Brevet FR3156200A1 — publié le 20250606

Procédé comprenant : estimation (106) d’une première grandeur indicative d’un taux de porosité d’un échantillon à partir d’un tomogramme représentant l’échantillon ; polissage (108) d’une surface de l’échantillon à l’aide de paramètres de polissage initiaux ; estimation (114) d’une deuxième grandeur indicative du taux de porosité de l’échantillon à partir d’une micrographie montrant la surface de l’échantillon après le polissage ; à partir des paramètres de polissage initiaux, détermination (116) de paramètres de polissage ajustés permettant de réduire un écart entre le taux de porosité indiqué par la première grandeur et le taux de porosité indiqué par la deuxième grandeur ; polissage (208) d’une surface d’un autre échantillon dans le même matériau à l’aide des paramètres de polissage ajustés ; estimation (214) d’une grandeur indicative du taux de porosité de l’autre échantillon à partir d’une micrographie montrant la surface de l’autre échantillon après son polissage. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé de vérification de pièces DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de vérification de pièces. Ce procédé peut en particulier être appliqué à des pièces entrant dans la conception d’une turbomachine. ETAT DE LA TECHNIQUE De façon connue, le taux de porosité d’une pièce est une grandeur physique définie comme un rapport entre le volume des vides et le volume total de la pièce (somme du volume de solide et du volume des pores). La valeur du taux de porosité est comprise entre 0 et 1 (ou, en pourcentage, entre 0 et 100 %). On a ainsi : Taux de porosité = volume des pores / volume total Par exemple, une porosité de 0% est indicative d’une pièce non poreuse, c’est-à-dire dépourvue de pores. Dans la présente divulgation, on appelle densité d’une pièce la grandeur physique telle que taux de porosité de la pièce + densité de la pièce = 1. Ainsi, une pièce ayant un taux d porosité de 2% a par ailleurs une densité de 98%. La maîtrise du taux de porosité d’une pièce pour un usage dans le domaine aéronautique est importante dans la maitrise de la qualité des produits car cette grandeur a une influence sur certaines des propriétés des matériaux. Un procédé connu pour estimer le taux de porosité d’une pièce consiste à réaliser une coupe de la pièce, de sorte à révéler une section de la pièce. La surface de cette section fait l’objet d’une préparation métallographique, cette préparation comprenant un polissage de la surface de la section révélée. Ensuite, une analyse métallographique de la surface préparée est réalisée, cette analyse produisant une estimation du taux de porosité de la pièce examinée. Or, le taux de porosité est une grandeur très sensible à la préparation métallographique. En conséquence, différentes préparations métallographiques peuvent aboutir à des écarts très importants de porosité estimée. Un autre procédé connu pour estimer le taux de porosité d’une pièce est la tomographie à rayons X. La tomographie est une technique qui produit des images radiographiques représentant des coupes d’un objet, ces images étant appelées « tomogrammes » dans la littérature. La tomographie est un procédé non destructif, dans le sens où les images montrent l’intérieur de l’objet considéré, sans qu’il ait été nécessaire de réaliser une découpe de cet objet au préalable. Le tomogramme d’une pièce métallique constitue une donnée d’entrée qui permet de quantifier le taux de porosité avec beaucoup plus de précisions grâce aux outils d’analyses des résultats disponibles notamment en obtenant : Directement la porosité de tout le volume de la pièce La porosité de la pièce dans n’importe quel plan de coupe choisi analytiquement Et, par conséquent, la porosité de la pièce dans un plan de coupe d’intérêt particulier La tomographie nécessite toutefois des contraintes de mise en œuvre qui l’empêche d’être utilisée en ambiance industrielle et à une échelle industrielle pour vérifier le taux de porosité d’un grand nombre de pièces métalliques. En effet, la tomographie doit être mise en œuvre dans des conditions de laboratoire, et prend du temps. Un but de l’invention est de contrôler la porosité de pièces en ambiance industrielle et à une échelle industrielle tout en fournissant des résultats précis et cohérents. Ce but est atteint par un procédé comprenant les étapes suivantes : estimation