Comment les essais de certification se retrouvent modifiés par la vague de l’IoT et des objets connectés ?

Depuis des années la vague de l’Internet of Things (IoT) est censée venir bouleverser nos quotidiens grâce à des objets capables de communiquer et d’envoyer des données sur leur environnement ou sur le statut de leur(s) composant(s). Cette révolution annoncée résulte principalement de deux facteurs. D’une part le développement des réseaux de télécommunication modernes qui permet à l’objet de communiquer pour échanger des données. Et d’autre part la baisse des prix des composants électroniques comme les capteurs. Une baisse synonyme de réduction des coûts pour les fabricants, lesquels réfléchissent de plus en plus à adapter leurs stratégies pour ajouter des versions connectées à leurs gammes de produits. Chose somme toute assez logique tant les opportunités offertes par l’IoT semblent être importantes.

Aujourd’hui, il existe une multitude d’objets connectés et ce dans tous les secteurs même s’il est vrai que celui de la domotique semble, comme attendu, s’être positionné comme étant le secteur qui profitera le plus de cette révolution. Du moins à court et moyen termes. Néanmoins, les produits les plus sensibles, du point de vue fonctionnel, ne semblaient jusqu’alors pas céder aux sirènes de l’IoT, ou si peu. Aujourd’hui tout cela est sur le point de changer puisque les premières certifications de serrure connectée sont en cours (en France). Si la commercialisation de tels produits peut paraître superflue de prime abord, la vérité est bien différente. Les grands acteurs de la distribution l’ont bien compris et s’y intéressent. Pourquoi ? Pour donner les moyens à leurs livreurs de déposer des colis directement chez leurs clients sans que ces derniers ne soient nécessairement chez eux. Tout cela grâce à des serrures plus intelligentes qui offriraient davantage de praticité à leurs utilisateurs et qui prendraient ainsi le dessus sur les serrures classiques. Bien que l’on soit encore loin d’une telle utilisation, les premières serrures connectées commencent petit à petit à être commercialisées. L’occasion idéale donc de voir quels sont les essais à réaliser pour certifier un objet connecté avec une fonction aussi sensible que ne l’est celle d’une serrure connectée.

Des serrures plus complexes qui nécessitent une vigilance accrue

La mise sur le marché d’une serrure nécessite toujours une surveillance accrue de tous ses composants en amont. Il en va de même pour les serrures connectées. En effet, comme ces dernières sont des objets spécifiques avec des problématiques et des points de surveillance qui le sont tout autant, les essais de certification sont plus nombreux, plus complexes et donc plus contraignants pour les fabricants que ne peuvent l’être les essais réalisés sur des serrures dites « classiques ». Néanmoins, certains essais ne diffèrent pas. C’est le cas par exemple des tests mécaniques qui sont quasi identiques pour toutes les serrures, qu’elles soient connectées ou pas. [Le détail de ces essais est retranscrit dans (la base classique des produits de construction et du bâtiment) la norme NF EN 12209]. Le programme de cette norme ? Tests de résistance mécanique et essais d’endurance à foison. Cependant, les répétitions des chocs et des cycles d’utilisation peuvent avoir de multiples incidences dont il s’avère judicieux de se prémunir. Les composants électroniques (cartes, capteurs, autres composants) peuvent en effet souffrir de ces chocs à répétition. Tout comme l’étanchéité du boitier qui peut être dégradée jusqu’à ne plus préserver l’électronique de son environnement. C’est pourquoi l’AFNOR, via la norme NF EN 14846, demande aux fabricants de serrures connectées, en plus des tests mécaniques habituels, des tests électroniques et environnementaux spécifiques.

Si une partie des tests sur l’électronique reste réservée aux professionnels et aux instances de régularisation du domaine – ils doivent veiller à ce que ces produits de l’Iot soient protégés face aux risques de piratage notamment -, les tests environnementaux doivent quant à eux être réalisés par des laboratoires d’essais accrédités. Les mêmes que ceux qui réalisent les essais de certification sur les serrures classiques. Ces laboratoires sont donc chargés de mettre à l’épreuve les serrures connectées et de transmettre les résultats aux organismes responsables de la mise sur le marché des produits. Le moins que l’on puisse dire c’est que la mise à l’épreuve est à la fois complexe et riche. En effet, les serrures connectées du marché ont au préalable subi des tests de résistance à la corrosion, de résistance à la température (au froid et à la chaleur sèche) et à l’humidité. On parle là de tests réalisés par exemple au cœur de brouillards salins dans des conditions atmosphériques particulières ou à des températures qui oscillent entre +40°C et +50°C ou encore avec une humidité dont le taux dépasse les 95%. Chacun de ces tests dure 2h et précède une nouvelle session de tests d’endurance.

