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Près de dix millions de roulements sont fabriqués chaque année et, au vu des conditions difficiles auxquelles ils sont souvent soumis, ils sont d’une incroyable fiabilité. Environ 90 % de ces roulements durent plus longtemps que les équipements dans lesquels ils sont installés. À peine 0,5 % des roulements tombent en panne pendant leur cycle de vie, mais cela implique tout de même le remplacement annuel de près de 50 millions de roulements en raison de dommages ou de défaillances. De plus, chacune de ces défaillances aura probablement des répercussions financières pour les exploitants en termes de perte de production, de dommage sur les pièces adjacentes et de coûts de réparation.

Les dommages et défaillances de roulements peuvent avoir de nombreuses causes. En général, près d’un tiers des défaillances est dû à la fatigue, tandis qu’un deuxième tiers est dû à des problèmes de lubrification. La contamination provoque un sixième des défaillances de roulements, la part restante est due à d’autres facteurs, tels qu’une mauvaise manipulation ou un montage incorrect, des charges plus élevées ou différentes de celles attendues et un mauvais ajustement.

Lorsque l’on essaie de prédire comment, et surtout quand une défaillance de roulement va survenir, on doit prendre en compte un nombre considérable de variables, notamment l’application concernée, l’environnement de fonctionnement, les lubrifiants utilisés et les charges auxquelles les roulements seront soumis, entre autres. Ainsi, lorsque l’on développe de nouveaux roulements, la vérification de leurs performances et de leur durée de service peut se révéler un processus lent, onéreux et complexe.

SKF s’efforce de résoudre ce problème dans son centre de recherche et de développement technologique (RTD) de Houten, aux Pays-Bas. L’entreprise a commencé là-bas la construction d’une installation dédiée à la vérification expérimentale, qui servira à approfondir ses connaissances sur les mécanismes à l’origine des défaillances de roulements. Cette installation, qui s’appellera BRAVE (Bearing Rigs for Accelerated Verification Experiments - bancs d’essai pour une vérification accélérée des roulements), permettra de développer des méthodes pour prévoir de façon rapide, précise et répétée, la durée utile restante de ces composants critiques.

Urszula Sachadel, responsable Bearings Steels et Edwin Tummers, responsable Experimental Verification chez SKF, mèneront à bien ce projet. Edwin Tummers explique : « Nous avions besoin d’une installation de test flexible dans laquelle nous pouvions simuler différentes conditions d’application et observer les performances d’un système de roulements, y compris les matériaux qui le composent et le lubrifiant utilisé, fonctionnant sous différentes charges et à différentes vitesses. En outre, il était nécessaire que nous puissions le faire tout en examinant le système, de façon à pouvoir déterminer comment les défauts surviennent, comment ils évoluent et combien de temps le roulement peut fonctionner avant qu’une maintenance ne soit requise ».

Une fois l’installation terminée, BRAVE comportera plusieurs bancs d’essai spécialement conçus en fonction des spécifications. Les chercheurs pourront y mettre au point des modèles de défaillance de roulements et les vérifier de façon expérimentale. Les fonctions de ces bancs d’essai seront classées en trois catégories, à savoir « contamination », « initiation » et « propagation », et seront souvent utilisées à la suite les unes des autres. Urszula Sachadel explique : « Avec l’installation consacrée à la contamination, par exemple, nous pourrons générer de différentes façons des défauts dans les roulements, tels que des indentations, une usure par abrasion, une érosion électrique et des marques de corrosion. Nous pourrons également appliquer différents lubrifiants. Dans l’installation dédiée à l’initiation, nous pourrons ensuite faire fonctionner les roulements dans certaines conditions pour recréer les dommages initiaux. Enfin, dans l’installation dédiée à la propagation, nous pourrons déterminer comment différentes conditions de charge et de vitesse influent sur le taux de propagation de ces dommages ». Ces trois bancs d’essai pourront aussi être utilisés de façon isolée ou combinée, ce qui permettra de réaliser un large éventail de tests.

Ainsi, selon Urszula Sachadel, les chercheurs SKF pourront très rapidement passer au crible une multitude de variantes de roulements afin de déterminer la solution la plus adaptée à une application. Des procédures de test seront élaborées, contrôlées et surveillées de près et toutes les données relatives aux vibrations, à la température et à l’historique des charges, par exemple, seront enregistrées. Ces données pourront ensuite être analysées en détail pendant ou après les essais. Urszula Sachadel poursuit : « Avec BRAVE, nous pourrons évaluer rapidement les solutions de roulements potentielles, les passer au crible et comprendre l’impact des différents processus de fabrication sur leurs performances. De plus, par la suite, nous pourrons utiliser les données collectées pour développer nos techniques d’intelligence artificielle et d’apprentissage machine afin de prévoir ou améliorer les performances de nos roulements ».

BRAVE profitera en particulier à l’activité Performance des équipements tournants (REP) de SKF et à ses opérations de réparation. Urszula Sachadel explique : « Nous prévoyons d’examiner les roulements après les différentes phases de réparation pour déterminer l’effet du processus sur leurs performances et les pistes d’amélioration possibles. » Les travaux sur le site devraient normalement s’achever début 2021. Urszula Sachadel conclut : « Grâce à BRAVE, nous allons apprendre de nouvelles choses que nous avons hâte de partager avec nos clients ».

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