d’une première grandeur indicative d’un taux de porosité d’un échantillon à partir d’un tomogramme représentant l’échantillon, polissage d’une surface de l’échantillon à l’aide de paramètres de polissage initiaux, estimation d’une deuxième grandeur indicative du taux de porosité de l’échantillon à partir d’une micrographie montrant la surface de l’échantillon après le polissage, à partir des paramètres de polissage initiaux, détermination de paramètres de polissage ajustés permettant de réduire un écart entre le taux de porosité indiqué par la première grandeur et le taux de porosité indiqué par la deuxième grandeur, polissage d’une surface d’un autre échantillon à l’aide des paramètres de polissage ajustés, l’échantillon et l’autre échantillon étant réalisés dans le même matériau, estimation d’une grandeur indicative du taux de porosité de l’autre échantillon à partir d’une micrographie montrant la surface de l’autre échantillon après le polissage de la surface de l’autre échantillon. Les inventeurs ont constaté que la mesure du taux de porosité est très sensible au polissage. Dans le procédé proposé, la tomographie est utilisée pour déterminer les conditions de polissage. Ces conditions de polissage pourront ainsi être réutilisés sur d’autres pièces / échantillons en vue d’obtenir une mesure d’une précision satisfaisante. La précision des résultats d’estimation fournie par cette technique se répercute ainsi sur l’estimation de porosité de l’autre pièce, sans qu’il ait été nécessaire de mettre en œuvre une tomographie pour cette autre pièce. Le procédé ci-dessus constitue un premier objet de la présente divulgation, et peut également comprendre les caractéristiques optionnelles suivantes, prises seules ou en combinaison chaque fois que cela est possible techniquement. Optionnellement, le matériau est métallique. Optionnellement, la surface de l’échantillon est révélée par découpe d’une pièce, et dans lequel la tomographie représente la surface de l’échantillon. Optionnellement, les paramètres de polissage ajustés comprennent une granulométrie d’un support abrasif à appliquer sur une surface à polir. Optionnellement, les paramètres de polissage ajustés comprennent une pression exercée par un support abrasif sur une surface à polir. Optionnellement, les paramètres de polissage ajustés comprennent une vitesse de rotation d’un support abrasif par rapport à une surface à polir. Optionnellement, les paramètres de polissage ajustés comprennent une durée de polissage. Optionnellement, l’échantillon et l’autre échantillon sont issus de pièces obtenues par fabrication additive. Optionnellement, l’étape de polissage à l’aide des paramètres ajustés est appliquée à plusieurs autres échantillons qui sont distincts de l’échantillon. Un deuxième objet de la présente divulgation est un système comprenant : un dispositif de polissage propre à : polir une surface d’un échantillon à l’aide de paramètres de polissage initiaux, polir une surface d’un autre échantillon à l’aide de paramètres de polissage ajustés, l’échantillon et l’autre échantillon étant réalisés dans un même matériau, une unité de traitement configurée pour : estimer une première grandeur indicative d’un taux de porosité de l’échantillon à partir d’un tomogramme représentant l’échantillon ; estimer une deuxième grandeur indicative d’un taux de porosité de l’échantillon à partir d’une photographie montrant la surface de la pièce après le polissage de la pièce ; à partir des paramètres de polissage initiaux, déterminer les paramètres de polissage ajustés, les paramètres de polissage ajutés permettant de réduire un écart entre le taux de porosité indiqué par la première grandeur et le taux de porosité indiqué par la deuxième grandeur ; estimer une grandeur indicative du taux de porosité de l’autre pièce à partir d’une micrographie montrant la surface de l’autre échantillon après le polissage de la surface de l’autre échantillon. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La FIG. 1 illustre de façon schématique un système selon un premier mode de réalisation de l’invention. La FIG. 2 est un organigramme d’étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention. La FIG. 3 montre deux photographies d’une surface polie d’une pièce métallique. