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Le Contrôle Non-Destructif (CND) en vue de l’inspection de composants composites est un élément critique dans la chaine de valeur en aérospatial. Les méthodes se basant sur une inspection par ultrason (UT) sont, depuis des décennies, les méthodes les plus couramment déployées dans l’industrie aéronautique. Elles ont, chez la plupart des constructeurs, longtemps été perçues comme étant presque les seules capables de détecter des défauts de 6mm avec la probabilité de détection (PoD) requise. A côté de ses capacités de détection, la méthode UT possède quelques inconvénients tels que le besoin d’un contact entre la sonde et la surface de la pièce ou encore le besoin d’un fluide couplant qui rend l’inspection plus ardue (le faisceau doit rentrer perpendiculairement avec un angle précis) et plus couteuse, économiquement et environnementalement. Il existe cependant d’autres méthodes bien connues au sein de la communauté du CND offrant d’autres perspectives : soit avec des capacités de détection similaires aux UT, voire meilleures pour des applications ciblées, soit avec une réduction des coûts d’inspection (plus rapide, pas de besoin de couplant) et plus adaptées aux géométries complexes des pièces aéronautiques comme les doubles courbures. Parmi ces méthodes, peuvent être citées les méthodes digitales que sont la thermographie (IRT), la shearographie (ST), les rayons X (RX) ainsi que les ultrasons laser (LUT). En dépit des excellentes avancées technologiques récentes dans ces domaines, ces méthodes restent encore sous-estimées et souvent non considérées comme candidats pour accélérer considérablement, compléter ou précéder une inspection par ultrason. Cet article présente l’application de concert de deux de ces méthodes intégrées à un démonstrateur robotique visant à l’automatisation de l’inspection de pièces de grandes tailles. La réalisation du démonstrateur est le délivrable du projet de R&D LDCOMP groupant 9 organismes et sociétés wallonnes et québécoise visant à développer les méthodes digitales de CND et accroitre le niveau de maturité vers des solutions efficaces, robustes, rapides et offrant un niveau de détection élevé. La démonstration de la faisabilité d’inspection d’un panneau composite de grande taille (~2m) ainsi qu’une structure à géométrie cylindrique et double courbure sera décrite à l’aide d’une solution robotisée comprenant de la thermographie (IRT) et de la shearographie (ST).

La shearographie est une méthode de contrôle non destructif (CND) exploitant l’interférométrie dans le domaine des ondes visibles. Cette méthode utilisée dans l’aéronautique, le spatial ou le naval permet de détecter les décollements, les délaminages ou vérifier la porosité des matériaux composites. Pour les pièces de grandes dimensions, plusieurs acquisitions sont nécessaires pour contrôler l’intégralité de la pièce. Le capteur de shearographie peut être déplacé sur ces positions d’acquisitions par un opérateur ou bien être intégré dans une cellule robotisée. Cette robotisation permet d’automatiser l’inspection et de réduire les facteurs humains. Cet article présente dans sa seconde partie – après un bref rappel des principes physiques exploités par cette méthode de CND – les grandes étapes de l’inspection par shearographie automatisée. Les opportunités et freins de cette robotisation sont détaillés. Dans une troisième partie, cet article détaille l’utilité d’avoir le jumeau numérique de la machine d’inspection. Ce jumeau simule le comportement du capteur pour visualiser les zones couvertes par une position d’inspection. Il devient aisé de définir manuellement le scénario d’inspection pour une pièce donnée. La validation du scénario peut alors être réalisée d’un point de vue robotique (absence de collision, respect des vitesses) et procédé d’inspection. Le jumeau numérique est confronté, dans un but d’être validé, aux résultats obtenus dans le monde physique (robot et capteur). En dernière section, cet article présente des résultats d’autoapprentissage de scénarios d’inspection. Ces algorithmes experts calculent de manière automatique les scénarios en utilisant le jumeau numérique de la machine. Les résultats sont optimisés tant en terme de nombre de vues utiles à couvrir la pièce, que dans les trajectoires robotiques. Les discussions seront ouvertes sur comment évaluer les résultats.

Nondestructive testing (NDT) of composite materials is of paramount importance to the aerospace industry. Several NDT methods have been adopted for the inspection of components during production and all through the aircraft service life, with infrared thermography (IRT) techniques, such as line scan thermography (LST) and pulsed thermography (PT), gaining popularity thanks to their rapidity and versatility. On one hand, LST is an attractive solution for the fast inspection of large and complex geometry composite parts during production. On the other hand, PT can be employed for the characterization of composite materials, e.g., the determination of thermal diffusivity and defect depth estimation. In this study, the use of LST with an uncooled microbolometer camera is explored for the identification of artificially produced porosity and barely visible impact damage (BVID) on academic samples. The performance of LST is quantitatively assessed with respect to PT (considered the gold standard in this case) using a high-definition cooled camera through the contrast-to-noise ratio (CNR) criterium. It is concluded that, although in most cases the measured CNR values were higher for PT than for LST (as expected since a high-definition camera and longer acquisition times were used), the majority of the defects were clearly detected (CNR ≥ 2.5) by LST without the need of advanced signal processing, proving the suitability of LST for the inspection of aerospace composite components. Furthermore, the deepest defect investigated herein (z ≈ 3 mm) was detected solely by LST combined with signal processing and spatial filtering (CNR = 3.6) and not by PT (since pulse heating was not long enough for this depth). In addition, PT was used for the determination of the thermal diffusivity of all samples and the subsequent depth estimation of porosity and damaged areas by pulsed phase thermography (PPT).