Brevet FR3123439A1 — publié le 20221202

- Procédé et système de détection ultrasonore de défauts internes d’une pièce, en particulier pour un aéronef. - Le système (1) comporte un dispositif de mesure ultrasonore (4) comprenant une pluralité d’émetteurs ultrasonores et de récepteurs ultrasonores, le dispositif de mesure ultrasonore (4) réalisant des mesures ultrasonores sur une zone d’intérêt de la pièce divisée selon un maillage comprenant des cellules, et réalisant les mesures cellule après cellule avec la génération par chaque émetteur ultrasonore d’un signal ultrasonore envoyé dans la pièce et la mesure, par chacun des récepteurs ultrasonores, de l’amplitude du signal ultrasonore renvoyé par la cellule considérée de la pièce, un élément (7) pour calculer, pour chacune des cellules du maillage, la somme des amplitudes de l’ensemble des mesures réalisées pour cette cellule et un élément de traitement (9) pour en déduire la présence ou non d’un ou de plusieurs défauts, le système (1) permettant ainsi de détecter tous les défauts existant dans la zone d’intérêt de la pièce, quelle que soit leur orientation. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Procédé et système de détection ultrasonore de défauts internes d’une pièce, en particulier pour un aéronef. La présente invention concerne un procédé et un système de détection ultrasonore de défauts internes d’une pièce, en particulier pour un aéronef. ETAT DE LA TECHNIQUE Bien que non exclusivement, ce procédé est destiné plus particulièrement à apporter une aide au contrôle de pièces obtenues par une méthode de fabrication de type DED (pour ‘’Direct Energy Deposition’’ en anglais), et en particulier à la fabrication de pièces destinées à des d’aéronefs, notamment des avions de transport. De façon connue, une telle méthode de fabrication DED (ou dépôt sous énergie concentrée) est une méthode de fabrication additive (ou impression 3D) pour laquelle un matériau est déposé sur un support et de l'énergie thermique focalisée est utilisée pour fondre le matériau au fur et à mesure de son dépôt. Le matériau, une poudre ou un fil, est déposée par une buse, et est immédiatement fondue par un faisceau laser ou d’électrons, ou par des technologies de déposition à l’arc (par exemple par utilisation de plasma). Ce procédé est le plus souvent utilisé avec des poudres ou des fils métalliques (alliage à base d’aluminium, de titane ou de nickel, …). La technologie DED présente plusieurs avantages par rapport à des procédés de fabrication additive métallique plus classiques, et notamment une vitesse de fabrication élevée et la fabrication possible de pièces de grandes dimensions. On sait qu’une telle méthode de fabrication de type DED génère ou peut générer des défauts tels que des porosités ou des manques de fusion dans les pièces fabriquées. Dans le cadre de la présente invention, on entend par « défauts » internes d’une pièce, une absence au moins partielle de matière dans le matériau formant la pièce. Les porosités sont, généralement, détectables par des méthodes usuelles par radiographie et mesures ultrasonores. La difficulté lors de l’inspection de telles pièces fabriquées par un procédé DED concerne la détection de défauts linéaires, générés en raison d’un manque de fusion, qui peuvent présenter des formes et des orientations variées. Les inspections usuelles réalisées par radiographie et mesures ultrasonores ne permettent pas de détecter de tels défauts ou uniquement très partiellement. Il existe donc un besoin de disposer d’une solution permettant de détecter dans une pièce tout type de défaut, par exemple des défauts arrondis tels que des porosités ou des inclusions de matériau plus dense que le matériau déposé (« solid inclusion » en anglais) mais également des défauts linéaires tels que des manques de fusion, et ceci quelles que soient les orientations de ces défauts dans la pièce. La présente invention a pour objet de répondre à ce besoin. Pour ce faire, elle concerne un procédé de détection ultrasonore de défauts internes d’une pièce, en particulier pour un aéronef. Selon l’invention, ledit procédé comporte au moins les étapes suivantes : - une étape de mesure, mise en œuvre par un dispositif de mesure ultrasonore, consistant à réaliser des mesures sur une zone dite d’intérêt de la pièce, ladite zone d’intérêt étant divisée selon un maillage comprenant des