Tous ces tests servent à vérifier que l’étanchéité du boitier électronique reste intacte et que les performances mécaniques de la serrure connectée (et de ses composants) ne se détériorent pas quel que soit l’endroit où sera installé le produit. Les fabricants et les organismes de certification ont conscience de la sensibilité de ces produits. Avec tous ces tests, ils se prémunissent de sorte à éviter qu’une serrure connectée ne reste en permanence déverrouillée du fait des conditions climatiques auxquelles elle est exposée.

chambre anechoïque essais certification serrure connectee

Des essais spécifiques pour les produits issus de l’IoT

Le parcours vers la commercialisation est loin d’être terminé pour la serrure connectée puis qu’après avoir subi les essais mécaniques et environnementaux elle doit encore être soumise à des séries d’essais propres aux produits issus de l’IoT. Des essais qui permettent de vérifier les performances du produit, notamment sur ces principaux points de vulnérabilité. Dans le cas d’une serrure connectée, la sécurité du système face aux perturbations électrique est l’un des points à surveiller. C’est pourquoi lors des essais, elle sont soumises à des chutes de tension et à des courtes coupures de courant. Leur fonctionnement et le statut des composants sont alors étudiés. Malgré toutes ces perturbations, le mécanisme de verrouillage et ses éléments opérationnels doivent conserver leur état. Voilà pour la protection face aux chutes de tension. Cela dit les essais ne sont pas pour autant terminés. Les aptitudes de la serrure connectée face aux effets de coupures de câbles et de manipulation de fils doivent encore être vérifiées. Rien de tel pour cela que de sectionner et de court-circuiter l’ensemble des fils de la serrure connectée. C’est ce que font les laboratoires d’essais lorsqu’ils sabotent littéralement la serrure connectée pour simuler le comportement de personnes malintentionnées ou le vandalisme. C’est le prix à payer pour avoir la garantie que la serrure connectée sera capable de sécuriser un bâtiment.

Après cela, les serrures connectées sont placées dans des lieux qui a priori n’ont rien à voir avec une démarche de certification. Des lieux insolites dans lesquels la serrure subit des tests particuliers qui pour le coup sont totalement spécifiques aux objets connectés. On parle là de tests de résistance aux perturbations électromagnétiques et électrostatiques réalisés dans des chambres anéchoïques similaires à celle ci-dessus. La particularité de ces lieux est qu’ils offrent la possibilité de réaliser une multitude de tests sans être pollués par des ondes sonores ou électromagnétiques qui proviendraient de l’extérieur. Les échos y sont en effet absorbés par le revêtement isolant fixé aux murs ce qui empêche toute perturbation des mesures. Dans ces chambres les serrures connectées sont soumises à toutes les fréquences du quotidien (radio, TV, réseaux mobiles …). Les résultats de ces essais doivent être unanimes : aucune onde ne doit venir perturber le fonctionnement du produit. Si les résultats sont conformes, les essais de certification sont terminés et le produit reçoit les autorisations nécessaires à son marquage CE, et donc à sa commercialisation sur le marché européen.

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Une start-up veut faire voler tout ce qui flotte

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La fabrication additive métallique : entre mythe et réalité

Les spécificités des procédés de fabrication additive métallique

La fabrication additive métallique regroupe un ensemble de procédés de fabrication qui viennent élargir le champ des possibles en matière de production de pièces métalliques complexes. De par son principe, l’impression 3D métal est différente des autres procédés traditionnels. En effet et comme son nom l’indique, la caractéristique principale de la fabrication additive métallique réside dans le fait que l’on vient ajouter de la matière uniquement là où elle est nécessaire. C’est donc l’opposition parfaite aux procédés dit soustractifs, lesquels obligent à partir d’un trop-plein de matière pour ensuite venir travailler par enlèvement. Avec ces procédés de fabrication, l’impression des pièces métalliques est effectuée à plat et de manière itérative par une imprimante 3D. Couche après couche, la machine va donc donner forme à la pièce. Cette façon d’opérer est le facteur clé qui rend possible la fabrication de pièces d’une grande complexité géométrique.

