Les boroscopes modernes, également appelés vidéoscopes puisqu’ils utilisent un capteur d’image, augmentent la productivité et améliorent la recherche dans l’industrie automobile.
C’est le cas par exemple à l’Institute for Advanced Automotive Propulsion Systems (IAAPS), où les ingénieurs utilisent du matériel d’endoscopie spécialisé d’Olympus pour effectuer des contrôles visuels de moteurs à combustion interne et d’autres sous-systèmes de groupe motopropulseur dans le cadre de leurs projets de recherche et d’essais.
J’ai récemment rencontré le Dr Andrew Lewis, ingénieur en chef à l’IAAPS et le Dr Karl Giles, ingénieur sénior à l’IAAPS, pour discuter des principaux avantages et de l’importance de l’utilisation de boroscopes dans la recherche et le développement des moteurs automobiles. Vous trouverez ci-dessous notre entretien :
Q. : Parlez-nous du partenariat entre l’IAAPS et Olympus (maintenant EVIDENT).
Andrew Lewis : Au départ, il s’agissait d’une relation normale entre un fournisseur et un client. Nous avions une autre version de ce type d’équipement visuel d’une autre marque, beaucoup plus basique, qui nous donnait des images de qualité très médiocre. L’un de nos clients du secteur automobile nous a recommandé Olympus, et nous utilisons leur boroscope depuis novembre 2020.
Nous avons travaillé en étroite collaboration avec Bayard et l’équipe d’Olympus pour apprendre à utiliser correctement le système et à obtenir les meilleurs résultats de ce type d’inspection pour la recherche et les tests que nous effectuons. Du point de vue d’Olympus, il est utile de voir comment un centre de recherche comme l’IAAPS utilise son boroscope dans de petits espaces confinés comme les chambres de combustion des moteurs de voitures de tourisme, et ce partenariat s’est révélé très fructueux jusqu’à présent.
Q. : Comment l’inspection avec un boroscope est-elle utilisée à l’IAAPS et dans le cadre de ses projets de recherche ?
Andrew Lewis : Un boroscope est un dispositif d’observation optique à distance conçu pour faciliter le contrôle visuel des cavités de petite taille et difficiles d’accès. Il se compose à une extrémité d’une sonde étroite et flexible dotée d’une tête articulée qui abrite l’objectif et le capteur d’image, et à l’autre extrémité d’une télécommande pour contrôler la position de la tête articulée. Il s’agit d’un équipement très performant, et l’utilisateur a la possibilité d’installer divers objectifs orientés vers l’avant ou sur le côté, en fonction des exigences du contrôle effectué.
Notre appareil mesure 4 mm de diamètre, ce qui nous permet de nous introduire dans les endroits vraiment difficiles d’accès d’un moteur. La nature de notre travail consiste souvent à repousser les limites de ce qu’un moteur peut faire; il n’est donc pas rare que les choses se cassent ou s’usent plus rapidement que la normale. Le boroscope d’Olympus nous permet d’observer ce qui se passe à l’intérieur d’un moteur et de détecter tout dommage ou signe d’usure avant qu’une défaillance catastrophique ne se produise.
Karl Giles : Nous l’utilisons principalement pour l’inspection de routine des moteurs à combustion interne. L’utilisation d’un boroscope dans ce cadre est une pratique courante, mais il est rare que les moteurs en dehors des secteurs de la production d’énergie et de l’aviation soient inspectés de cette façon. Les moteurs sur lesquels nous travaillons sont minuscules par rapport à ceux utilisés dans la production d’énergie, ce qui rend les prises de vue beaucoup plus difficiles, car nous travaillons dans des espaces beaucoup plus confinés.
Outre les chambres de combustion essence et diesel, nous avons également utilisé le boroscope pour inspecter les turbocompresseurs, les systèmes de post-traitement des moteurs diesel, ainsi que le carter d’huile et les éléments chauffants de notre nouveau dispositif mono-cylindre. Bref, nous l’avons utilisé pour inspecter tous les endroits difficilement accessibles sans devoir démonter !