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 1) Système de fabrication et vérification de pièces métalliques En référence à la FIG. 1 , un système 1 pour fabriquer et contrôler des pièces métalliques comprend une machine de fabrication additive 2, un dispositif de tomographie 4, un dispositif de découpe 6, un dispositif de polissage 8, un microscope 10, et une unité de traitement 12. La machine de fabrication additive 2, connue en elle-même, a pour fonction de fabriquer une pièce métallique par un procédé de fabrication additive. La fabrication additive est par exemple une fusion laser sur lit de poudre (en anglais désignée par l’acronyme PBF, pour Powder Bed Fusion ou SLM, pour Selective Laser Melting). A cet effet, la machine 2 comprend un support, un injecteur de poudre métallique pour former un lit de poudre sur le support, et un laser pour irradier localement la poudre appliquée sur le support, de sorte à provoquer une fusion des grains de la poudre. Le dispositif de tomographie 4, également connu de l’état de la technique, est configuré pour produire des tomogrammes. Le dispositif de tomographie 4 est par exemple à rayons X. Le dispositif de découpe 6 est adapté pour découper une pièce fabriquée par la machine 2 1. A cet effet, le dispositif de découpe 6 peut comprendre une lame, une scie ou un laser. Le dispositif de polissage 8 est adapté pour polir un échantillon issu d’une pièce fabriquée par la machine 2, par exemple un échantillon enrobé. A cet effet, le dispositif de polissage 8 peut comprendre un support abrasif destiné à être appliquée sur une surface de l’échantillon à polir. Le support abrasif peut se présenter sous la forme d’une feuille abrasive (de type « papier de verre »), feuille sur laquelle sont formés des grains. Les grains confèrent à la feuille son caractère abrasif. Alternativement, le support abrasif peut se présenter sous la forme d’un feutre imbibé avec une solution contenant des particules abrasives (par exemples des particules de diamant). Le dispositif de polissage 8 peut comprendre différents supports abrasifs, ayant des propriétés abrasives différentes. Par exemple, le dispositif de polissage 8 peut comprendre différentes feuilles abrasives ayant des granulométries différentes et/ou des feutres imbibés de solutions plus ou moins abrasives. La granulométrie constitue un paramètre de polissage ajustable du dispositif de polissage 8 (par sélection d’un des supports abrasifs disponibles). Le dispositif de polissage 8 peut également comprendre une presse configurée pour presser l’un quelconque des supports abrasifs décrits précédemment sur la surface d’une pièce à polir. La pression exercée par cette presse sur la surface à polir est un autre paramètre de polissage ajustable du dispositif de polissage 8. Le dispositif de polissage 8 est configuré pour que les supports abrasifs soient mobiles en rotation par rapport à la surface à polir. La vitesse de rotation des supports abrasifs est encore un autre paramètre de polissage ajustable du dispositif de polissage 8. La durée d’un polissage, c’est-à-dire la durée d’application de la pression par la presse, est encore un autre paramètre de polissage ajustable du dispositif de polissage 8. Le microscope 10 comprend un appareil photographique adapté pour acquérir des images photographiques d’un échantillon métallurgique avec un taux de grandissement élevé. Dans la suite, les images acquises par le microscope sont appelées suite « micrographies ». Dans le présent document, le terme « appareil photographique» désigne tout appareil capable d’imager un objet de manière purement optique à l’aide d’un objectif et d’un photodétecteur, sans nécessiter des capteurs d’autres types. Ainsi, dans le présent document, le microscope 10 est un imageur non tomographique. L’unité de traitement 12 est configurée pour appliquer des traitements à des images fournies par le dispositif de tomographie 4 et par le microscope 10. Ces traitements seront décrits plus loin. L’unité de traitement 12 comprend un processeur configuré pour exécuter les instructions de code d’un programme ; lors d’une telle exécution, les traitements précités sont mis en œuvre. L’unité de traitement 12 peut également comprendre une mémoire accessible par le processeur, et dans laquelle le programme est mémorisé. Le processeur est de type quelconque (CPU, GPU, SoC, ASIC, FPGA, etc). 