Les ingénieurs d’application de MTS présentent les avantages uniques que l’actionnement électrique apporte aux applications d’essais à faible force.
Q : Quels sont les défis à relever lors de l’utilisation de l’actionnement électrique pour les essais ?
R : Le principal défi de l’actionnement électrique est le contrôle. Ce n’est pas une nouvelle technologie, mais il a fallu un certain temps pour que les systèmes d’essais à commande électrique soient capables de gérer les exigences de force et de mouvement précis des essais de matériaux. Le contrôle précis dépend du contrôleur et du logiciel. Plus ces composants sont performants, mieux vous pourrez contrôler les paramètres et meilleures seront les données.
Q : Quelles sont les applications d’essais de matériaux les mieux adaptées à l’actionnement électrique ?
R :Les systèmes d’essais à commande électrique sont particulièrement adaptés aux essais de matériaux biomédicaux, de microélectronique et d’éprouvettes à petite échelle. Ces systèmes sont optimisés pour les essais à faible force et à haute fréquence, avec une grande fidélité, ce qui est exactement ce dont ces applications ont besoin.
Q : Quels sont les avantages de l’actionnement électrique par rapport à l’actionnement servohydraulique ?
R : L’un des plus importants est le fait qu’il n’y a pas d’huile. Il n’y a pas la moindre huile à éliminer ou à recycler. Dans les essais biomédicaux par exemple, une fuite d’huile pourrait contaminer l’éprouvette, le bain de solution saline ou la solution bovine. Désormais, vous pouvez totalement éviter ces problèmes. L’actionnement électrique est également très silencieux et propre. Avec les systèmes d’essais MTS Acumen®, il n’y a pas de tuyaux, de conduites rigides ou de pompes hydrauliques et les câbles sont tous intégrés dans le bâti de charge. Ces aspects plus esthétiques sont importants, car le laboratoire d’essais est souvent une pièce maîtresse pour les chirurgiens en visite, qui ont tendance à apprécier un environnement épuré.
Dans le domaine de la microélectronique, la plupart des essais sont effectués dans des salles blanches, si bien qu’un système d’essais à commande électrique plus simple et prêt à l’emploi est non seulement plus facile à configurer et à entretenir, mais il élimine également les contaminants potentiels, tels que les vapeurs d’huile et les résidus. Ces systèmes permettent également d’éviter les coûts et les tracas liés à l’infrastructure des installations spéciales, telles que des refroidisseurs ou des solutions pour l’entretien et l’élimination de l’huile.
Q : Les systèmes d’essais Acumen améliorent-ils le contrôle d’une autre manière ?
R : Oui, ces systèmes peuvent facilement gérer des fréquences allant jusqu’à 100 Hz. Le contrôleur du système d’essais est le même que celui que nous utilisons avec nos systèmes d’essais servohydrauliques, il sera donc familier à ceux qui utilisent déjà les systèmes d’essais MTS. Etant donné que nous utilisons les mêmes méthodes de contrôle PID (proportionnel, intégral, dérivé), tous les algorithmes de contrôle des essais de matériaux déjà développés et éprouvés sont disponibles. L’actionnement électrique diffère grandement en ce sens que les nuances spécifiques au débit, comme le dimensionnement des servovalves, des collecteurs et des pompes, ne posent plus de problème. Il n’est plus nécessaire de tenir compte des considérations hydromécaniques, il suffit de contrôler le courant pour disposer de toutes les capacités du système à commande électrique.
Q : Comment l’autoréglage affecte-t-il le processus ?
R : L’autoréglage est un autre moyen d’améliorer la précision des résultats des essais. Les essais de matériaux et biomédicaux doivent atteindre systématiquement des pics et des creux pour générer des données fiables sur la fatigue. La fonction d’autoréglage des systèmes d’essais Acumen comprend trois paramètres (masse, rigidité et amortissement) pour garantir le meilleur contrôle possible et obtenir la réponse la plus précise de l’éprouvette. Cette méthode d’autoréglage brevetée par MTS examine l’ensemble de la ligne de chargement en tenant compte des trois paramètres. En pratique, l’ingénieur d’essais n’a pas besoin de connaître la rigidité de l’éprouvette pour régler correctement le système. Et lorsqu’il est associé à un contrôle de déplacement stable comme état d’origine par défaut, vous pouvez rapidement récupérer et redémarrer l’essai après toute interruption. Bien entendu, vous pouvez toujours régler le système manuellement si vous préférez.
Q : Pouvez-vous donner un exemple du fonctionnement de ces fonctionnalités dans une application réelle ?
R : Un contrôle précis est important lorsque l’éprouvette a une rigidité variable de par sa conception ou est intrinsèquement viscoélastique par nature, comme les polymères, les élastomères et les tissus biologiques. Prenons l’exemple de l’essai d’un implant prothétique dont la vessie intérieure en caoutchouc est protégée par une butée rigide. Lors de la première compression, l’éprouvette est molle et souple. Ensuite, lorsque vous frappez la butée, elle devient très rigide. La rigidité change considérablement tout au long de l’essai, si bien qu’il est difficile d’évaluer si la vessie a été fabriquée correctement. Un contrôle précis permet de concevoir un profil d’essai qui reproduit les performances réelles, afin que vous puissiez produire des données d’essai plus réalistes.
De même, un contrôle précis est nécessaire lorsque vous effectuez des balayages de fréquence à 100 Hz ou des balayages de température du froid extrême au chaud dans les applications de caractérisation dynamique. Pendant ces types d’essais, la rigidité de l’éprouvette peut changer de 1 à 2 ordres de grandeur. La précision est donc nécessaire pour obtenir des données de qualité.
