Maintenance prédictive

Programmer la réactivité des matériaux s’inscrit pleinement dans la dynamique actuelle du développement de la maintenance prédictive. L’objectif est d’anticiper les défaillances à venir sur un équipement, un produit, un système, pour garantir la sécurité et la fiabilité de l’outil industriel.

L’avènement des matériaux interactifs pour prévenir un disfonctionnement

De la maintenance corrective à la maintenance prédictive

La maintenance corrective est l’approche la plus basique de maintenance. Il s’agit très grossièrement de réparer  -  voire remplacer  -  une pièce une fois la panne constatée. Ce type de maintenance conduit à intervenir trop tard, et donc à des arrêts de la chaîne de production. Une première évolution a été la naissance de la maintenance préventive, qui  est devenue proactive. Elle consiste à planifier à l’avance des activités de contrôle à intervalle régulier (à l’image de la révision de votre véhicule) et réduire l’occurrence de panne. Son principal écueil est le surcoût lié à des interventions programmé sans réel problème.

Aujourd’hui dans l’industrie, nous assistons à une nouvelle mutation, la maintenance prédictive. Elle a pour but d’anticiper les défaillances en tenant compte des données propres à chaque installation, en temps réel et en continu.

Les matériaux intelligents programmés

Dans ce contexte, la possibilité de programmer, par exemple, une peinture, pour qu’elle change de couleur en cas d’anomalie imminente, prend tout son sens. C’est chose possible dans l’univers des matériaux intelligents.

Nous appelons cela l’intelligence des couleurs, cet art de contrôler sur mesure la réponse optique d’un matériau pour interagir avec son environnement.

Les options pour créer des dispositifs (capteurs, indicateurs, composants,…) interactifs avec leur environnement sont sans limite. La matière peut devenir active à température (thermochromes), à la lumière (photochromes et luminescents), à la pression (piézochromes), à la présence d’un solvant ou d’un gaz (chimiochromes).

Un exemple de partenariat

Nous intervenons aux côtés de nombreux industriels, de tous secteurs, pour développer des solutions permettant de détecter les anomalies avant qu’elles ne deviennent trop graves.

A titre d’illustration, récemment le groupe GRTgaz était à la recherche d’un partenaire capable de lui apporter une réponse opérationnelle innovante pour combattre la corrosion sur les canalisations aériennes de son réseau. Les défauts sur les canalisations comme la corrosion sont détectés à l’heure actuelle par une inspection minutieuse réalisée par des agents de GRTgaz sur le terrain.

Notre société a été sélectionnée dans le cadre de  « Open Innovation Factory » de GRTgaz. Pour Ahmed Fakhry (ingénieur de recherche, département Pipeline, RICE) : « OliKrom a convaincu par sa clarté et la pertinence de ses propositions. Ils sont experts dans le domaine des pigments intelligents et nous recherchions justement une solution préventive capable de changer de couleur à l’apparition de la corrosion. Cette technologie va permettre aux opérateurs de se rendre compte, grâce aux changements de couleur ou d’état de luminescence, d’un début de corrosion sur les ouvrages aériens. Cela va faire diminuer les coûts liés à la réparation et à la réhabilitation des conduites. »

De l’innovation à la réalité terrain

En fait avec la naissance des matériaux intelligents, c’est tout un champ disciplinaire qui s’ouvre pour la maintenance prédictive.

La propriété optique (couleur, luminescence) d’un objet n’est plus fixe. Elle peut changer avec son environnement, être paramétrer au besoin. C’est ce que nous appelons l’intelligence des couleurs, une couleur adaptive de jour comme de nuit sur une pièce, un objet, un produit.

Notre rôle est d’adapter le seuil de détection et la réponse optique du matériau. A l’exemple, d’un revêtement fonctionnalisé pour devenir réactif à la température à l’extérieur d’un conduit de cheminée industrielle. Le changement de couleur monitoré va permettre d’alerter qu’un disfonctionnement est en train d’intervenir par usure de la paroi protectrice.

C’est en détectant avec précision et en temps réel les problèmes et les symptômes d’usure des équipements, que la maintenance prédictive permet d’anticiper les pannes. La stratégie de l’entreprise est alors de planifier les opérations d’entretien ou des réparations sur les machines sans arrêts imprévus de la production et en toute sécurité.

Un contrôle adapté

Lorsque la maintenance prédictive fonctionne efficacement en tant que stratégie de prévention, elle n’est effectuée sur les machines que lorsque cela est nécessaire. C’est-à-dire, juste avant qu’une panne ne soit susceptible de se produire. Cela entraîne plusieurs économies de coûts : réduction du temps d’entretien de l’équipement, réduction des heures de production consacrées à la maintenance, réduction du coût des pièces de rechange et allongement de la durée de vie des équipements.

La notion de cinétique pour la programmation des matériaux est en conséquence extrêmement importante pour ne pas alerter ni trop tôt, ni trop tard. Notre rôle est d’adapter les mécanismes mis en jeu pour obtenir un effet réversible ou irréversible. La fatigabilité de certains matériaux est même mise à profit pour créer une temporisation programmée. Le changement de couleur intervienne uniquement après un certain nombre de cycle (par exemple variation à la température) permettant d’indiquer la nécessité d’une maintenance.

Une détection au choix visuelle ou automatisée

En fonction de la prévention recherchée, nous ajustons la modulation optique des matériaux. La détection peut ainsi être visuelle pour qu’un opérateur soit en mesure d’identifier l’occurrence d’un disfonctionnement imminent. L’analyse peut-être également automatisée pour être monitorer par drone, par télésurveillance,…

Tout se passe à l’échelle du matériau. La sélection des bons composants moléculaires permet à nos équipes de programmer le phénomène de commutation pour qu’il s’accompagne d’une modification des propriétés optiques dans le domaine spectral de l’ultra-violet, du visible, du proche ou du lointain infrarouge.

Une détection autonome

Certains environnements industriels contraints imposent une surveillance exempte de toute alimentation électrique. Les mécanismes mis en jeu pour changer la couleur et/ou la luminescence des matériaux intelligents sont thermodynamiques. Il agit d’une solution passive.

Pas besoin d’électricité. Le changement de couleur intervient uniquement lorsque le seuil est franchi. Tout est dans la programmation initiale du matériau pour présenter le bon seuil de déclenchement : température, intensité lumineuse, niveau de détection du gaz ciblé… Il s’agit en conséquence d’un phénomène robuste qui contraste avec les fragilités électroniques des capteurs électroniques : pannes, piratage, etc.


Pour en savoir plus

L’INTELLIGENCE DES COULEURS

LES MATÉRIAUX INTELLIGENTS À CHANGEMENT DE COULEUR

LES MATÉRIAUX INTELLIGENTS : UNE ÉVOLUTION SOCIÉTALE

LA PRODUCTION INDUSTRIELLE DE REVÊTEMENTS INTELLIGENTS : LE PARI GAGNÉ D’OLIKROM


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