Vidéoscope IPLEX™ GX/GT d’Olympus
Q. : Quels sont les avantages du matériel d’endoscopie ?
Karl Giles : Nous avons beaucoup appris en l’utilisant. Par exemple, les résultats de nos contrôles nous ont conduits à prendre des mesures d’atténuation pour corriger certains effets indésirables, les empêcher de s’aggraver ou pour orienter les types de tests que nous effectuons par la suite. Pour résumer, il nous aide à identifier les problèmes rapidement et à prendre des mesures correctives avant que quelque chose ne casse. La qualité de l’image est excellente et nous n’avons jamais eu besoin d’une résolution plus élevée. L’ensemble d’accessoires est assez complet, lui aussi, même si nous nous en sortons avec très peu d’accessoires.
Andrew Lewis : Le contrôle endoscopique ajoute un aspect visuel important à nos recherches et peut expliquer pourquoi les données des résultats de test sont parfois différentes de ce qui était attendu, ou pourquoi certains phénomènes que nous n’avions pas prévus se produisent. Il y a toujours des preuves visuelles qui nous aident à mieux comprendre nos résultats. Sans cela, nous ne pouvons que regarder les chiffres de température, de pression, etc. affichés par nos capteurs. En utilisant le boroscope, nous avons une indication visuelle qui nous aide à interpréter les résultats.
En outre, nous réalisons d’importants gains en matière d’efficacité et d’économies grâce à ce type d’inspection interne. Prenons le cas typique de l’observation de l’intérieur de la chambre de combustion elle-même. Pour le faire sans boroscope, il faudrait démonter physiquement l’avant du moteur, démonter tous les systèmes, retirer la culasse, etc. Le plus rapide que nous puissions faire, avec des outils spécialisés et en remontant le moteur, c’est deux jours, soit deux jours d’immobilisation de ce moteur. À l’inverse, l’endoscopie nous permet de regarder à l’intérieur et d’avoir terminé en moins d’une heure. C’est un gain de temps énorme par rapport au fait de perdre deux jours, sans garantie de résultats.
Q. : Que signifie ce partenariat pour Olympus ?
Bayard Morales : Pour nous, le plus intéressant est de voir comment notre matériel d’endoscopie pour l’inspection des moteurs est utilisé dans un environnement de recherche tel que l’IAAPS. Nous pouvons apprendre ce qui fonctionne dans son utilisation pratique, ce qui ne fonctionne pas, et opérer des changements en conséquence. L’objectif d’un boroscope est dans le fond très simple : voir une partie de la machine sans avoir à la démonter. Mais un boroscope ajoute beaucoup de valeur au processus de recherche.
Olympus n’est en aucun cas le seul fournisseur de ce type d’équipement, mais je nous considère comme les leaders du marché. Nous nous efforçons de nous améliorer en travaillant en étroite collaboration avec nos clients afin qu’ils puissent tirer le meilleur parti de nos équipements. Nous nous concentrons sur la qualité de l’image car, au bout du compte, nos clients doivent être en mesure d’obtenir des images haute résolution pour voir à l’intérieur et prendre des décisions en fonction des résultats obtenus. C’est pourquoi cette relation avec les ingénieurs de l’IAAPS et leurs retours sont extrêmement précieux pour nous.
Q. : La collaboration entre l’IAAPS et Olympus a abouti à un guide des meilleures pratiques. Pouvez-vous nous en dire davantage ?
Bayard Morales : Je me suis rendu compte que lorsque nous avons fourni le kit à l’IAAPS, il n’y avait pas de guide complet sur l’utilisation du boroscope pour cette application particulière. Comme l’IAAPS a les connaissances sur les moteurs et que nous avons le savoir-faire sur les boroscopes, nous avons pensé que ce serait une bonne idée de commencer à travailler sur un guide des meilleures pratiques.
J’ai passé un après-midi sur place à l’IAAPS avec les ingénieurs pour voir exactement comment ils l’utilisent, et j’ai réalisé des vidéos et pris des notes, qui formeront la base d’un petit manuel. Mon premier objectif était de former mes propres collègues. Mais il s’avère qu’il sera tout aussi utile à l’IAAPS, car il permettra à tout nouveau membre du personnel de se familiariser rapidement avec l’équipement, de sorte que nous pourrons le partager entre nos organisations.
