the stress in this one. Thus, recommendations for the selection of the mechanical characteristics of the indicator were formulated using the analysis of its magnetostrictive behavior and its mechanical coupling to its environment. Then, a method of placing the indicator for the measurement of the part maximum stress based on finite element simulations is presented for four distinct measurement scenarios.All the studies carried out allow to conclude on the interest of the use of the WAAM process for the production of smart parts

L'émergence en Productique de disciplines technologiques telles que la visionique s'accompagne couramment d'un développement important des techniques au seul profit de l'aspect réalisationnel et au détriment de l'aspect méthodologique. Ces travaux ont pour objectif d'effectuer une synthèse de ces deux approches dans une perspective cycle de vie d'un Systéme Intégré de Production, en prenant en compte divers aspects liés au produit aux processus de transformation à la partie opérative et à la partie commande d'une application. Ces résultats sont une contribution au Génie Visionique dont l'objectif est d'offrir des méthodes et des outils d'ingénierie dans ce domaine.

Cette thèse traite de l'utilisation d'un système multi-agents dans le but d'obtenir une méthode automatique de détermination de l'âge et des paramètres de croissance de poissons et de céphalopodes, par traitement d'images de pièces calcifiées situées prés du crâne de ces animaux. Les images traitées (otolithes et statolithes) présentent une alternance d'anneaux clairs et sombres concentriques, dont le nombre permet de déterminer l'âge du poisson ou du céphalopode. Nous nous intéressons à un type d'agents munis de capteurs sur les pixels de l'image, dont le comportement leur permet de détecter localement les contours à l'aide de leurs capteurs et d'en percevoir la continuité, par leur manière de se déplacer en suivant ces contours. Nous évaluons ces agents en tant que détecteurs de contours, et l'influence des différents paramètres permettant leur configuration. D’après les résultats encourageants mais insuffisants obtenus avec ces agents sur des images d'otolithes, il apparaît nécessaire d'apporter aux agents des connaissances de haut niveau sur la forme des otolithes. Pour cela nous détectons le contour externe de l'otolithe ainsi que la position du nucleus, centre d'accrétion de l'otolithe. Nous créons ensuite une image contenant l'information sur l'angle formé localement par ce contour externe, qui servira de direction de référence aux agents. Nous proposons deux méthodes pour que les agents exploitent cette connaissance. Dans le premier cas les agents se dirigent en suivant les extrema d'intensité mais en tentant en même temps de rester parallèle au contour externe. Dans le deuxième cas les agents parcourent librement l'image en suivant les niveaux de gris ; puis les trajectoires les mieux orientées par rapport au bord.

De nos jours, le maintien à domicile des personnes éprouvant des troubles cognitifs est un réel défi. En effet, les centres spécialisés pour ces personnes ne sont pas suffisants et manquent parfois de ressources. C'est là que l'assistance à domicile intervient pour permettre à ces personnes de conserver un certain niveau d'autonomie avec le moins d'intrusion possible dans leur vie quotidienne. Pour répondre à cette demande, le laboratoire DOMUS s'est équipé d'un appartement intelligent pilote muni des Nouvelles Technologies de l'Information et de Communication (NTIC). L'infrastructure du laboratoire est composée entre autres de capteurs infrarouges, de capteurs de pression, d'écrans tactiles et de microphones qui ont pour but de rendre compte des activités de la vie quotidienne (AVQ) réalisées par la personne au sein de l'habitat. La présente étude rapporte les résultats d'une partie du système d'assistance à domicile permettant l'identification des AVQ par une personne au sein d'un appartement intelligent, à l'aide d'un unique microphone par pièce. Dès lors, on s'intéresse à la détection et la reconnaissance des événements sonores générés par la réalisation des AVQ de l'habitant. Les événements sonores testés correspondent aux activités qui ont lieu dans une cuisine, telle que des bruits de cuisson, d'écoulement d'eau, d'ustensile, de casserole, de vaisselle et de claquements de porte.

Etude de l'automatisation de la conception de gammes d'usinage. Il s'agit d'un problème de planification sous contraintes en intelligence artificielle qui a été résolu en employant, d'une part, une stratégie de planification par combinaison opportuniste de plans en conjonction avec un algorithme de traitement d'échecs " par compromis" et, d'autre part, une modélisation "par entités" du problème. Ces méthodes et modèles ont donné lieu à la réalisation du systeme propel, un générateur de plan d'actions général, et à son application à la conception automatique de gammes d'usinage