cellules élémentaires, le dispositif de mesure ultrasonore comportant une pluralité d’émetteurs ultrasonores espacés les uns des autres et une pluralité de récepteurs ultrasonores espacés les uns des autres, l’étape de mesure consistant à réaliser successivement, cellule après cellule, pour chacune des cellules du maillage, une pluralité de suites d’opérations, lesdites suites d’opérations étant mises en œuvre successivement, émetteur ultrasonore après émetteur ultrasonore, à partir de chacun des émetteurs ultrasonores du dispositif de mesure ultrasonore, chacune des suites d’opérations comprenant les opérations suivantes : la génération par l’émetteur ultrasonore considéré d’un signal ultrasonore qui est envoyé dans la pièce et la mesure, par chacun des récepteurs ultrasonores du dispositif de mesure ultrasonore, de l’amplitude du signal ultrasonore correspondant, renvoyé par la cellule considérée de la pièce ; - une étape de calcul, mise en œuvre par un élément de calcul, consistant à calculer, pour chacune des cellules du maillage, la somme des amplitudes de l’ensemble des mesures réalisées à l’étape de mesure pour cette cellule de manière à obtenir une amplitude dite globale pour ladite cellule ; et - une étape de traitement, mise en œuvre par un élément de traitement, consistant au moins à déduire des amplitudes globales calculées pour l’ensemble des cellules du maillage, le cas échéant, la présence d’un ou de plusieurs défauts. Dans le cadre de la présente invention, la zone d’intérêt correspond à une zone spatiale de la pièce dans laquelle on réalise une inspection ultrasonore. Ainsi, grâce au maillage de la zone d’intérêt et à la réalisation de mesures dans toutes les cellules de ce maillage, on obtient des données pour toute la surface de la zone d’intérêt considérée, c’est-à-dire de la zone de la pièce que l’on souhaite inspecter. De plus, grâce à un agencement espacé des émetteurs et des récepteurs et au traitement de données obtenues à partir de tous les émetteurs et de tous les récepteurs agencés à des positions différentes sur le dispositif de mesure ultrasonique, on obtient pour chaque cellule des mesures réalisées selon des angles d’émission et de réception différents et variés, ce qui permet d’obtenir une image ultrasonore de chaque cellule sous des vues différentes. On est ainsi en mesure de détecter des défauts dans la pièce, qui présentant différentes orientations et formes. Le procédé de détection ultrasonore permet donc de détecter tous les défauts existant dans la zone d’intérêt de la pièce, et ceci quelle que soit l’orientation spatiale de ce ou de ces défauts. Ledit procédé est particulièrement bien adapté à détecter des défauts linéaires générés lors de la mise en œuvre d’une méthode de fabrication de type DED. Toutefois, ce procédé peut également être utilisé pour détecter des défauts dans d’autres types de pièces, par exemple des soudures. Dans un mode de réalisation préféré, l’étape de traitement consiste également à déterminer, le cas échéant, en fonction des amplitudes globales calculées pour l’ensemble des cellules du maillage, le contour d’un défaut dans le plan de la zone d’intérêt. De plus, avantageusement, l’étape de traitement consiste également à calculer, le cas échéant, la longueur d’un défaut à partir de la longueur entre les deux cellules les plus éloignées entre elles parmi l’ensemble des cellules pour lesquelles a été détecté le défaut. Par ailleurs, de façon avantageuse, le maillage comporte des cellules identiques de forme carrée, dont les côtés présentent une longueur supérieure à un dixième d’un critère dit d’acceptation. En outre, avantageusement, l’étape de mesure consiste à générer un signal ultrasonore présentant une fréquence comprise entre 7,5 MHz et 13 MHz. La présente invention concerne également un système de détection ultrasonore de défauts internes d’une pièce, en particulier pour un aéronef. Selon l’invention, ledit système comporte au moins : - un dispositif de mesure ultrasonore comprenant une pluralité d’émetteurs ultrasonores espacés les uns des autres et une pluralité de récepteurs ultrasonores espacés les uns des autres, le dispositif de mesure ultrasonore étant configuré pour réaliser des mesures sur une zone dite d’intérêt de la pièce, ladite zone d’intérêt étant divisée selon un maillage comprenant des cellules élémentaires, le dispositif de