Capteurs magnétiques à base de nano-composants pour l’évaluation non destructive – CANOE

Les industries subissent aujourd’hui une forte pression pour renforcer la fiabilité et la sécurité des produits, tout en améliorant leur productivité. Pour relever ce défi, elles sont utilisatrices des contrôles non destructifs (CND) qui regroupent des procédés aptes à fournir des informations sur la santé d’une pièce sans qu’il en résulte des altérations préjudiciables à son utilisation ultérieure. Parmi les techniques existantes, le contrôle par courants de Foucault (CF) occupe une place prépondérante en assurant la détection des défauts sous-jacents et en surface.

Les techniques CF connaissent aujourd’hui une profonde mutation pour répondre aux exigences des industries demandeuses d’un accroissement des performances des contrôles. L’enjeu réside dans la détection de défauts de plus en plus petits (<100µm) et de plus en plus profonds (enterré sous plusieurs mm), tout en diminuant le temps de contrôle améliorer la rentabilité des inspections. Pour répondre à ces contraintes, de nouvelles technologies de capteurs magnétiques sont investiguées. Ces technologies, issues de filières de fabrication collective, présentent une haute sensibilité et une bonne résolution spatiale, et offrent des perspectives intéressantes en termes de performances en détection et de réalisation multi-éléments. Le projet IMAGINE, labellisé en 2005 auprès de l’appel PNANO, a montré la faisabilité de l’adaptation de nano-composants magnétiques de type magnéto-résistance et magnéto-impédance au CND. Un travail important reste cependant à entreprendre pour faire évoluer ces technologies prometteuses du stade d’utilisation en laboratoire au stade d’exploitation industrielle.

CANOE s’inscrit dans ce contexte en proposant des avancées techniques permettant de fiabiliser les filières de fabrication des capteurs CF multi-éléments à base de nano-composants magnétiques. Ce projet aboutira à la réalisation de démonstrateurs intégrant des magnéto-résistances à effet géant (GMR) et des magnéto-impédances (MI). Dans le domaine des GMR, des développements technologiques innovants seront mis en œuvre pour améliorer la sensibilité des capteurs. Au niveau du nano-composant le remplacement de la barrière IrMn par l’utilisation d’un antiferromagnétique isolant (NiO) réduira les effets de shunt, l’amélioration du packaging de la sonde réduira l’entrefer. Un travail exploratoire sera par ailleurs engagé pour transposer la technologie GMR sur substrat souple. Dans le domaine des magnéto-impédances, les avancées scientifiques permettront de développer des filières de fabrication de matrices de nano-composants MI et d’en améliorer la sensibilité. Des développements innovants seront mis en œuvre tels que la mise en place d’une architecture matricielle, la réalisation de micro-bobinage 3D autour du nano-composant.

CANOE fédérera sur une durée de quarante deux mois huit partenaires dont le haut niveau d’expertise représente la forte valeur ajoutée de ce projet : le CEA LIST assurera la coordination du projet, la conception, l’intégration et l’évaluation des sondes CF, THALES et l’UMR 137 réaliseront les capteurs multi-éléments à base de GMR, le LGEP et l’IEF assureront le développement de capteurs multi-éléments à base de MI, AREVA et EADS IW apporteront le contexte applicatif au projet et la PME STATICE participera à l’intégration des sondes CF, et assurera le transfert industriel des technologies développées.
CANOE proposera des capteurs électromagnétiques plus sensibles et multi-éléments, et ainsi plus performants pour le marché du CND. Ces dispositifs permettront de repousser les limites actuelles du contrôle CF. Ainsi des fissures plus petites et/ou situées dans des zones difficiles pour le contrôle pourront être détectées (alvéoles de disques de turbine, tubes, soudures, assemblage riveté).