| Par Contrôles Essais Mesures • Le 07/12/2021 |
L’assemblage du réacteur d’Iter est en cours. C’est sur le site même du programme international que les composants du Tokamak provenant de centaines d’usines réparties sur trois continents sont assemblés. Iter Organization est chargée de réaliser l’intégration et l’assemblage des éléments livrés sur le site par les sept membres du programme. Or, l’assemblage de ces éléments n’est pas qu’un simple jeu d’emboîtement les composants sont complexes et nombreux, et les tolérances très serrées, de l’ordre du millimètre.
Une analyse à partir d’éléments numériques est nécessaire afin de s’assurer que les compo sants pourront parfaitement s’intégrer. L’étape préalable essentielle est le recueil des données par les métrologues. Leur objectif: fournir les données précises aux spécialistes du reverse engineering après avoir mesuré chaque pièce pour vérifier sa conformité. Dans ces deux phases, métrologie et reverse engineering, c’est le logiciel PolyWorks qui est utilisé.
« J’avais déjà utilisé Poly Works Inspector dans le cadre d’un important projet avant d’arriver chez Iter. J’ai souhaité continuer à utiliser ce logiciel qui nous permet d’acquérir de gros nuages de points directement dans le logiciel », indique Lionel Poncet, ingénieur au sein du groupe métrologie d’Iter. « D’autres logiciels du marché sont limités en analyse de grands nombres de points. Nous leur avons préféré PolyWorks Inspector qui répond au besoin d’analyse rapide sur des données contenant un grand nombre de points », complète Hani Gagueche, dessinateur CAO en charge du reverse engineering.
Scan global du cryostat avec cartographie des écarts par rapport à la pièce nominale.
Identification des écart min et max.
La mise en place de la base du cryostat dans le puits d’assemblage du Tokamak a été effectuée en mai 2020 : 10 ans auront été nécessaires aux équipes d’Iter et de ses partenaires pour concevoir, construire, livrer, assembler puis souder la base de ce cryostat. Quelque 6 mètres de haut sur 30 mètres de diamètre, 1 250 tonnes à déplacer et positionner : l’intégration de la base du cryostat a nécessité mesures et reconstructions 3D pour ajuster l’ensemble.
« Dans le domaine de la métrologie, nous utilisons PolyWorks directement avec nos équipements de scanning laser. Une fois l’objet scanné, nous disposons d’un nuage de points et d’un modèle polygonal très précis et de très bonne qualité grâce aux outils disponibles au moment même de l’acquisition », explique Lionel Poncet. « Une fois les données reçues, grâce aux rapports en notre possession indiquant des zones d’assemblage critiques, nous lançons des analyses qui tiennent compte des composants tels que construits et des composants situés autour dont on connaît les dimensions afin de nous assurer que cela fonctionne bien ensemble. Pour la base du cryostat, nous nous sommes rapidement rendu compte qu’il y avait des zones très critiques, identifiées grâce à PolyWorks, et qu’un outil s’avérait nécessaire pour déplacer ce composant au millimètre près pendant une trentaine de centimètres. Plusieurs outils ont été développés en interne, PolyWorks nous a permis de choisir le plus adapté », ajoute Hani Gagueche. Et Lionel Poncet de préciser que, dans ce cas, PolyWorks a permis d’optimiser la séquence d’installation, et ce en moins de 12 heures.
Si l’installation de la base du cryostat n’a pas été simple, des challenges plus complexes encore attendent les spécialistes de la métrologie et du retro engineering : les composants à venir sont certes plus petits mais la zone est désormais encombrée et les tolérances encore plus serrées. Et les délais pour effectuer les opérations sont courts!
Des opérations complexes
« Cet été, l’installation du premier secteur de la chambre à vide du Tokamak sur son outil de pré-assemblage a été délicate, confirme Hani Gagueche. Aimants, bouclier thermique et secteur de chambre à vide ont dû être assemblés avec un jeu de seulement 20 millimètres aux endroits les plus critiques. Afin de prévoir l’intégration de capteurs, nous avons dû repositionner ces éléments les uns par rapport aux autres grâce aux rendus de PolyWorks.»
« Les anneaux de précontrainte ont été également complètement scannés, détaille Lionel Poncet. Un modèle a été créé pour être intégré à la CAO en prévision des futurs packages d’assemblage. Des bobines de correction ont aussi été scannées en utilisant PolyWorks. Sur le modèle obtenu, nous devons concevoir des cales pour épouser les futures interfaces. Nous devons également caractériser et mesurer un certain nombre de tuyaux pour vérifier qu’il n’y aura pas de collision avec de futurs composants qui doivent arriver. Cela nous permet par ailleurs de connaître l’interface pour de futurs soudages et découpages. »
Au-delà des équipes internes, les sociétés sous-traitantes utilisent également PolyWorks lorsqu’il s’agit d’acquérir des nuages de points. « PolyWorks Inspector est un module universel dédié à la métrologie qui permet une connexion multi-appareils. Il est disponible en mode standard ou premium, permettant de réaliser du post-traitement de nuage de points denses avec la possibilité d’obtenir, en temps réel, des indications « qualité » sur l’acquisition des données. Au-delà de l’aspect métro logique, le logiciel permet ainsi, par exemple, l’obtention de cartographies de dégagement », argumente Thibaut Hehlen, responsable commercial chez PolyWorks Europa, filiale d’InnovMetric, l’éditeur de Poly Works. « Grâce à des logiciels comme PolyWorks, nous sommes en mesure de faire de l’horlogerie avec des camions », relève Hani Gagueche. Pour mettre à disposition certaines reconstructions 3D réalisées pour des cas critiques-, les spécialistes du reverse engineering ont recours à PolyWorks Modeler, solution de modélisation & de rétro-ingénierie. « Ce module nous permet de reconstruire des surfaces en partant de maillages très précis et de fournir un fichier CAO accessible à tous, même lorsque les utilisateurs ne dispo sent pas de Poly Works ni d’ordinateurs puissants. Les utilisateurs de Catia nombreux sur le programme Iter peuvent ainsi avoir accès aux fichiers que nous avons produits », explique Hani Gagueche.
Le nouvel algorithme de calcuLe nouvel algorithme de calcul automatique de surface de PolyWorks Modeler sera d’ailleurs bientôt testé par les équipes d’Iter. Cet algorithme pourrait faire gagner un temps appréciable quant au délai de reconstruction !
Photo à la une : Mise en position du cryostat avant descente dans le puits du Tokamak pour assemblage final.