2) Procédé de fabrication et vérification de pièces métalliques En référence à la FIG. 2 , un procédé utilisant le système 1 décrit précédemment comprend deux phases : une phase d’étalonnage 100 et une phase ultérieure 200. La phase d’étalonnage 100 comprend les étapes suivantes. Dans une étape de fabrication 102, une pièce, qualifiée dans la suite de pièce de référence, est fabriquée par la machine de fabrication additive 2, à l’aide d’un procédé connu de l’état de la technique. La pièce de référence peut être réalisée dans un matériau métallique. Ce matériau métallique peut être du cuivre, de l’aluminium, du nickel ou un alliage comprenant au moins un de ces métaux. En variante, la pièce de référence est réalisée dans un matériau composite ou un matériau céramique. Dans une étape de découpe 103, le dispositif de découpe 6 réalise une découpe de la pièce, afin de prélever une partie de la pièce qui désignée dans la suite « échantillon ». L’échantillon présente une surface externe correspondant à une section interne de la pièce avant sa découpe. Dans une étape de tomographie 104, un tomogramme représentant la surface de l’échantillon est généré par le dispositif de tomographie 4, à l’aide d’un procédé de tomographie connu de l’état de la technique. Ainsi, la coupe représentée dans le tomogramme coïncide avec le plan de coupe de la pièce initiale. Dans une étape de traitement 106, l’unité de traitement 12 applique un traitement au tomogramme, ce traitement estimant une première grandeur indicative du taux de porosité de la pièce. Ce traitement est connu de l’état de la technique. La première grandeur peut être directement le taux de porosité de la pièce. En variante, la première grandeur est la densité de la pièce (on rappelle que densité + taux de porosité = 1). La première grandeur est ensuite mémorisée. Dans une étape de polissage 110, le dispositif de polissage 8 polit la surface de l’échantillon révélé par la découpe, en utilisant des paramètres de polissage initiaux. Ces paramètres de polissage initiaux comprennent : Une durée de polissage initiale, Une granulométrie initiale de support abrasif utilisé au cours du polissage, Une pression initiale d’application du support abrasif sur la surface, Une vitesse de rotation du support abrasif par rapport à la surface. Autrement dit, au cours de l’étape de polissage 110, un support abrasif ayant la granulométrie initiale est pressé selon la pression initiale sur la surface de l’échantillon prélevé dans la pièce de référence pendant la durée de polissage initiale. Dans une étape d’acquisition 112 réalisée après le polissage 110, le microscope 10 acquiert une micrographie montrant la surface polie. Dans une étape d’analyse métallographique 114, l’unité de traitement 12 applique un traitement métallographique à la micrographie, ce traitement estimant une deuxième grandeur indicative de la porosité de l’échantillon, et donc de la pièce dont l’échantillon est issu. Ce traitement est également connu de l’état de la technique. La deuxième grandeur en question peut être directement le taux de porosité de l’échantillon. En variante, la deuxième grandeur est la densité de l’échantillon (on rappelle que densité + taux de porosité = 1). La deuxième grandeur est ensuite mémorisée. A titre d’exemple, on a représenté sur la FIG. 3 deux micrographies obtenues sur la base d’un échantillon métallique poli à l’aide de paramètres de polissage différents. L’analyse de la micrographie de gauche a conduit à un taux de porosité de 5%, tandis que l’analyse de micrographie de droite a conduit à un taux de porosité de 0,25%. Ceci illustre que le taux de porosité estimé lors de l’étape 114 est très sensible aux paramètres de polissage utilisés en amont pour polir l’échantillon examiné. A ce stade, l’unité de traitement 12 dispose de deux grandeurs indicatives du taux de porosité de l’échantillon : la première grandeur, obtenue par tomographie, et la deuxième grandeur, obtenue par analyse métallographique. Dans une étape de détermination 116, des paramètres de polissages ajustés sont déterminés à partir des paramètres de polissage initiaux. Les paramètres de polissage ajustés comprennent : Une durée de polissage susceptible d’être identique ou différente de la durée de polissage initiale, Une granulométrie de support abrasif, susceptible d’être identique ou différente de la granulométrie initiale, Une pression d’application d’un support abrasif sur une surface à polir, susceptible d’être identique ou différente de la pression initiale, Une vitesse de rotation du support abrasif