EXEMPLE D'APPLICATION Les outils de test et de mesure de FLIR aident les étudiants à se préparer pour le concours SpaceX
Voici un défi : construisez votre propre prototype de capsule Hyperloop et testez-le au siège SpaceX d’Elon Musk en Californie. Qui a dit que l’ingénierie était ennuyeuse ? Les étudiants en ingénierie de l’université d’Edinburgh qui ont accepté de participer au passionnant concours de la capsule Hyperloop de SpaceX ont utilisé l’imagerie thermique et les technologies de mesure de FLIR pour vérifier que leur prototype était prêt pour ce concours.
Voyager de ville en ville à plus de 1100 km/h dans une capsule souterraine sous vide peut nous sembler futuriste. Il n’en est rien pour l’entrepreneur Elon Musk. Le PDG visionnaire de Tesla et de SpaceX envisage cela comme la prochaine étape des technologies de transport en commun. L’Hyperloop est un concept de capsule élaboré par Musk, capable de propulser par électricité et de voyager en toute autonomie dans un tube presque sous vide. Les capsules seront capables d’atteindre des vitesses comparables à celles d’aéronefs, ce qui permettra de réduire de 50 minutes le temps de parcours entre Edinburgh et Londres notamment.
Un concours annuel attire de nombreuses équipes d’ingénierie du monde entier au siège de SpaceX en Californie. SpaceX y met au défi les équipes de développer leur propre prototype de capsule Hyperloop et de le tester dans un tube sous vide de 1,6 km.
ÉQUIPE HYPERLOOP
L’une des équipes d’ingénierie ayant rejoint le concours 2018 est l’HYPED, une association d’étudiants de l’université d’Edinburgh. L’équipe composée de plus de 100 membres se consacre à la fois aux aspects techniques et commerciaux du développement de l’Hyperloop. Leurs conceptions ont déjà été saluées lors de deux concours internationaux.
Lors du concours 2018, l’équipe HYPED souhaitait repousser les limites technologiques de l’Hyperloop grâce à un nouveau prototype doté d’une fonction de lévitation magnétique, de roues électrodynamiques (Halbach) pour la propulsion et de freins à grande vitesse, de freins pneumatiques d’urgence et d’une coque pressurisée en carbone composite.
GESTION EFFICACE DE L’ALIMENTATION
« En tant qu’association d’étudiants, nos budgets et nos moyens d’intervention sont relativement limités », déclare Daniel Toth, responsable de l’alimentation à l’HYPED. « Les installations SpaceX nous donnent pour la première fois la possibilité de tester notre prototype à grande échelle. Il est donc très important que nous puissions soigneusement tester chaque composant bien à l’avance, en commençant par des configurations de test réduite avant de monter graduellement en puissance. »
Pince de mesure FLIR CM275 avec technologie IGM
Caméra thermique portable FLIR E4
M. Toth dirige le groupe en charge de la gestion de l’alimentation (blocs-piles et composants électroniques associés), un domaine de compétences où les composants commencent par surchauffer avant de tomber en panne. Hormis un important travail de simulation, l’équipe HYPED réalise également des essais destructifs sur les composants afin de découvrir les limites de performance de leurs conceptions.
Grâce à la mesure guidée par infrarouge, la CM275 fournit un moyen fiable d’identifier les points chauds et les circuits en surcharge.
« Avec les composants électriques et les blocs piles, une accumulation de chaleur est généralement le signe avant-coureur d’un dysfonctionnement. Il est donc tout à fait logique que les caméras thermiques fassent partie de notre boîte à outils », explique M. Toth. « L’imagerie thermique est une technologie idéale pour repérer les points de faiblesse dans la conception et elle nous permet de voir où nous pouvons apporter des améliorations. Les composants électroniques se comporteront également différemment sous vide, et ce à cause de l’absence de refroidissement par air. Il est donc important de tester ces conditions de manière très rigoureuse ».
Les caméras thermiques offrent à l’équipe HYPED un moyen plus sûr et sans contact d’inspecter les blocs-piles et les composants électroniques.
Daniel Toth : « La pince ampèremétrique FLIR CM275 est un outil formidable pour effectuer des diagnostics rapides, tandis que la caméra thermique FLIR E4 était plus pratique pour effectuer des inspections plus longues et plus complètes ».
CAMÉRAS THERMIQUES ET PINCES AMPÈREMÉTRIQUES
L’équipe HYPED utilise une caméra thermique FLIR E4 et une pince ampèremétrique FLIR CM275 avec imagerie thermique. « Nous avons constaté que la pince ampèremétrique FLIR CM275 est formidable pour effectuer des analyses et des diagnostics rapides, tandis que la caméra thermique FLIR E4 est plus pratique pour réaliser des inspections plus longues et plus complètes qui nécessitent plus de personnes », déclare M. Toth.
La FLIR CM275 doit ses performances au fait qu’elle associe deux modes de fonctionnement parfaitement compatibles. Grâce à la mesure guidée par infrarouge (IGMTM), la CM275 fournit un moyen fiable d’identifier les points chauds et les circuits en surcharge à distance de sécurité. Grâce à la vaste palette de fonctions et aux relevés de température précis des pinces ampèremétriques, les utilisateurs peuvent valider leurs constatations.
« Même en mode d’imagerie thermique, vous pouvez continuer à utiliser les relevés de mesure, il est donc très utile de disposer des deux dans un même appareil, », déclare M. Toth. « Pour moi, la fiabilité est bien supérieure lorsqu’il est possible de croiser les résultats selon différents modes de fonctionnement. »
ÉVITER LES RISQUES POUR LA SÉCURITÉ
Travailler avec des batteries comporte toujours des risques. Les batteries contiennent des liquides toxiques et le fait de les charger avec des courants élevés entraîne leur surchauffe. En particulier, l’enveloppe plastique des câbles connectés à l’interface peut fondre ou prendre feu. Dans le pire des cas, les batteries fuiront. Sous pression, elles pourront soudainement libérer des liquides et des gaz dangereux.
Avec les outils classiques comme les thermistances ou les thermocouples, l’utilisateur a besoin de prendre des mesures par contact entre l’outil et l’objet à examiner. Les caméras thermiques offrent
à l’équipe HYPED un moyen d’inspecter les blocs-piles et les produits électroniques à une distance sûre, sans aucun contact.
DIVERSITÉ DES APPLICATIONS
M. Toth possède également une caméra thermique FLIR ONE® pour les smartphones, un outil dont il estime qu’il lui a vraiment appris à apprécier les performances de l’imagerie thermique. « Je travaille avec les composants électroniques depuis un certain temps déjà et l’imagerie thermique a toujours été utile pour les inspections électroniques. C’est pourquoi je souhaite élargir l’utilisation des outils FLIR à un plus grand nombre d’applications. »
Tester le système de propulsion et l’unité de commande moteur du prototype figure sur la liste des choses à faire de l’équipe HYPED. L’équipe doit refroidir efficacement tous ces systèmes. Selon M. Toth, il s’agit d’une mission où l’imagerie thermique devrait démontrer toute son efficacité.
« Concevoir un prototype dans le cadre d’un concours s’étalant sur un an peut parfois être stressant, mais heureusement, des outils tels que les caméras thermiques et les pinces ampèremétriques nous aident à tenir les délais et à réaliser des mesures fiables. »
L’imagerie thermique est une technologie idéale pour repérer les points de faiblesse dans la conception des composants électroniques ou des blocs piles.
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