Karl Giles : Nous ne disposons actuellement d’aucune instruction formelle, et les informations sont transmises au moyen de démonstrations. Il sera donc très utile d’avoir un guide ou une ressource que nous pourrons mentionner quand nous formerons nos collègues. Jusqu’à présent, nous avons eu des retours très positifs de la part de nos clients sur les résultats de l’inspection et la clarté de nos photos, ce qui est évidemment à mettre sur le compte d’Olympus et de leur équipement, mais aussi de Bayard pour le soutien qu’il nous a apporté. Je suis sûr que le guide des meilleures pratiques nous permettra de renforcer encore cette relation, et que nous pourrons continuer à étoffer nos capacités.
Andy Lewis : Soyons francs, ces boroscopes représentent un investissement considérable. Il n’y a donc pas intérêt à mal les utiliser, car les réparer peut se révéler très coûteux. Il y a beaucoup de facteurs à prendre en compte pour assurer l’utilisation du boroscope en toute sécurité (la température du moteur, par exemple), il serait donc très utile de les avoir tous dans un même endroit.
Gros plan sur les soupapes à l’aide de l’équipement d’endoscopie Olympus
Vue d’ensemble d’un piston prise à l’aide de matériel d’endoscopie Olympus
Q. : À un moment où les moteurs électriques sont en passe de prendre le relais, les inspections endoscopiques resteront-elles pertinentes?
Karl Giles : Oui, je pense. Les composants du groupe motopropulseur en aval du moteur, comme les boîtes de vitesses et les transmissions, resteront assez similaires, qu’ils soient entraînés par un moteur électrique ou par un moteur à combustion interne. Dans un environnement de recherche comme le nôtre, il sera toujours utile de pouvoir inspecter ces sous-systèmes sans les démonter. Nous n’avons pas une grande expérience d’utilisation du boroscope dans ce sens, mais je m’attends à ce que la demande augmente en raison de l’augmentation des travaux sur les systèmes de groupe motopropulseur électrifiés du nouveau site de l’IAAPS.
Andy Lewis : Oui, il y aura toujours besoin de transmissions. Même si les moteurs à combustion interne disparaissent, les engins électriques devront toujours fonctionner avec des boîtes de vitesses et des transmissions. Il faudra donc toujours des inspections internes. En ce qui concerne les engins électriques, le contrôle endoscopique pourra prendre la forme d’un examen physique de l’intérieur d’un moteur pour inspecter les enroulements à la recherche de signes de dommages thermiques, par exemple.
À mesure que les moteurs électriques deviendront de plus en plus puissants, la gestion thermique associée sera plus compliquée, avec des galeries de refroidissement intégrées, etc. Le contrôle pourra donc impliquer la vérification de l’absence de résidus de fuites de liquide de refroidissement ou d’huile dans le moteur électrique. Il sera toujours nécessaire de regarder à l’intérieur d’un composant sans le démonter. De cette façon, vous pouvez être sûr que ce que vous observez n’est pas le résultat du processus de démontage. Plus on peut répondre aux questions sans perturber l’ensemble du système, mieux c’est.
Aujourd’hui, tout le monde cherche à améliorer la productivité, et le coût de fonctionnement d’un site de recherche sur les groupes motopropulseurs est très élevé. Si vous perdez un jour à tout démonter et à tout remonter, c’est une énorme dépense. Et si vous le faites toutes les semaines parce que vous cassez des composants pour les inspecter, ça commence à faire cher. Si vous pouvez réduire cette durée d’inspection à une demi-heure parce que vous pouvez y placer une caméra, eh bien, le retour sur investissement des boroscopes sera atteint en seulement deux semaines de tests.
Les boroscopes, un moteur d’innovation dans la recherche et les essais du secteur automobile
Les équipes de recherche et développement de l’industrie automobile cherchent à accélérer le rythme de l’innovation et à faire avancer l’industrie. Cet entretien montre comment les boroscopes modernes peuvent améliorer la recherche automobile grâce à des images de haute qualité et à des contrôles efficaces.
Republié avec l’autorisation de l’IAAPS. Voir l’entretien original ici.
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