mesure ultrasonore étant configuré pour réaliser successivement cellule après cellule pour chacune des cellules du maillage une pluralité de suites d’opérations, lesdites suites d’opérations étant mises en œuvre successivement émetteur ultrasonore après émetteur ultrasonore à partir de chacun des émetteurs ultrasonores du dispositif de mesure ultrasonore, chacune des suites d’opérations comprenant les opérations suivantes : la génération par l’émetteur ultrasonore considéré d’un signal ultrasonore qui est envoyé dans la pièce et la mesure, par chacun des récepteurs ultrasonores du dispositif de mesure ultrasonore, de l’amplitude du signal ultrasonore renvoyé par la cellule considérée de la pièce ; - un élément de calcul configuré pour calculer, pour chacune des cellules du maillage, la somme des amplitudes de l’ensemble des mesures réalisées pour cette cellule de manière à obtenir une amplitude dite globale pour ladite cellule ; et - un élément de traitement configuré au moins pour déduire des amplitudes globales calculées pour l’ensemble des cellules du maillage, le cas échéant, la présence d’un ou de plusieurs défauts. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif de mesure ultrasonore comporte une pluralité d’éléments ultrasonores, chacun desdits d’éléments ultrasonores comprenant un émetteur ultrasonore et un récepteur ultrasonore, et lesdits éléments ultrasonores sont agencés côte à côte le long d’une barrette linéaire. De plus, de façon avantageuse, le dispositif de mesure ultrasonore comporte au moins 64 émetteurs ultrasonores et au moins 64 récepteurs ultrasonores. En outre, avantageusement, le dispositif de mesure ultrasonore comporte une ligne à retard. Par ailleurs, de façon avantageuse, le système comporte une unité de présentation des résultats des traitements mis en œuvre par l’élément de traitement. Le système tel que décrit ci-dessus peut être utilisé dans différentes applications, notamment pour réaliser des vérifications de conformité de pièces, en particulier des pièces pour un aéronef, lors de leur fabrication, ou bien ultérieurement lors d’une opération de maintenance ou de contrôle. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La est le schéma synoptique d’un mode de réalisation particulier d’un système de détection ultrasonore. La est le schéma synoptique d’un dispositif de mesure ultrasonore du système de la . La est une vue partielle, en coupe, d’une pièce destinée à être analysée à l’aide du dispositif de détection ultrasonore. La illustre schématiquement un exemple de maillage d’une zone d’intérêt. La montre schématiquement les étapes principales d’un procédé de détection ultrasonore. La montre schématiquement des exemples de mesures de la variation de l’amplitude du signal ultrasonore renvoyé, pour une cellule donné du maillage de la zone d’intérêt. La représente une image illustrant le résultat des traitements réalisés sur une zone d’intérêt, cette image montrant la zone d’intérêt avec un défaut. Procédé de détection ultrasonore de défauts internes d’une pièce, en particulier pour un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte au moins les étapes suivantes : - une étape de mesure (E1), mise en œuvre par un dispositif de mesure ultrasonore (4), consistant à réaliser des mesures sur une zone dite d’intérêt (ZI) de la pièce (2), ladite zone d’intérêt (ZI) étant divisée selon un maillage (M) comprenant des cellules (C) élémentaires, le dispositif de mesure ultrasonore (4) comportant une pluralité d’émetteurs ultrasonores (T1 à TN) espacés les uns des autres et une pluralité de récepteurs ultrasonores (R1 à RN) espacés les uns des autres, l’étape de mesure (E1) consistant à réaliser successivement, cellule (C) après cellule (C), pour chacune des cellules (C) du maillage (M), une pluralité de suites d’opérations, lesdites suites d’opérations étant mises en œuvre successivement, émetteur ultrasonore (T1 à TN) après émetteur ultrasonore (T1 à TN), à partir de chacun des émetteurs ultrasonores (T1 à TN) du dispositif de mesure ultrasonore (4), chacune des suites d’opérations comprenant les opérations suivantes : la génération par l’émetteur ultrasonore considéré d’un signal ultrasonore qui est envoyé dans la pièce (2) et la mesure, par chacun des récepteurs ultrasonores (R1 à RN) du dispositif de mesure ultrasonore (4), de l’amplitude du signal ultrasonore correspondant, renvoyé par la cellule (C) considérée de la pièce 2 ; - une étape de calcul (E2), mise en œuvre par un élément de calcul (7), consistant à calculer, pour chacune des cellules (C) du maillage (M), la somme des amplitudes de l’ensemble des mesures réalisées à l’étape de mesure (E1) pour cette cellule (C) de manière à obtenir une amplitude dite globale pour ladite cellule (C) ; et - une étape de traitement (E3), mise en œuvre par un élément de traitement (9), consistant au moins à déduire des amplitudes globales calculées pour l’ensemble des cellules (C) du maillage (M), le cas échéant, la présence d’un ou de plusieurs défauts (13). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape de traitement (E3) consiste également à déterminer, le cas échéant, en fonction des amplitudes globales calculées pour l’ensemble des cellules (C) du maillage (M), le contour (14) d’un défaut (13) dans le plan de la zone d’intérêt (ZI). Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l’étape de traitement (E3) consiste également à calculer, le cas échéant, la longueur d’un défaut (13) à partir de la longueur (D) entre les deux cellules (C1, C2) les plus éloignées entre elles, parmi l’ensemble des cellules pour lesquelles a été détecté le défaut (13). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le maillage (M) comporte des cellules (C) identiques de forme carrée, dont les côtés présentent une longueur inférieure ou égale à un dixième d’un critère dit d’acceptation. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de mesure (E1) consiste à générer un signal ultrasonore présentant une fréquence comprise entre 7,5 MHz et 13 MHz. Système de détection ultrasonore de défauts internes d’une pièce, en particulier pour un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte au : - un dispositif de mesure ultrasonore (4) comprenant une pluralité d’émetteurs ultrasonores (T1 à TN) espacés les uns des autres et une pluralité de récepteurs ultrasonores (R1 à RN) espacés les uns des autres, le dispositif de mesure ultrasonore (4) étant configuré pour réaliser des mesures sur une zone dite d’intérêt (ZI) de la pièce (2), ladite zone d’intérêt (ZI) étant divisée selon un maillage (M) comprenant des cellules (C) élémentaires, le dispositif de mesure ultrasonore (4) étant configuré pour réaliser successivement cellule (C) après cellule (C) pour chacune des cellules (C) du maillage (M) une pluralité de suites d’opérations, lesdites suites d’opérations étant mises en œuvre successivement émetteur ultrasonore (T1 à TN) après émetteur ultrasonore (T1 à TN) à partir de chacun des émetteurs ultrasonores (T1 à TN) du dispositif de mesure ultrasonore (4), chacune des suites d’opérations comprenant les opérations suivantes : la génération par l’émetteur ultrasonore considéré d’un signal ultrasonore qui est envoyé dans la pièce et la mesure, par chacun des récepteurs ultrasonores (R1 à RN) du dispositif de mesure ultrasonore (4), de l’amplitude du signal ultrasonore renvoyé par la cellule considérée de la pièce (2) ; - un élément de calcul (7) configuré pour calculer, pour chacune des cellules (C) du maillage (M), la somme des amplitudes de l’ensemble des mesures réalisées pour cette cellule (C) de manière à obtenir une amplitude dite globale pour ladite cellule ; et - un élément de traitement (9) configuré au moins pour déduire des amplitudes globales calculées pour l’ensemble des cellules (C) du maillage (M), le cas échéant, la présence d’un ou de plusieurs défauts (13). Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de mesure ultrasonore (4) comporte une pluralité d’éléments ultrasonores (U1 à UN), chacun desdits d’éléments ultrasonores (U1 à UN) comprenant un émetteur ultrasonore (T1 à TN) et un récepteur ultrasonore (R1 à RN), et en ce que lesdits éléments ultrasonores (U1 à UN) sont agencés côte à côte le long d’une barrette linéaire (5). Système selon l’une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le dispositif de mesure ultrasonore (4) comporte au moins 64 émetteurs ultrasonores et au moins 64 récepteurs ultrasonores. Système selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de mesure ultrasonore (4) comporte une ligne à retard (15). Système selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte une unité (11) de présentation des résultats des traitements mis en œuvre par l’élément de traitement (9).