{{{sourceTextContent.title}}}

Histoire d'une réussite : SONOTEC et l'Université de Stuttgart

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

L'Institut des éléments mécaniques de l'Université de Stuttgart détecte la plus petite fraction sur la surface du flanc de l'engrenage à l'aide d'un capteur à ultrasons SONOTEC.

{{{sourceTextContent.description}}}

La mise en réseau intelligente des machines joue un rôle crucial dans l'industrie 4.0. Par conséquent, de nombreuses machines sont équipées de systèmes de surveillance de l'état. Les données des capteurs enregistrées sur la machine sont utilisées pour faire des déclarations sur l'état de la machine ou de certains composants critiques. La surveillance de l'état détecte les dommages à un stade précoce, de sorte que les défaillances inattendues de la machine peuvent être évitées. Pour les constructeurs de machines, il en résulte une valeur ajoutée en termes de sécurité opérationnelle ainsi qu'un avantage financier.

Le dysfonctionnement d'un réducteur peut entraîner l'immobilisation de toute une machine. C'est pourquoi les boîtes de vitesses se prêtent particulièrement bien à la surveillance en cours de fonctionnement. Les principaux mécanismes de défaillance des boîtes de vitesses montrent une progression graduelle des dommages. Il est donc possible de détecter les dommages avant qu'ils n'atteignent un stade critique. Dès que les dommages ont été détectés et que leur état a été identifié, il est possible d'estimer la durée de vie restante de la boîte de vitesses.

Les recherches actuelles de l'Institut des éléments de machines de l'Université de Stuttgart se concentrent sur les dommages causés par les piqûres. En collaboration avec SONOTEC, un fabricant de techniques de mesure spécialisé dans les ultrasons, les dommages causés par les piqûres sur les engrenages ont été étudiés. Ce faisant, les dommages ont pu être détectés bien avant le critère de défaillance normalisé dans la norme DIN 3990-5, qui est une fraction de surface de 4 % sur la surface du flanc d'une dent. Cela est possible grâce à une technologie de capteurs adaptée. Une série d'essais a permis d'examiner des dommages par piqûres synthétiques avec des fractions de surface comprises entre 0,4 % et 2 % de la surface d'un flanc de dent. Outre la taille des piqûres, la vitesse, le couple et la viscosité de l'huile de lubrification ont été systématiquement modifiés au cours des essais. De cette manière, la capacité de détection des dommages causés par les piqûres a pu être testée dans différentes conditions limites. Différents accéléromètres ont été utilisés pour collecter les données des capteurs pendant le fonctionnement des engrenages présentant des piqûres. Par rapport aux accéléromètres, les dommages causés par les piqûres sont clairement visibles dans les données mesurées par la sonde à ultrasons T20 du fabricant SONOTEC. En particulier dans la gamme de fréquences ultrasoniques supérieure à 16 kHz, les dommages causés par les piqûres sont clairement détectables avec la sonde à bruits de structure T20 de SONOTEC. Ainsi, il est possible de détecter de manière fiable même les plus petites piqûres examinées avec des fractions de surface de 0,4 % de la surface d'un flanc de dent.

La sonde à ultrasons T20 de SONOTEC est parfaitement adaptée à la surveillance de l'état des dents

La sonde à ultrasons T20 se distingue des accéléromètres classiques par son principe innovant. Son cœur est un matériau piézocomposite développé et fabriqué en interne par SONOTEC, qui permet d'obtenir une réponse en fréquence presque linéaire avec une excellente sensibilité du capteur. Grâce à ce principe, les transducteurs sonores de SONOTEC sont beaucoup mieux adaptés à la détection des plus petites impulsions mécaniques que les accéléromètres conventionnels. Dans le cas de roulements à rotation lente ou d'entraînements par engrenages, les dommages peuvent ainsi être détectés beaucoup plus tôt, ce qui est particulièrement important pour une surveillance efficace de l'état des roulements.

Le champ d'application de la maintenance conditionnelle avec estimation de la durée de vie restante est vaste. Les éoliennes offshore en sont un exemple. En raison de la difficulté d'accès des turbines en haute mer et de la taille des multiplicateurs, la maintenance est associée à des coûts élevés. La prédiction de la durée de vie restante dans le cadre de la surveillance conditionnelle offre aux ingénieurs la possibilité de continuer à faire fonctionner l'éolienne jusqu'à une date de maintenance prévisible et économique.

En outre, les boîtes d'engrenages des cimenteries, des pompes hydrauliques ou des laminoirs offrent également un potentiel pour l'application de la maintenance conditionnelle. La maintenance de ces boîtes de vitesse est généralement effectuée de manière préventive. Dans ce processus, les pièces usées sont remplacées à intervalles réguliers, quel que soit leur état. De cette manière, la sécurité de fonctionnement est garantie à tout moment. À ce stade, la maintenance conditionnelle offre la possibilité d'identifier les composants défectueux et de planifier les temps d'arrêt pour la maintenance de manière durable. En conséquence, les interruptions de production peuvent être réduites et le budget des pièces de rechange peut être organisé de manière plus économique.

Les exemples cités montrent clairement que, dans de nombreuses installations industrielles, les réducteurs doivent répondre à des attentes élevées en matière de fiabilité opérationnelle. La surveillance de l'état avec estimation de la durée de vie restante offre aux ingénieurs une sécurité de fonctionnement et des économies potentielles dans la maintenance des composants endommagés des boîtes de vitesses.

À propos de SONOTEC

SONOTEC est l'un des principaux spécialistes mondiaux en matière de produits et de solutions dans le domaine des techniques de mesure de précision. Avec plus de 200 employés, l'entreprise technologique développe et fabrique une technologie de mesure par ultrasons innovante à son siège de Halle (Saale). Le portefeuille de produits à succès mondial comprend des transducteurs et des capteurs à ultrasons personnalisés, ainsi que des équipements de test et des solutions de technologie de mesure pour un large éventail de secteurs et d'industries.

À propos de l'Institut des éléments mécaniques de l'université de Stuttgart

L'Institut des éléments mécaniques (IMA) de l'Université de Stuttgart mène des recherches avec environ 40 employés dans les domaines de la technologie d'étanchéité, de l'ingénierie de fiabilité et de la technologie d'entraînement. Le département d'ingénierie de la fiabilité est dirigé par le Dr. Martin Dazer depuis 2018. La recherche se concentre sur l'analyse statistique des données, la planification des tests de fiabilité, les tests de fiabilité, le pronostic de durée de vie, la méthodologie des tests, la modélisation de la fiabilité du système des composants réparables et non réparables, et la gestion des pronostics et de la santé. Dans le contexte de la recherche fondamentale, des mécanismes de défaillance précédemment inconnus ou non compris en mécanique, en électronique et en mécatronique sont étudiés, décrits à l'aide de modèles empiriques et transférés dans des modèles fonctionnels et des mécanismes de défaillance basés sur la physique. Dans le domaine de la recherche et des services orientés vers les applications, les partenaires industriels bénéficient d'analyses de fiabilité holistiques et de solutions de sauvegarde efficaces.