« Alexa : Comment les produits connectés peuvent-ils redéfinir la maintenance des boulons ? »
Michael Reiterer a cofondé Revotec en tant que consultant international spécialisé dans le domaine de la dynamique structurelle et de la surveillance de l’état des structures.
Depuis 2014, l’entreprise s’est donné pour mission d’atteindre le statut de développement de produits intelligents pour les structures d’ingénierie. « Nous avons déjà acquis une réputation en matière d’analyse des vibrations et de prévention des dommages dus à la fatigue », explique Michael. Revotec utilise un logiciel pour effectuer des calculs dynamiques et évaluer l’impact, par exemple, des vibrations soumises aux ponts ferroviaires causées par le passage de trains.
Cette capacité s’est traduite par un contrat avec l’entreprise ferroviaire nationale autrichienne ÖBB en 2016. Revotec a été chargé d’étudier l’impact des charges aérodynamiques sur les murs antibruit du chemin de fer.
Michael se souvient plus précisément que le client voulait savoir comment les fixations étaient affectées lorsque les trains passaient à grande vitesse, comment la durée de vie des éléments de fixation changeait lorsque la force de précontrainte était perdue et s’il était possible de surveiller en permanence la précharge au niveau de ces fixations.
La charge aérodynamique est la force agissant sur les murs antibruit lorsque les trains passent. Son amplitude dépend de la vitesse du train, de sa forme, de la hauteur du mur et de sa distance par rapport à l’axe de la voie. Il s’agit d’une onde de pression qui forme une amplitude maximale en quelques fractions de seconde, créant une charge de choc qui entraîne des dommages par fatigue sur la structure en acier du mur antibruit.
Malheureusement, la vitesse croissante des trains au début des années 2000 a amplifié ce problème. En dessous de 160 km/h, on ne remarque pas vraiment de problème, mais Michael explique que les trains allemands et autrichiens dépassent désormais régulièrement cette vitesse, et certains même les 300 km/h. Les murs antibruit ont également été surélevés à six ou sept mètres, multipliant l’impact des vibrations dynamiques.
Recherche et développement
« Notre principal défi a été de surveiller en permanence la force de précontrainte des éléments de fixation », ajoute Michael. Revotec emploie une petite équipe d’ingénieurs diplômés en mécanique, en électricité et en génie civil. Joachim Muik est l’un de ces collègues. Il a participé à un projet de recherche de quatre ans visant à mettre au point deux solutions prototypes pour la détection de précharge sur les boulons, le REVO m-Bolt et le REVO e-Bolt.
Joachim a trouvé que le contrôle continu recherché par ÖBB représentait un défi particulier, nous disant qu'« une foule de connaissances se cachent derrière l’ingénierie d’un écrou ou d’un boulon pour réellement mesurer la force de précontrainte, mais c’est beaucoup plus difficile de connecter Internet à ce boulon ».
Existait-il déjà une solution ?
L’activité principale de Revotec étant le conseil, indépendamment de la soif d’innovation de Michael, rien ne pouvait compromettre la recherche du bon partenaire avec lequel collaborer. Outre les développements propres au groupe, Michael a découvert le tendeur de détection de charge Superbolt (LST), la solution industrielle 4.0 de Nord-Lock Group pour la surveillance continue de la précharge, grâce à des échanges avec Thomas Schardax, ingénieur commercial de Nord-Lock Group en Autriche.
Après quelques échanges et un partage de connaissances au bureau de Nord-Lock Group à Lauchheim en Allemagne, les deux parties ont convenu de s’attaquer ensemble au problème d’ÖBB. Au début, Joachim a été surpris du fait que le Superbolt LST ne ressemblait pas à un écrou conventionnel, mais il a rapidement constaté l’avantage lors de l’installation.
Quant aux tensionneurs à vis multiples Superbolt (MJT), ils satisfont aux fortes exigences de précharge et les décomposent en couples plus modestes en utilisant les vis de pression filetées dans le corps de l’écrou. Par exemple, pour serrer un boulon M16 classique à une précharge de 80 kN, vous aurez besoin d’un couple de 200 Nm. Joachim explique qu’avec « le Superbolt LST, le couple requis n’était que de 12 Nm sur chaque vis de pression, ce qui signifie que je pouvais me tenir sur une échelle et travailler dans des espaces étroits ».
L’avenir de la surveillance de la précharge
L’installation est simple, mais la principale innovation réside dans la façon dont les technologies connectées ont contribué à ce projet. Pierre Kellner, responsable du développement commercial des produits connectés de Nord-Lock Group, ainsi que son collègue Damien Thomas à Lyon et son partenaire Lisab de Göteborg, ont soutenu Joachim lors de la première installation via un flux en direct à distance depuis leurs bureaux, à des centaines de kilomètres de là.
« Malgré les restrictions de déplacement, les lunettes de réalité mixte Microsoft HoloLens de Joachim nous ont donné une vision en réalité augmentée afin que nous puissions "être présents" avec Joachim sur le terrain. Il n’avaitjamais installé de SuperboltMJT auparavant, sans parler de nos solutions connectées, mais avec ce lien, nous pouvions être "ses yeux", libérant ainsi ses mains pour faire le travail. De plus, grâce à l’enregistrement des opérations, inutile de prendre des notes », explique Pierre.
« Grâce à cette technologie, nous pouvons définir des niveaux de déclenchement qui informent automatiquement les clients lorsque la précharge est tombée en dessous d’une limite prédéfinie », explique Michael.
« Nous avons également détecté une perte de précharge dans les 72 heures suivant le premier serrage, puis une autre perte de précharge après 1 an de surveillance », poursuit-il. « Grâce à ces informations, les utilisateurs de la solution Superbolt LST comme ÖBB peuvent définir les intervalles optimaux pour le resserrage et la maintenance des boulons, des informations inestimables pour une entreprise comme Revotec qui se spécialise dans l’aide aux clients pour éviter les dommages liés à la fatigue au sein des infrastructures. »
Quel est le potentiel des outils numériques dans l’industrie ?
« Le potentiel est extrêmement élevé », déclare Michael, qui pense que la maintenance prédictive deviendra de plus en plus importante pour les entreprises industrielles et d’infrastructure. L’objectif de Revotec est que l’enregistrement des données puisse se faire sans câble ni alimentation électrique.Ainsi, le train lui-même pourrait enregistrer les données de tous les produits intelligents le long des voies ferrées et alimenter une base de données centrale permettant aux opérateurs ferroviaires de planifier les programmes de maintenance.
Joachim ajoute que « les possibilités sont infinies. Peu importe qu’il s’agisse d’un mur antibruit avec des fixations simples ou d’une application de haut niveau comme une turbine ou des applications sous pression, cette technologie peut s’appliquer partout ».
« Je pense que, de la même manière que nous nous connectons maintenant à des applications domestiques telles que les téléviseurs, le chauffage et les aspirateurs, les industries feront la même chose avec des connexions à distance aux composants critiques. »
Le travail à distance facilite véritablement la vie et permet en même temps un meilleur contrôle de la maintenance.