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Qu’est-ce que le dioxyde de titane ? C’est un additif alimentaire phare largement utilisé à l’échelle mondiale pour ses propriétés colorantes (pigment blanc) et opacifiantes. Plus connu en Europe sous le nom de E171, l’utilisation de cet additif sur le marché des denrées alimentaires est suspendue en France depuis le 1er janvier 2020, par principe de précaution1. Les travaux2 de chercheurs INRAE en 2017 ont apporté les preuves scientifiques nécessaires à cette mesure ponctuelle instaurée pour une durée d’un an potentiellement reconductible. En collaboration avec le Laboratoire national de métrologie et d’essais, le Groupe de physique des matériaux (CNRS/INSA Rouen/Université de Rouen Normandie), le CHU de Toulouse, l’Université de Picardie Jules Verne et l’Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse, ces mêmes scientifiques ont poursuivi leurs travaux chez l’Homme et apportent maintenant la preuve que des nanoparticules de dioxyde de titane présentes dans l’additif E171 peuvent traverser le placenta et atteindre l’environnement fœtal. Leurs résultats, parus le 7 octobre dans la revue Particle and Fibre Toxicology alertent sur l’importance d’évaluer le risque quant à la présence de nanoparticules dans cet additif commun face à l’exposition avérée de la femme enceinte.

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OPINIONS. La crise inédite du coronavirus a montré à quel point notre économie tout comme notre santé peuvent être soudainement ébranlées par un événement extérieur imprédictible. « Les 39 Carnot », qui réunit les 39 présidents et directeurs d’institut de recherche publique, publient un « Manifeste » pour la relance économique par la Recherche Partenariale (*).

Tout au long de cette crise, nos entreprises et nos chercheurs ont fait preuve d’extraordinaires capacités d’innovation et d’agilité. Les hôpitaux se sont reconfigurés à une vitesse sans précédent pour assurer la continuité des soins et pour gérer l’afflux considérable de patients. Forte de son excellence scientifique, toute la communauté de la recherche s’est mobilisée, en partenariat avec les entreprises, pour développer des solutions rapidement déployables (1). La réactivité a été d’autant plus forte que de nombreux savoir-faire scientifiques, technologiques et industriels compétitifs existaient aux niveaux régional et national.

C’est la plus évidente des démonstrations de notre capacité, par le lien entre recherche et industrie, à rassembler les talents pour créer demain, par l’innovation, une économie plus résiliente et plus responsable.

Nous avons besoin d’une industrie nationale forte alliée à une recherche au meilleur niveau international pour garantir notre indépendance économique dans des secteurs aussi essentiels que le développement et la production de matériel médical etde médicaments, la production agricole et alimentaire, le numérique et plus généralement les technologies nécessaires à l’adaptation des systèmes de production pour assurer la résilience et la souveraineté de notre pays.

Notre souveraineté passe également par la préservation de nos savoir-faire industriels, scientifiques et technologiques qui demeure une préoccupation permanente. Cela implique une stratégie raisonnée sur le long terme de propriété intellectuelle qui préserve en priorité les intérêts de nos entreprises et de notre économie. Par ailleurs, une importante partie des nouvelles technologies propres à faire face à « l’après-crise » et donner un avantage compétitif, sont issues des travaux de nos chercheurs. Nos entreprises et nos laboratoires doivent être  attractifs pour que nos chercheurs continuent à trouver en France matière à exprimer leur talent, afin d’éviter la fuite de nos cerveaux et de nos technologies.

Les 39 Instituts Carnot, représentant 55% de la recherche partenariale française, croient au besoin d’une science qui soit à la fois ouverte et responsable en termes de développement et de protection de notre économie dans le respect des valeurs éthiques fondamentales de notre pays et de la science. Noussuivons à ce sujet avec intérêt les initiatives parlementaires sur la responsabilité et l’éthique dans les partenariats internationaux et ne manquerons pas de mettre en oeuvre etde réaffirmer ces principes.

Les 39 Carnot sont mobilisés pour accompagner la relance de notre économie, permettre à nos entreprises de pouvoir surmonter cette crise et répondre aux enjeux actuels de Compétitivité, de Transition environnementale, énergétique et numérique, de Santé, de Résilience et d’Agilité. Pour cela, nousnous attachons à déployer une recherche d’excellence au service de l’innovation et de la compétitivité industrielle, en réponse aux grands défis que la crise actuelle a exacerbés et qu’il nous faut relever :

• Pour la relance et la croissance durable de nos entreprises

Viviers de talents et premiers relais de l’emploi sur lesterritoires, nos industries, et particulièrement les PME et ETI, ont besoin d’être accompagnées plus fortement encore dans leurs projets de R&D pour assurer par l’innovation leur croissance et leur résilience future, avec notamment des actions de dérisquage et un accès décloisonné aux plateformes technologiques de nos instituts. Grâce à notrestructuration en filières, nous déployons actions et outils pourleur permettre de bénéficier des dernières inventions et savoir-faire de nos chercheurs, pour renforcer leur compétitivité et lesaider également à former leurs employés actuels et futurs.

