Le système qu'ils ont mis au point permet de mesurer la température des opérations d'usinage ou de découpe dans des zones inaccessibles aux techniques conventionnelles. Les caméras thermographiques infrarouges sont inutilisables dans ces environnements, faute de visibilité directe avec le point de coupe de l'outil. De même, l'utilisation de thermocouples ou d'autres capteurs est impossible en raison de leur détérioration et de la difficulté à trouver un emplacement accessible. Les chercheurs ont surmonté cet obstacle grâce à un pyromètre à fibre optique (un pyromètre est un instrument capable de mesurer la température sans contact avec l'objet).
La fibre optique est un support de transmission qui envoie des impulsions lumineuses pour représenter les données. Grâce à sa petite taille (62,5 microns), elle permet d'accéder à des zones très réduites. « Pour vous donner une idée, le diamètre moyen d'un cheveu est d'environ 100 microns », expliquent les chercheurs. Ils ont utilisé une fibre de communication classique, comme celles utilisées pour la transmission de signaux à haut débit dans les réseaux de données.
Le pyromètre détermine la température d'un objet en fonction de la quantité de rayonnement qu'il émet : plus le rayonnement est important, plus la température est élevée. Ce système mesure le rayonnement dans deux couleurs différentes et calcule la température à partir du rapport des deux signaux. « Il est calibré pour pouvoir mesurer à partir de 300 degrés et jusqu'à 1 000 degrés, car la fibre, en silice, résiste à de très hautes températures », explique Carmen Vázquez, professeure au département de technologie électronique de l'UC3M et coordinatrice du projet.
L'acquisition de données sur les variations de température pendant la coupe permet d'analyser l'usure des outils. Par conséquent, « il est possible d'optimiser la durée de vie des outils et d'améliorer la productivité », explique Carmen. De même, il est crucial de garantir l'intégrité de surface du matériau usiné ; dans la plupart des cas, la température est un indicateur des dommages causés par l'usinage.
Ce système est applicable dans les environnements où des machines-outils sont utilisées pour la fabrication de pièces. Il est pertinent, par exemple, dans le secteur aérospatial. Lors de l'usinage de pièces pour les composants de moteurs, il est très important « d'éviter les températures excessives pendant l'usinage, qui peuvent entraîner des contraintes résiduelles excessives ou des changements de phase liés à une moindre résistance à la fatigue », prévenant ainsi d'éventuels problèmes en vol. Carmen Vázquez affirme que « le prototype pourrait déjà être mis en œuvre sur le terrain et fonctionner sur différentes machines du secteur ».
Outre Carmen Vázquez, les chercheurs du projet sont Alberto Tapetado, doctorant à l'UC3M ; Henar Miguélez, professeur au département de génie mécanique ; et José Díaz Álvarez, professeur au département de génie aérospatial. et Ernesto García, tous deux de l'UC3M. Ces recherches ont été menées dans le cadre d'un projet du Plan national financé par le ministère de l'Économie et de la Compétitivité et du programme de recherche SINFOTON-CM financé par la Communauté de Madrid. Elles ont été réalisées par le groupe « Affichage et applications photoniques » du département de technologie électronique, en collaboration avec le groupe « Technologies de fabrication et conception de composants mécaniques et biomécaniques » du département de génie mécanique.