par rapport à une surface à polir, susceptible d’être identique ou différente de la vitesse de rotation initiale. Pour déterminer des paramètres de polissage ajustés au cours de cette étape, l’unité de traitement 12 peut calculer un écart entre la porosité indiquée par la première grandeur et la porosité indiquée par la deuxième grandeur, et comparer ensuite cet écart avec un seuil prédéfini. Si l’écart est supérieur au seuil, alors il est considéré que les paramètres de polissage initiaux utilisés n’étaient pas corrects. On considère en effet que la première grandeur, obtenue par tomographie, constitue une information de référence précise et fiable (et qui, de toute façon, est indépendante du polissage puisque cette grandeur est obtenue avant le polissage). Dans cette situation, on détermine des paramètres de polissage ajustés qui permettant de réduire l’écart entre la porosité indiquée par la première grandeur et la porosité indiquée par la deuxième grandeur. Par « permettant de réduire l’écart », on veut dire que l’utilisation des paramètres de polissage ajustés en lieu et place des paramètres de polissage initiaux lors de l’étape 110 aurait conduit à un écart moindre. Ainsi, si l’écart est supérieur au seuil, les paramètres de polissage ajustés diffèrent des paramètres de polissage ajustés par au moins un paramètre de polissage. Si au contraire l’écart n’est pas supérieur au seuil, alors il est considéré que les paramètres de polissage initiaux étaient convenables. Dans ce cas, les paramètres de polissage ajustés sont égaux aux paramètres de polissage initiaux. Dans la pratique, on peut choisir un seuil extrêmement proche de zéro, voire égal à zéro. Dans ce cas, il y aura toujours un ajustement des paramètres, même léger, lorsque les deux grandeurs diffèrent au-delà de ce seuil (ce qui doit normalement arriver). Plus le seuil tendra vers zéro, plus le résultat d’étalonnage sera précis. La phase d’étalonnage 100 est alors terminée. La phase ultérieure 200 comprend les étapes suivantes. Dans une étape de fabrication 202, une deuxième pièce est fabriquée par la machine de fabrication additive 2. La deuxième pièce métallique est réalisée dans le même matériau que la pièce de référence. Dans une étape de découpe 208, le dispositif de découpe 6 réalise une découpe de la deuxième pièce, de sorte à prélever un deuxième échantillon dans la deuxième pièce. Cette étape est similaire à l’étape de découpe 108. Dans une étape de polissage 210, le dispositif de polissage 8 polit une surface du deuxième échantillon, en utilisant les paramètres de polissage ajustés ayant été déterminés au cours de l’étape 116. Dans une étape d’acquisition 212 réalisée après le polissage 210, le microscope 10 acquiert une micrographie montrant la surface polie du deuxième échantillon. Dans une étape d’analyse métallographique 214, l’unité de traitement d’image applique un traitement à la micrographie, ce traitement estimant une grandeur indicative du taux de porosité du deuxième échantillon, et donc de la deuxième pièce dont le deuxième échantillon est issu. Cette étape est identique à l’étape d’analyse métallographique 114. Dans une étape de vérification 216, la grandeur indicative du taux de porosité est comparée à une grandeur seuil. Si le résultat de cette comparaison indique que le taux de porosité du deuxième échantillon est excessif, alors il est considéré que la fabrication additive réalisée par la machine 2 n’est pas satisfaisante. Certains paramètres de la machine 2 peuvent alors être mise à jour afin d’obtenir d’autres pièces moins poreuses. Ces paramètres peuvent par exemple concerner le laser et/ou la géométrie des couches de poudre déposées. Si, au contraire, le résultat indique que le taux de porosité du deuxième échantillon est excessif, alors il est considéré que la fabrication additive réalisée est satisfaisante. La phase 200 est répétée dans le temps. Autrement dit, l’étape de fabrication 202 est répétée pour fabriquer des pièces distinctes, et les étapes 208-216 sont appliquées à plusieurs de ces pièces métalliques. A chaque mise en œuvre de l’étape de polissage 210, les mêmes paramètres de polissage ajustés sont utilisés par le dispositif de polissage 8. Contrairement à la pièce de référence, aucune étape de tomographie n’est appliquée à ces pièces. La tomographie appliquée uniquement à la pièce de référence a servi à étalonner le