Pouvez-vous nous présenter les principaux matériaux étudiés avec la tomographie à rayons X ?
Comme mentionné dans l’introduction, l’EPFL fait des recherches dans beaucoup de domaines. Ainsi, nous voyons régulièrement passer, au sein de notre plateforme PIXE, des matériaux tels que du bois (comme le montrent les images d’un rhizome de bambou ci-dessous), des bétons, des roches ainsi que des matériaux composites.
Nous avons aussi l’occasion de scanner des insectes, des pièces archéologiques, des os ainsi que des pièces mécaniques.
Porosité d’un rhizome de bambou en 3D – PIXEQuel est le principal intérêt pour l’EPFL d’utiliser la tomographie à rayons X ?
L’EPFL étant une école formant des ingénieurs, et notamment des ingénieurs en génie civil et en matériaux, la tomographie à rayons X nous permet de caractériser, avec une grande précision, les différents matériaux étudiés et développés ici. Nous pouvons ainsi créer des modèles structuraux et générer des simulations numériques de processus.
La versatilité de l’UltraTom nous permet de développer différentes enceintes pour effectuer des mesures in situ. Nous possédons actuellement deux cellules de force pour des essais de traction et de compression. Avec l’une d’entre elles, nous pouvons aussi contrôler l’humidité environnante de l’échantillon. Nous avons également une cellule pour réaliser des tests de cisaillement et projetons d’en développer d’autres dans un futur proche.
Pour quelles applications la tomographie par rayons X est-elle la plus efficace ?
Nous utilisons de plus en plus la tomographie par rayons X pour des essais « in situ ». Le CCLAB, un laboratoire de l'EPFL, nous sollicite régulièrement pour réaliser ce type d'essais. Par exemple, sur les images ci-dessous (carrousel illustrant des fibres de verre), on peut observer une section d'un matériau composite lors d'un essai de traction. Cet essai permet de visualiser les mécanismes de déformation ainsi que l'amorçage des fissures au sein du matériau, jusqu'à sa rupture, au fil du temps.
Essai « in situ » sur des fibres de verre avec le système UltraTom : observation de l'évolution des fissures au cours du temps.
Quels sont les avantages de la tomographie par rayons X pour l'analyse des matériaux ?
Pour nous, à l'EPFL, les principaux avantages sont : le caractère non destructif, la visualisation 3D de l'extérieur et de l'intérieur de l'échantillon, ainsi que la possibilité de réaliser des essais « in situ » (inspection 4D, c'est-à-dire en fonction du temps). En effet, la tomographie par rayons X ne nécessite aucune préparation particulière de l'échantillon — contrairement à une analyse par microscopie, qui impose souvent des étapes de découpe et de polissage. C'est donc une méthode plus simple et plus rapide. De plus, la tomographie par rayons X nous fournit une cartographie complète de la structure et des défauts présents dans l'échantillon.