• Pour la résilience et l’agilité des systèmes de production

Les solutions techniques existent et se développent pourpermettre des reconfigurations rapides des lignes deproduction, anticiper, analyser et réagir plus rapidement auxsituations de crise. La science des données peut notamment permettre d’améliorer les chaînes logistiques, favoriser les circuits courts à faible émission de carbone. Un terreau d’exception existe également pour développer les techniquesde bio production de médicaments sur le sol français ouassurer le développement d’une agriculture responsable et durable, de la production à la consommation. Par notre lien avec les territoires et grâce aux savoirs de nos instituts, nous soutenons les entreprises dans leurs transformations, pour les rendre plus résilientes et plus agiles.

• Pour une médecine de premier rang mondial

Lever les risques de défaillance sur une pièce testée et son outillage des mesures sur vibrateur est rendu possible grâce à la simulation. Véritable gain de temps pour l’Industrie, cette méthode limite ainsi le nombre de campagnes expérimentales par la sélection d’un prototype optimisé via des essais virtuels menés en amont.

Qualification vibratoire pour l’Industrie

Les exigences de qualification vibratoire des équipements se généralisent progressivement à tous les secteurs d’activités industriels (automobile, aéronautique, ferroviaire, spatial, énergie…). En fonction des caractéristiques opérationnelles du produit, et des contraintes qu’il subira ; différents types d’excitation peuvent être appliqués. Les principaux types sont les essais d’endurance par balayage sinus, les essais aléatoires et les essais par excitation sinus fixe, ou par suivi d’une fréquence de résonance (sinus dwell). Selon le cahier des charges et le nombre de spécimens à tester, les essais peuvent durer de quelques heures à plusieurs semaines pour les campagnes les plus longues.

Lorsque l’essai amène à une défaillance du produit testé, il s’agit alors d’en analyser les causes dans le but de revoir sa conception. Un nouveau prototype est alors fabriqué pour être de nouveau soumis à l’essai de qualification vibratoire. Cette itération impacte nécessairement le planning et le budget du projet. Dans le pire des cas, une seule itération n’est pas toujours suffisante.

Derisking virtuel

Dans des plans de validation de produit  dont la tenue du planning et le respect du budget sont essentiels, il est primordial d’éviter toute phase d’itération sur le prototype physique.

La modélisation numérique offre aujourd’hui toutes les fonctionnalités nécessaires pour analyser et limiter les risques de défaillance d’un produit soumis à un cycle d’endurance vibratoire.

Cette phase de derisking doit être systématique avant le lancement d’une campagne d’essais. Pour cela, l’enchaînement des étapes de simulation et de calcul, appelé le workflow numérique, doit être optimisé.

L’endommagement par fatigue est alors représenté sur l’ensemble des composants du produit testé. L’analyse de l’ensemble de ces résultats permet de conclure à une endurance infinie du produit ou bien à un nombre de cycles avant défaillance. Dans le cas d’un risque de défaillance, le comportement dynamique du produit sur son outillage est analysé en détails et une phase de redimensionnement du produit peut être lancée.

En regard du coût et des conséquences d’une itération sur prototype physique, les itérations sur prototype virtuel sont nettement avantageuses pour le projet et le client.

Mailler et paramétrer une géométrie en vue d’un calcul numérique

C’est possible avec le logiciel Salome-Meca ! Les essais virtuels reposent sur la préparation de modèles numériques réalistes pour réaliser des calculs prédictifs pertinents. Ce type d’étude passe nécessairement par un travail en amont de Préparation de géométries, de maillages et calcul statique linéaire avec Salome-Meca, une formation proposée par le CEVAA.

Ainsi, seront acquis lors de cette formation en novembre : les possibilités du logiciels, le dessin de géométries nouvelles ou existantes, le maillage et le paramétrage d’une géométrie en vue d’un calcul numérique et enfin, le lancement d’un calcul linéaire avec le module AsterStudy.

6VIB : solution d’essais virtuels

L’ensemble des étapes nécessaires à un essai virtuel d’endurance vibratoire a été implémenté au sein de la solution 6VIB. Cette solution développée par le CEVAA et le Groupe 6NAPSE offre un service compétitif avec un workflow numérique optimisé.

Grâce à l’utilisation des fonctionnalités de corrélation calculs/essais de 6VIB, les modèles ont été recalés à partir de résultats d’analyse modale expérimentale et de mesures opérationnelles. Le Groupe 6NAPSE dispose aujourd’hui des ressources matérielles, logicielles et humaines pour accompagner ses clients sur toute la chaine de valeurs de la qualification vibratoire des équipements industriels.

Il est certain que les essais virtuels seront de plus en plus sollicités pour optimiser les pièces industrielles. Une solution incontournable pour accélérer les projets de mobilité de demain !

NEW ! Le groupe 6NAPSE obtient l’agrément SAFRAN

L’agrément SAFRAN est une qualification délivrée par le Groupe SAFRAN. Il certifie la conformité des essais réalisés par les centres d’essais en fonction d’un cahier des charges précis.

