Réalisation · Géoscience & étude du sous-sol
Prélever un échantillon intact : carotteuse de laboratoire asservie et automatisée
Pour un centre de R&D en science des matériaux, IRIAN Mecatronics a conçu et fabriqué une carotteuse de laboratoire sur mesure. L'équipement automatise le prélèvement d'échantillons en asservissant l'effort de coupe pour garantir leur intégrité physique et structurale, condition essentielle à la validité des analyses.
En bref
- Client
- Un centre de R&D en science des matériaux
- Domaine
- Science des matériaux
- Technique
- Prélèvement d'échantillons (carottage)
01 — La question de recherche
Comment prélever un échantillon par carottage sans altérer ses propriétés ?
Prélever un échantillon au cœur d'un matériau solide est une étape fondamentale pour de nombreuses analyses, en recherche comme en contrôle qualité. L'enjeu est de garantir que l'échantillon prélevé soit parfaitement représentatif du matériau d'origine. Or, l'opération de coupe, par nature, induit des contraintes mécaniques et thermiques qui peuvent altérer ses propriétés : micro-fissures, contraintes résiduelles, modification de la structure cristalline. La validité de toute l'analyse en aval dépend donc de la capacité à maîtriser le prélèvement. Notre client, un centre de R&D, devait pouvoir prélever des carottes dans une grande variété de matériaux, souvent fragiles ou hétérogènes. Les équipements de carottage standards, conçus avec des paramètres de coupe fixes, provoquaient des endommagements qui rendaient les échantillons inexploitables.
Réaliser une opération de coupe, par nature destructive, tout en préservant l'intégrité physique et structurale de l'échantillon prélevé.
02 — Notre démarche
Une conception guidée par l'intégrité de l'échantillon
Asservir la coupe pour préserver la structure du matériau
La difficulté était de couper sans induire de contraintes qui fausseraient les analyses. Plutôt que de fixer des paramètres en boucle ouverte, nous avons asservi la vitesse d'avance et de rotation à l'effort mesuré en temps réel. La machine s'adapte ainsi à la résistance du matériau, minimisant les contraintes et garantissant un échantillon intact.
Automatiser le cycle pour garantir la répétabilité
Pour que les résultats soient statistiquement comparables, chaque prélèvement doit être identique. Nous avons développé un cycle entièrement automatisé et programmable. L'opérateur définit une recette, et l'automate exécute le processus et enregistre tous les paramètres, assurant une répétabilité et une traçabilité rigoureuses, impossibles en opération manuelle.
Concevoir un système polyvalent pour divers matériaux
Un centre de R&D traite des matériaux et des géométries variés. Une machine hyper-spécialisée aurait été un mauvais investissement. Nous avons donc conçu des interfaces de bridage et un système de commande flexibles, permettant d'adapter rapidement l'équipement à de nouveaux échantillons et matériaux, comme nous le faisons sur nos bancs d'essais géotechniques.
04 — Autres applications
Votre projet ressemble à celui-ci ?
Génie civil, auscultation d'ouvrages
La contrainte est de prélever une carotte de béton ou de roche sans créer de micro-fissuration qui affaiblirait la structure. Le principe d'asservissement de la coupe à l'effort pour s'adapter à la dureté du matériau resterait le même.
Agroalimentaire, contrôle qualité
Il s'agit de prélever un échantillon (fromage, fruit) sans l'écraser ni altérer sa texture. Le contrôle fin de la vitesse et de l'effort de coupe, ainsi que l'automatisation pour la répétabilité, sont directement transposables.
Biomédical, recherche sur les tissus durs
Pour une biopsie d'os ou d'implant, l'absence d'altération thermique ou mécanique est critique. La très haute précision du guidage et le contrôle des paramètres de coupe de notre approche sont des principes qui resteraient identiques, appliqués à une échelle miniaturisée.
Un ingénieur de notre bureau d’études vous répond dans les meilleurs délais.