Ces nouvelles possibilités offertes en matière de fabrication de pièce très complexes séduisent beaucoup d’industriels. Si bien qu’à l’heure actuelle, bon nombre d’entre eux reconnaissent réfléchir à l’intégration de la fabrication additive métallique pour développer leur entreprise. Parmi ceux qui l’utilisent déjà, les industriels des secteurs de l’Aéronautique, de l’Aérospatiale, de la Défense ou encore le secteur médical arrivent en tête devant ceux de l’Automobile (compétition & Luxe).

Ce succès s’explique par le fait que l’impression 3D métal permet de répondre à toutes sortes de problématiques sectorielles. En effet, les premiers peuvent l’intégrer en ayant pour objectif de produire des pièces complexes, robustes et légères, donc avionnables. Les entreprises du monde médical quant à elles utilisent la fabrication additive (métallique, céramique ou polymère) pour fabriquer des prothèses personnalisées dont la structure facilitera la reconstruction des os autour d’elle.

 

L'aérospatiale utilise la fabrication additive métallique

La Défense militaire utilise la fabrication additive métallique

L'aéronautique utilise la fabrication additive métallique

L'Automobile utilise l'impression 3D métal

Le monde médical utilise la fabrication additive

Le secteur ferroviaire utilise l'impression 3D métal

Malgré tout ce qui peut être dit sur ce procédé, la fabrication additive métallique n’est pas une solution miracle mais elle offre des possibilités différentes des autres procédés tout en apportant avec elle des spécificités qu’il est important de connaître (règles de conception spécifiques …)

Les principaux procédés d’impression 3D métal

La fusion laser sur lit de poudre (SLM)

Aussi connue sous nom anglais Selective Laser Melting, la fusion laser sélective sur lit de poudre est la spécialité du Cetim-Certec. Ce procédé est utilisé à des fins de prototypage rapide et de fabrication directe de pièces complexe en petites séries. Le tout dans des délais courts et avec peu ou
pas d’outillage.

La fusion laser sélective sur lit de poudre induit des étapes de post-traitements, de reprise et de finition. Dans certains cas, l’impression des pièces obligent à prévoir des supports de fabrication dès l’étape de conception. En effet, les capacités autoportantes des poudres métalliques peuvent ne pas suffire.

Les épaisseurs de couches sont comprises entre 20µm et 100µm. 

 

En savoir plus sur la SLM 

fabrication-additive-metallique-par-fusion-laser-selective-sur-lit-de-poudre

La fusion sur lit de poudre par faisceau d’électrons (EBM)

La fusion sur lit de poudre par faisceau d’électrons est un procédé similaire à la SLM. En effet, le principe est très similaire, seul la source d’énergie diffère. Avec l’Electron Beam Melting, la fusion des particules de poudres métalliques est effectuée par un faisceau d’électrons et non plus par un laser.

Bien sûr cette fusion par faisceau d’électrons induit des caractéristiques métallurgiques particulières sur les pièces fabriquées. Les spécificités de ce procédé de fabrication additive métallique sont nombreuses.

L’impression de la pièce doit par exemple être réalisée sous vide et des températures de fabrication de l’ordre de 700°C peuvent être utilisées. De telles températures ont pour effet de réduire les contraintes résiduelles au sein des pièces.

Les procédés de projection de poudre

Avec ces procédés, les particules de poudres métalliques sont directement projetées depuis la tête d’impression dans la source d’énergie (laser ou faisceau d’électrons).

Ces procédés de fabrication additive métallique sont utilisés par les industriels pour fabriquer des ébauches de pièces (souvent onéreuse) avec des sur-épaisseurs légèrement supérieures aux dimensions finales de l’objet à produire. Cette ébauche sera ensuite envoyée en usinage pour être reprise.

En opérant de la sorte, les industriels réduisent les pertes de matière sous forme de copeaux. La réparation de composants (rechargement) et l’ajout de fonctions sur des pièces sont également possibles.

La largeur du dépôt de matériau est comprise entre 0,1 et 0,4 mm.

Comment réussir l’intégration de la fabrication additive métallique ?

L’intégration d’un nouveau procédé de fabrication est toujours une étape complexe et importante pour le développement d’une entreprise. L’intégration de la fabrication additive métallique ne fait pas exception. En effet, les industriels qui songent à son intégration doivent en avoir une vision globale pour évaluer la pertinence de l’opération selon des critères technologiques & économiques.

