Développement d’une machine de torsion-flexion de limes endodontiques

"Le pilotage des moteurs, leur synchronisation et la mesure via les capteurs est géré par une application développée sous LabVIEW."

- Becker Simon, LEMTA Université de Lorraine, Ingénieur d’étude en technique expérimentale

Le défi:

Etudier le comportement mécanique d’une nouvelle génération de limes endodontiques en alliage à mémoire de forme à base de cuivre.

La solution​:

Développer un banc d’essais expérimental pour générer des sollicitations mécaniques en flexion et torsion. Le banc comprend un moteur à courant continu, un moteur sans balais et deux capteurs mesurant les couples de flexion et de torsion que subit la lime. Le pilotage des moteurs, leur synchronisation et la mesure via les capteurs est géré par une application développée sous LabVIEW.

Description du contexte

Le Laboratoire d’Energétique et de Mécanique Théorique et Appliquée LEMTA (UMR 7563) est une Unité Mixte de Recherche de l'Université de Lorraine et du CNRS. Il fait partie de la Fédération de Recherche « Jacques Villermaux pour la Mécanique, l'Energie et les Procédés ». www.lemta.fr

Le Lemta dispose de services communs d’appui à la recherche (mécanique, électronique et instrumentation) pour le développement de machines expérimentales. Le présent projet est effectué dans le cadre d’une thèse de doctorat effectué au sein du groupe « Mécanique des Matériaux et des Structures » conjointement avec la société Micro-Méga www.micro-mega.com

 

En endodontie, la préparation canalaire s'effectue selon un nettoyage mécanique à la lime endodontique ainsi qu'une désinfection par peroxyde d'hydrogène.

De manière à épouser parfaitement la courbure du canal à traiter, la lime doit posséder une souplesse importante. Celle-ci est fabriquée à partir d'un alliage à mémoire de forme (nickel titane) pouvant présenter des déformations réversibles de l'ordre de 8 %.
Une nouvelle génération de lime conçue à base d'alliage à mémoire de forme à base cuivre (CuAlBe) est actuellement en développement au LEMTA. Ce matériau présente le double avantage d'être encore plus souple que son homologue en nickel titane puisqu'il peut atteindre des déformations réversibles de l'ordre de 10% mais il possède des propriétés antibactériennes intrinsèques qui dispenserait au praticien de désinfecter les canaux à traiter par peroxyde d'hydrogène.

Afin de garantir un comportement mécanique optimal de ces nouvelles limes conçues en CuAlBe, il est nécessaire de caractériser complétement leur comportement mécanique en flexion et en torsion. En effet, ces deux sollicitations mécaniques sont classiquement celles que subissent les limes lors d'un traitement endodontique.

 

Description de l’application

Le matériel est composé de :
- capteur de couple 50mNm statique Scaime pont complet
- capteur de couple dynamique 20mNm Scaime pont complet
- 2 cartes de positionnement EPOS2 Maxon/Mdp  
- 2 codeurs incrémentaux 500 et 1024 points/tour
- 2 motoréducteurs Maxon/Mdp courant continu et Brushless
- Carte NI-USB6210

 

Les cartes de positionnement sont de type EPOS2 et sont interfacés sous LabVIEW grâce aux VIs fournis par le constructeur. La communication se fait par USB ou port série.


Via l’interface homme machine, l’utilisateur est capable de programmer des successions de déplacements en torsion et/ou en flexion séquentiellement ou de manière simultanée et d’enregistrer les données (couples et positions angulaires).
Pour effectuer des commandes synchronisées (exemple : 10 cycles de flexion à 20° et de torsion à 10° toutes les 5 secondes) les cartes de positionnement peuvent être configurées en maître/esclave.

 

Par souci de performance, l’application a été développée selon le modèle producteur consommateur avec 6 processus s’exécutant en parallèle :
- IHM (boucle évènement)
- Gestion message
- Gestion acquisition
- Gestion Moteur
- Gestion enregistrement
- Gestion affichage

 

Grâce à cette architecture, et sa facilité d’implémentation sous LabVIEW l’exécution des processus critiques n’est pas perturbée par les tâches secondaires comme l’affichage ou l’enregistrement.

 

Mise en œuvre 

Comme dans tout projet de recherche, le cahier des charges est susceptible d’évoluer. Il faut donc lors de la conception logicielle, choisir une structure de données évolutive. Généralement le modèle de conception « Gestionnaire de messages dans une file d'attente » est suffisamment polyvalent.

 

Résultats et évolution 

La machine est désormais utilisée par un doctorant du Lemta dans le cadre de sa thèse.

 

Informations sur l’auteur:

Becker Simon
LEMTA Université de Lorraine, Ingénieur d’étude en technique expérimentale
2 avenue de la Forêt de Haye
Vandoeuvre-lès-Nancy 54500
France
Tel: 0383595731
simon.becker@univ-lorraine.fr

Banc de flexion- torsion
Lime endodontique en alliage à mémoire de forme à base cuivre (CuAlBe)
Dialogue entre les processus
Les processus plus concrètement sous Labview
Interface homme machine