L’UPV optimise sa caractérisation matériaux avec la tomographie

The Molecules and Materials Unit at the University of the Basque Country (UPV) achieved a major milestone in 2021 with the acquisition of an X-ray tomography system: the EasyTom XL from RX Solutions, deployed in partnership with Sariki, the local distributor and technical expert. This project benefited from European Next Generation funding from the Ministry of Science and Innovation, demonstrating UPV’s commitment to scientific and technological innovation.

The Molecules and Materials Unit is one of 35 general research service units at the university and serves a highly diverse user base: scientists, academics, technical experts, technology centers, and companies from various sectors — aerospace, pharmaceuticals, electronics, advanced manufacturing, archaeology, forensic sciences — all part of the Basque network for science, technology, and innovation.

This significant upgrade in 2021 has fundamentally transformed the unit’s analytical capabilities. Thanks to the RX Solutions tomography system, the unit now covers a continuous analytical spectrum: from atomic and nanometric scales to 3D micrometric imaging, enabling R&D, quality, and production teams to generate precise 3D images of complex components, validate parts without damage, quantify defects with non-destructive accuracy, and accelerate their decision-making processes.

Université Pays Basque | tomographie pour l'analyse de matériaux

The Challenge: Extending analytical capabilities

Until 2021, the UPV’s Molecules and Materials Unit operated within a well-defined but limited “visualization window.” With its existing instruments, the unit could characterize materials in two complementary ways: X-ray fluorescence (XRF) provided compositional information at the atomic scale, while diffraction enabled observations at the nanometric scale. However, this analytical coverage left a gap between a few hundred nanometers and several micrometers — precisely where visible defects and the mechanical behavior of components reside.

As Dr. Aitor Larranaga, co-manager of the unit, explains: “Faced with the growing need to expand this scale range, in 2021 we chose to incorporate X-ray tomography.”

University of the Basque Country | materials analysis by Computed Tomography

Scale Continuity and Non-Destructive 3D Imaging

Transitioning from atomic or nanometric analyses to 3D internal visualization of objects or assemblies at the micrometric scale remained impossible without resorting to destructive methods. Traditional approaches imposed a difficult choice: section the sample for microscopic observation, or accept a partial understanding of the structure. Teams needed detailed volumetric images to correlate defects, structure, and mechanical performance while preserving the integrity of parts.

Transferability to Operations and Reproducibility

For industrialists and users operating in technical environments, it was essential to have robust and reproducible workflows: measuring porosity, fiber orientation, nominal/actual deviations, or conducting virtual mechanical studies without multiplying destructive testing or complicating the measurement chain.

These challenges were compounded by regulatory and practical constraints: integrating an X-ray system had to simplify compliance and enable in-situ testing (tension, compression, temperature) in the same acquisition environment without requiring external test benches. Finally, the diversity of users demanded a versatile solution capable of transitioning from laboratory samples to industrial parts, thereby strengthening the unit’s competitiveness against other research infrastructures.

La solution : intégration de la tomographie à rayons X

Pour résoudre ce défi technologique, l'UPV a obtenu une subvention européenne des fonds Next Generation du Ministère espagnol de la Science et de l'Innovation, dédiée à la modernisation des infrastructures scientifiques. Cette aide financière a permis l'acquisition et l'installation du tomographe à rayons X, l’EasyTom XL 160 kV, fabriqué par RX Solutions, entreprise française innovante en tomographie 3D.

L’EasyTom XL 160 kV

L'installation du système EasyTom a été effectuée avec l'accompagnement technique de Sariki Metrologia, le distributeur espagnol expert en instrumentation scientifique et partenaire de RX Solutions. Le système intègre deux tubes à rayons X : un tube nano pour l’imagerie à très haute résolution (jusqu’à 0,4 micron) et un tube micro pour un champ de vue élargi (résolution jusqu’à 4 microns).

Cette polyvalence permet d’adapter l’analyse à une grande variété d’échantillons et d’applications, de la microstructure fine aux pièces de plus grande taille, tout en garantissant une qualité d’image optimale.

Côté détection, la machine intègre deux détecteurs complémentaires :

un panneau plan avec pixel de 124 µm, adapté aux champs larges et à l’imagerie de composants plus volumineux
une caméra CCD haute résolution avec pixel de 9 µm, idéale pour saisir des détails fins ou des régions d’intérêt.

Pour la caractérisation in situ, deux cellules permettent des essais de traction/compression jusqu’à ~5 000 N, ainsi que des cycles thermiques de −20 °C à +60 °C.

Sur le plan logiciel, l’UPV a intégré la solution Volume Graphics. Les modules couvrent par exemple : la porosité, l’orientation des fibres, la comparaison nominal/actuel (contrôle dimensionnel 3D vs CAD), la mécanique structurelle ou encore le reverse engineering.

Les résultats : expansion de l'offre grâce à la tomographie

« L’incorporation du système EasyTom XL de RX Solutions nous a permis d’élargir l’échelle d’étude, passant des centaines de nanomètres aux microns et centaines de microns. Nous pouvons désormais produire des images tridimensionnelles détaillées de systèmes complexes, sans avoir à les détruire ni les modifier. »
— Dr Leire San Felices, co‑responsable de l’unité

L’arrivée de la tomographie RX EasyTom XL a transformé l’unité Molécules et Matériaux de l’UPV, ouvrant de nouveaux horizons pour la recherche et l’industrie. Les bénéfices sont multiples :

Université Pays Basque | tomographie analyse matériaux

• Extension du champ d’observation : continuité analytique unique, de l’échelle atomique et nanométrique à l’imagerie 3D micrométrique, grâce à des résolutions allant jusqu’à 0,4 µm (nano) et 4 µm (micro).
• Imagerie 3D non destructive : meilleure compréhension des défauts internes et des mécanismes, sans altérer les échantillons. Particulièrement précieuse dans des domaines comme l’aéronautique, le médical ou encore l’archéologie.
• Polyvalence accrue : le système de tomographie permet la double configuration nano/micro pour des possibilités de scans plus étendues, ainsi que des modules logiciels avancés pour répondre à des besoins variés, du contrôle qualité industriel à la recherche scientifique.
• Essais in situ : traction, compression et température dans le même environnement, accélérant les processus de contrôle sur les pièces et la compréhension des phénomènes mécaniques.
• Productivité et attractivité : workflows standardisés, support via Sariki, et repositionnement de l’UPV comme centre de référence pour la caractérisation multi‑échelle en Espagne. La demande pour la tomographie 3D dépasse largement les attentes initiales, confirmant la pertinence de l’investissement.

« Le tomographe, son emploi et l’analyse des résultats que nous offrons aujourd’hui n’auraient pas été possibles sans la participation active de Sariki et RX Solutions. »

La tomographie : l'atout complémentarité

L’intégration du tomographe EasyTom XL au sein de l’Université du Pays Basque, grâce à un financement européen, marque une belle avancée technique pour l’unité Molécules et Matériaux de l’UPV. Ce nouvel équipement permet désormais d’aborder des problématiques complexes en caractérisation de matériaux, tout en répondant aux exigences des secteurs industriels et académiques.

La capacité à produire des images 3D détaillées et non destructives, à réaliser des analyses avancées (porosité, orientation des fibres, mécanique structurelle, ingénierie inverse) et à proposer des essais in situ positionne l’UPV comme un acteur de référence en Espagne pour la recherche et le développement autour des matériaux.

Pour regarder la vidéo réalisée au sein de l'UPV, c'est ici :