polissage, c’est-à-dire à déterminer les paramètres de polissage qui permettent d’obtenir des résultats de précision similaire en passant par une analyse métallographique, sans pour autant subir les contraintes de mise en œuvre qu’exigence la tomographie (notamment des conditions de laboratoire). On dit dans ce cas que la gamme de polissage est validée et peut ainsi être figée. Le procédé décrit précédemment est avantageusement mise en œuvre dans une chaine de production de pièces destinées à être utilisées dans le domaine aéronautique, par exemple des pièces destinées à être incluses dans un moteur d’aéronef. La machine 2 est utilisée pour fabriquer de telles pièces. Le procédé n’est pas directement appliqué à ces pièces en raison de l’étape de découpe qui est destructive, mais est appliqué à des pièces de test (qu’on appelle également éprouvettes) spécifiquement destinées à cet effet, et qui sont fabriquées à intervalles réguliers par la machine 2. Procédé comprenant : - estimation (106) d’une première grandeur indicative d’un taux de porosité d’un échantillon à partir d’un tomogramme représentant l’échantillon, - polissage (108) d’une surface de l’échantillon à l’aide de paramètres de polissage initiaux, - estimation (114) d’une deuxième grandeur indicative du taux de porosité de l’échantillon à partir d’une micrographie montrant la surface de l’échantillon après le polissage, - à partir des paramètres de polissage initiaux, détermination (116) de paramètres de polissage ajustés permettant de réduire un écart entre le taux de porosité indiqué par la première grandeur et le taux de porosité indiqué par la deuxième grandeur, - polissage (208) d’une surface d’un autre échantillon à l’aide des paramètres de polissage ajustés, l’échantillon et l’autre échantillon étant réalisés dans le même matériau, - estimation (214) d’une grandeur indicative du taux de porosité de l’autre échantillon à partir d’une micrographie montrant la surface de l’autre échantillon après le polissage de la surface de l’autre échantillon. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le matériau est métallique. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface de l’échantillon est révélée par découpe d’une pièce, et dans lequel la tomographie représente la surface de l’échantillon. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les paramètres de polissage ajustés comprennent une granulométrie d’un support abrasif à appliquer sur une surface à polir. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les paramètres de polissage ajustés comprennent une pression exercée par un support abrasif sur une surface à polir. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les paramètres de polissage ajustés comprennent une vitesse de rotation d’un support abrasif par rapport à une surface à polir. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les paramètres de polissage ajustés comprennent une durée de polissage. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’échantillon et l’autre échantillon sont issus de pièces obtenues par fabrication additive. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de polissage à l’aide des paramètres ajustés est appliquée à plusieurs autres échantillons qui sont distincts de l’échantillon. Système (1) comprenant : un dispositif de polissage (8) propre à : - polir une surface d’un échantillon à l’aide de paramètres de polissage initiaux, - polir une surface d’un autre échantillon à l’aide de paramètres de polissage ajustés, l’échantillon et l’autre échantillon étant réalisés dans un même matériau, une unité de traitement (12) configurée pour : - estimer une première grandeur indicative d’un taux de porosité de l’échantillon à partir d’un tomogramme représentant l’échantillon, - estimer une deuxième grandeur indicative d’un taux de porosité de l’échantillon à partir d’une photographie montrant la surface de la pièce après le polissage de la pièce, - à partir des paramètres de polissage initiaux, déterminer les paramètres de polissage ajustés, les paramètres de polissage ajutés permettant de réduire un écart entre le taux de porosité indiqué par la première grandeur et le taux de porosité indiqué par la deuxième grandeur, - estimer une grandeur indicative du taux de porosité de l’autre pièce à partir d’une micrographie montrant la surface de l’autre échantillon après le polissage de la surface de l’autre échantillon.