Pour réussir cette intégration, il est important de bien mesurer les bénéfices & les contraintes apportés par l’impression 3D métal. De cette façon les industriels sauront s’ils sont capables de maîtriser les principales problématiques du procédé, à savoir :

  • L’offre matériau réduite
  • L’approvisionnement des poudres de matériaux
  • Les règles spécifiques de conception et les supports de fabrication
  • La phase d’impression
  • Les post-traitements et la finition
  • Le contrôle des pièces imprimées

Le lancement d’un projet de test est une solution intéressante pour juger de la faisabilité et de la pertinence d’une intégration de la fabrication additive métallique. Il permet aux industriels de tester et d’évaluer le procédé avant de réaliser leurs propres investissements.

Parmi les autres avantages de ce type de projets, leurs capacités à former rapidement les équipes qui seront amenées à gérer le procédé ou à travailler avec des sous-traitants.

Devenez un expert de la fabrication additive

accompagnement impression 3d métal

Découvrez notre savoir-faire en matière de fabrication additive et profitez d’un accompagnement global & personnalisé.

Le programme SUPCHAD vous est quant à lui accessible, il vous permettra de tester le procédé et de réaliser vos propres travaux de R&D.

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Une nouvelle méthode pour déterminer les efforts mécaniques

Comment déterminer simplement les efforts dans un système mécanique sans méthode statique ni graphique ? Notre bureau d’études propose une approche formalisée très performante qui intègre le calcul mécanique par les déplacements (MCMD).

 

Une nouvelle méthode de calcul créée pour faciliter le travail des concepteurs

De nombreux concepteurs en bureau d’études éprouvent des difficultés à déterminer des efforts dans des mécanismes. Ils utilisent la statique ou la méthode graphique apprise durant leurs études. Mais ni l’une ni l’autre n’est intuitive et le risque d’erreur peut être important.

Fort de ce constat, nous avons développé une méthode de calcul mécanique par les déplacements. Facile à mettre en oeuvre, simple, intuitive, économique et plus fiable que les méthodes graphiques, analytiques ou trigonométriques, la MCMD est une approche énergétique fondée sur le calcul des déplacements. Ceux-ci seront déterminés à l’aide d’un outil d’esquisses paramétriques issues d’un logiciel de CAO.

La maîtrise d’un outil d’esquisse 2D et un simple produit en croix

La méthode de calculs mécaniques par les déplacements peut aussi bien s’appliquer à des mécanismes simples que complexes. Elle est basée sur les travaux ou puissances virtuels. Pour l’appliquer, il suffit de savoir faire un produit en croix et de maîtriser un outil d’esquisses 2D intégré au logiciel de CAO utilisé en bureau d’études (Catia, Solid Works…).

nouvelle méthode de calcul mécanique

Une méthode de Calcul Mécanique avantageuse

Chaque concepteur peut déterminer ainsi les efforts sans devoir recourir à des logiciels spécialisés. Les calculs pourront être faits avec un logiciel de CAO par une modélisation simple en filaire (réalisée dans l’outil d’esquisse). Grâce à la méthode de calculs mécaniques par les déplacements, les efforts peuvent être déterminés facilement aussi bien sur un solide isolé en équilibre que dans un système articulé en équilibre en imposant judicieusement de petits déplacements. Quelle que soit la complexité du système, la simplicité de détermination demeure la même.

La MCMD permet, en outre, d’intuiter les grandeurs d’efforts, de vérifier un calcul statique, de faire des esquisses fonctionnelles et d’utiliser des modèles squelettes dès le début de la conception. Le bureau d’études du Cetim-Certec utilise la MCMD en interne pour réaliser ses différents projets : calculs d’efforts dans les vérins, réactions aux pivots, calcul de compensation par des ressorts, calculs d’effort dans des courroies.

Formez-vous à cette méthode de calcul

 

Apprenez à déterminer les efforts dans un système mécanique sans méthodes statique ni graphique grâce à notre formation sur la méthode de calcul mécanique par les déplacements.

Cette méthode simple et fiable vous évitera les erreurs courantes en statique et simplifiera votre quotidien de concepteur (résistance des matériaux, pré-dimensionnement, calculs éléments finis, etc.)

 

Découvrir le programme détaillé

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