Des ondes qui cartonnent!

« Un problème sans solution est un problème mal posé », disait Albert Einstein. Certes, mais une fois le problème bien posé, la solution ne se trouve pas toute seule! Imaginez que vous ayez en main un tube en carton (Figure 1), qui est peut-être abîmé. Une option est de tout déchirer pour voir s’il y avait un défaut, mais alors le tube ne sert plus à rien… Au Groupe d’Acoustique de l’Université de Sherbrooke (GAUS), en tout cas, les ingénieurs préfèrent trouver une meilleure solution.

Une échographie pour le carton

Quel rapport entre l’acoustique et les cartons? L'acoustique ne concerne pas que la musique ou le son d’une salle, mais aussi beaucoup de choses que l'on n’entend pas. Un chercheur du GAUS a mis au point une solution au problème présenté, pratique et sûre : envoyer des ondes dans le carton! Plus précisément des ultrasons, des ondes qui voyagent rapidement et qui sont très sensibles à ce qu’elles rencontrent en chemin. Ces ondes sont déjà utilisées en échographie afin de détecter… les bébés! Dans le carton, elles sont idéales pour détecter les défauts.

Une méthode plus viable

Cela arrange bien l’usine Abzac de Drummondville, leader mondial dans la fabrication de tubes en carton. Aucun procédé de fabrication n’étant parfait, certains tubes subissent des défauts. Ils peuvent être moins épais, mal collés, humides… Le carton, devenu moins résistant, peut se briser. Alors, tout le produit est à jeter, ou la chaîne de production endommagée. Actuellement, aucun test fiable n’existe : on peut déchirer un carton au hasard pour voir s’il y avait un défaut dedans ou bien l’écraser pour voir s’il était bien solide. Si défaut il y a, tout le lot de cartons est détruit par précaution… Ces méthodes ne sont pas optimales pour l’usine qui produit des milliers de tubes par jour. Et surtout, elles coûtent cher!

Avec la méthode du GAUS, on peut chronométrer le temps que mettent les ultrasons à voyager entre l’émetteur et le récepteur, appelé « temps de vol ». Un défaut dans un tube modifie la vitesse de l’onde et donc le temps de vol, comme un obstacle ou un changement de terrain qui modifie votre vitesse sur la route. De nombreuses mesures ont été réalisées sur des cartons parfaits ou endommagés. Elles servent de référence par la suite. Si un nouveau tube doit passer le test, il suffit de mesurer le temps de vol dans ce carton et de le comparer aux mesures de référence. Cette simple expérience permet ainsi d’affirmer s’il y a un défaut ou non, et même d’identifier le type de défaut, car les temps de vol sont influencés différemment. Un temps de vol plus court signifie un carton trop humide, par exemple. En bref, un aller simple d’une onde dans le tube décide si le carton doit être jeté ou gardé.

Un tube qui supporte 1000 fois votre poids !

Dans la vie quotidienne, on utilise des tubes en carton pour enrouler le papier brun ou la pellicule plastique alimentaire. À l’échelle industrielle, on s’en sert aussi pour du film plastique, mais en plus impressionnant : le tube mesure 46 cm de long et peut supporter 1000 fois votre poids!

Ce n’est que le début

Sur la chaîne de production, la solution du GAUS est ultra-rapide : on peut inspecter plusieurs dizaines de tubes par seconde sans ralentir la production! De quoi économiser du temps et de l’argent. Si cette méthode fonctionne pour l’instant en laboratoire, l’équipe de recherche se penche maintenant sur la mise en place de la solution dans l’usine, afin qu’elle fasse ses preuves en situation réelle.

À propos de Valentin Serey

Valentin Serey est étudiant au doctorat en cotutelle entre l'Université de Sherbrooke et l'Université de Bordeaux. Il est attaché au Groupe d'Acoustique de l'Université de Sherbrooke (GAUS) et à l'Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux (I2M). Il s’intéresse particulièrement aux ondes ultrasonores guidées, notamment pour la détection de défaut (contrôle non destructif) dans la domaine aéronautique. Ses travaux de recherche portent sur la génération sélective d’ondes ultrasonores à l’aide de plusieurs émetteurs afin d’optimiser la recherche de défaut. « La recherche académique m’attire particulièrement, car elle permet d’allier recherche et enseignement. Attirance qui a été confortée par mes expériences pédagogiques pendant mon doctorat. Le partage de connaissance m’importe vraiment, que ce soit par l’enseignement ou la vulgarisation. J’ai de plus la chance de travailler sur des problèmes appliqués et d’intérêt général, ce qui est très valorisant. Ma condition si je vais travailler dans le domaine industriel : que le projet soit bénéfique à la société ! »

À propos du concours

L’Université de Sherbrooke tient annuellement le Concours de vulgarisation scientifique, dont les objectifs sont de stimuler des vocations en vulgarisation scientifique et d’augmenter le rayonnement des travaux de recherche qui s’effectuent à l’Université, qu’ils soient de nature fondamentale ou appliquée.