La qualification a été réalisée sur un vibrateur couplé à une tente ISO8 de propreté régulée en température. Avec cette qualification, le Groupe 6NAPSE peut désormais réaliser des essais vibratoires sur des matériels de vol, ainsi que pour les matériels de développement sans condition.

Pour nous solliciter sur un de ses sujets ou répondre à vos questions, vous pouvez nous contacter à: communication(at)carnot-esp.fr

Exposition au bruit des transports routiers : quels sont les effets sur l’hypertension artérielle ? C’est ce qu’étudie le CEVAA, centre d’expertises et d’essais en vibro-acoustique et simulation, avec le projet Cardionoise.

Nuisances sonores des transports en ville et effets cardiovasculaires

La pollution sonore est reconnue depuis longtemps comme un problème de bien-être et de qualité de vie. Elle est devenue préoccupante pour la santé, en particulier en zones urbaines.

L’exposition au bruit ambiant contribuerait à 10 000 décès prématurés par an, montre une estimation de l’Agence Européenne de l’Environnement. Ces décès seraient notamment liés à des arrêts cardiaques et des accidents vasculaires cérébraux. En outre, près de 90 % des effets sur la santé en rapport au bruit sont liés aux nuisances sonores du trafic routier. C’est dans ce contexte qu’un projet de recherche visant à établir un lien direct entre l’exposition au bruit et l’hypertension artérielle a été lancé : Cardionoise.

Les résultats obtenus au cours de cette étude posent le cadre d’un futur projet. Celui-ci visera l’étude des mécanismes d’actions liés au bruit sur l’activité cardiaque et l’effet potentiellement synergique de la pollution atmosphérique.  Précédemment, un projet collaboratif avec le CERTAM sur l’utilisation de données acoustiques pour l’estimation des polluants liés au trafic routier a montré, qu’avec un dispositif composé d’un microphone et d’un calculateur en temps réel, il est possible de donner une indication sur l’exposition aux particules fines 15 secondes avant la mesure. Ce temps est suffisant pour fermer les entrées d’air du véhicule et limiter l’exposition des occupants du véhicule.

Cette possible corrélation montre, qu’à terme, nous pourrons exploiter les cartographies de bruits des centres-villes pour préserver la santé des usagers en  anticipant les pollutions sonores et atmosphériques.

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Dès le début de la crise COVID-19, le Carnot ESP a mobilisé ses équipes sur  un de ses domaines de compétences : la métrologie des particules et leur diffusion dans l’air.

• Les masques et la filtration de l’air

En partanariat avec le Centre Hospitalier Universitaire Caen Normandie, le CARNOT ESP participe à une étude ayant pour but de tester l’efficacité des masques chirurgicaux à usage unique utilisés pour protéger le personnel hospitalier. Il s’agira de déterminer l’influence d’un cycle de décontamination sur les performances de filtration de l’aérosol natif entre 10 et 100 micromètre, de déterminer la durée optimale d’utilisation de ces masques et enfin d’évaluer le risque de passage d’une charge virale constituée d’aérosol de virus aéroportés à 150 nanomètres lors d’une mauvaise utilisation (notamment séchage du masque).

Pour les masques grand public, leur performance peuvent être éprouvés par le CERTAM, laboratoire officiel inscrit à la DGE. Les demandes se font directement en ligne et un large choix de niveau de filtration et de respirabilité est proposé. Pour toute demande, cliquez ici.

Le COVID-19 peut être présent dans l’air ambiant en milieu fermé. Dans le but de l’éliminer, le CARNOT ESP, en partenariat avec un industriel spécialiste de le filtration, s’implique dans l’évaluation d’un appareillage qui serait en capacité à éliminer le virus du COVID-19 dans l’air ambiant par charge électrostatique de l’aérosol. Des expérimentations préliminaires vont débuter prochainement.

• L’évaluation des risques de transmission par la simulation numérique

Le port des masques est rendu indispensable du fait d’un mode de transmission suspecté du virus COVID-19: les gouttelettes de respiration aéroportées. Elles peuvent contenir le virus éjecté dans l’air (toux, éternuement, voire simple respiration) et peuvent être maintenues en suspension sur des temps longs selon les conditions de l’écoulement environnant, avant d’être inhalées par d’autres personnes.

Pour d’évaluer les risques liés à ce mode de transmission, une équipe de chercheurs, qui collaborent depuis de nomreuses années au développement du code communautaires YALES2 (coordonné par Vincent Moureau du CORIA), ont décidé d’utiliser la simulation numérique de haute-fidélité en mécanique des fluides, associée à la puissance des supercalculateurs actuels, afin d’obtenir un outil d’aide à la décision pour répondre à ce type de crise. Tous les détails sont à retrouver sur : http://www.legi.grenoble-inp.fr/web/spip.php?article1599

• Le don de matériel aux hopitaux

Dès le début de la crise COVID-19, les laboratoires du Carnot ESP ont collecté leurs stocks de masques (3 000 masques en tout: masques chrurgicaux, FFP2 et FFP3), gants (23 000), éthanol absolu (120 L),  blouses et  combinaisons (100), surchausses, lunettes de protection pour les remettre aux Centres Hospitaliers Universitaires de Caen Normandie et Rouen.

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