| | Dans le cadre d'un projet européen lancé récemment, on a mis au point un dispositif miniaturisé pour surveiller en continu les matériaux composites utilisés pour fabriquer les structures. À l'avenir, le système permettra de rendre la maintenance plus efficace et d'améliorer la sécurité des pales des éoliennes, des avions, etc. Le projet européen SmartFiber, un consortium sous la direction d’Imec qui réunit comme partenaires UGent, FBGS Technologies, Xenics, Fraunhofer, Optocap et Airborne Technology Centre, envisage le développement d’un système de surveillance miniaturisé de l’état des matériaux composites. Le système intègre la technologie des fibres optiques, la technologie des puces nanophotoniques et la technologie sans fil à faible puissance, trois technologies qui ont déjà démontré leur faisabilité. Le système intelligent permettra pour la première fois une surveillance totalement intégrée de l’intégrité structurelle des matériaux composites, qui sont utilisés pour des éléments structurels dans les pales d’éolienne, les satellites, les avions, les ouvrages de génie civil, les captages de pétrole et de gaz et les coques de navire. Grâce à l’approche novatrice des microtechnologies intégrées, SmartFiber pourra donner une démonstration d’un système tellement petit (de l’ordre du millimètre) qu’il peut être intégré dans un laminé polymère renforcé de fibres. La technique à la base s’appelle la nanophotonique sur silicium. Cette technologie des puces nanophotoniques permet la réalisation d’une analyse spectrale à l’aide d’un circuit intégré photonique (PIC), d’une taille de quelques centièmes de micron. Ce PIC basse puissance est fabriqué avec des composants électroniques pour la communication sans fil et une alimentation par induction, le tout est monté dans un boîtier d’un millimètre, associé à un réseau de Bragg sur fibre (Fiber Bragg grating). Cette approche permet d’assurer une surveillance constante de structures en matériau composite, à l’aide de la technologie de capteurs FBG et autorise la conception de matériaux composites réellement intelligents. 
Image au microscope électronique d'un résonateur en anneau nanophotonique sur silicium (à gauche), d'un réseau de résonateurs nanophotoniques sur silicium (au milieu) et d’un démultiplexeur spectral nanophotonique sur silicium à 4 canaux, autant de composants essentiels d'un circuit intégré photonique
(Source : Imec)
Grâce à une surveillance automatisée très performante, ces microsystèmes intelligents permettront d’utiliser plus longtemps des structures soumises à de fortes charges dynamiques, éventuellement dans des conditions extrêmes. Cela se traduira par une sécurité accrue, mais à un coût acceptable (grâce à la surveillance automatisés au lieu de manuelle). Un bon exemple est la surveillance des pales d’une éolienne : le microsystème permettra d’utiliser l’éolienne au plus près des limites de conception afin d’augmenter le captage de l’énergie éolienne et ainsi la production d’électricité. Par-dessus tout, le système surveillera constamment la santé structurelle de l’ensemble et fournira des informations essentielles pour sa maintenance. Le dispositif rendra inutiles les entretiens périodiques coûteux et préviendra les défaillances mécaniques potentiellement catastrophiques, augmentant d’autant la sécurité. 
Concept d'un microsystème intelligent intégré pour la surveillance en temps réel de l'état d'une structure, par exemple des pales d'une éolienne
(Source : Imec)
Soutien aux entreprises Cette innovation souligne les possibilités uniques qu’offrent les matériaux composites : comme le matériau et la structure sont fabriqués par couches, il est possible d’intégrer toutes sortes de fonctions dans les éléments structurels.
Le TD Composites aide les entreprises à identifier les opportunités d’innovations produits à base de composites et de conception de nouveaux composites, en choisissant les procédés de production les plus adaptés. Sources |
