Mehdi El Hafed, directeur général de la start-up bordelaise Touch Sensity Doc : Touch Sensity

Le suivi en temps réel de certaines pièces est souvent crucial pour la sécurité de fonctionnement d’un équipement. Plutôt que de les barder de capteurs, Touch Sensity propose d’utiliser l’analyse de l’évolution d’un signal électrique les parcourant pour dresser, à la manière d’un radar, une cartographie 3D de leur comportement et de leur évolution, notamment vis-à-vis de la fatigue. Une technologie novatrice toujours en développement qui a déjà séduit en cinq ans nombre de grands groupes industriels.

Quel mécanicien n’a pas rêvé de pouvoir suivre en temps réel l’état et le comportement d’une pièce ou d’un ensemble en service, vis-à-vis du vieillissement, des fissures, des chocs, des déformations, des contraintes, de la température, etc., le tout sans avoir à faire une longue instrumentation ? « C’est justement la préoccupation à laquelle nous répondons avec notre technologie SensiTech », explique Mehdi El Hafed, directeur général de la start-up bordelaise Touch Sensity.

Une histoire qui a débuté en 2019 quand Anna Pugach et Mehdi El Hafed ont créé Touch Sensity. Auparavant Anna Pugach avait travaillé pendant sa thèse sur une peau artificielle pour robot humanoïde au laboratoire ETIS à Cergy-Pontoise. ETIS (Equipes traitement de l’Information et Systèmes – UMR8051) est un département de recherche conjoint entre l’Université CYU Cergy de Paris, l’École supérieure de génie électrique de l’ENSEA et le CNRS Sciences Informatiques. Ses travaux lui ont valu d’être contactée par l’Inria à Bordeaux pour travailler sur les vêtements connectés, afin de détecter les angles articulaires pour prévenir les troubles musculosquelettiques. Elle a alors adapté sa technologie propriétaire à plusieurs cas d’usage. De son côté, Mehdi El Hafed est un ingénieur généraliste en sciences cognitives avec un diplôme en management de projet.

Adapter la technologie au besoin

« Pendant toute l’année 2019, nous avons écumé les salons pour présenter ce textile permettant de monitorer les angles articulaires et on a échangé avec de multiples industriels sur ce que l’on était capables de faire. Fin 2019 nous avons gagné le concours MediSpace Challenge organisé par Airbus Développement. Ce qui nous a valu une aide financière et ouvert des portes. Nous nous sommes alors vite aperçus que les besoins en peau artificielle et vêtements connectés n’étaient pas au cœur des préoccupations des industriels, mais que, par contre, ils avaient des problèmes de monitoring des matériaux, notamment métalliques ou composites. Nous avons donc commencé à adapter notre technologie propriétaire à ces matériaux. Et nous avons fini par créer Touch Sensity à la toute fin 2019 et signé notre premier contrat avec Ariane Group, ce qui nous fait nous lancer dans les matériaux composites en fibre de carbone. » Et au fur et à mesure que les années passent, Touch Sensity va diversifier ses activités, notamment vers l’automobile, le ferroviaire, le spatial, la défense et aborder le monitoring de multiples types de matériaux (métaux, plastiques, composites fibres de verre…) et grossir pour atteindre aujourd’hui la quinzaine de personnes.

Une technologie sans capteurs

Habituellement, pour quantifier l’évolution d’une pièce on utilise des capteurs rapportés dont les propriétés du matériau les composant changent en fonction d’une sollicitation. Touch Sensity a eu l’idée d’utiliser l’entièreté de la matière composant la pièce comme ‘‘capteur’’ et d’analyser les variations dans ce matériau. « Pour cela on envoie un signal électrique dans le matériau de la pièce et en retour un système électronique cartographie la propagation de ce signal initial dans le matériau. Ce qui nous intéresse ce n’est pas tant la valeur de ce signal initial (milliampère en 5-12V), que son évolution dans le temps, un peu à la manière d’un radar aérien qui serait cantonné au volume d’une pièce. Ensuite on répète à intervalles réguliers l’envoi du même signal. Et l’on constate qu’un impact, qu’une apparition de fissure ou une délamination entrainent une modification notable du signal retour. Reste ensuite à interpréter correctement cette variation et cela fait aussi partie de notre savoir-faire. »

Cette technologie, conçue pour être une solution embarquée, permet de monitorer au choix une pièce précise ou un ensemble de pièces, mais en général les industriels choisissent de ne monitorer que les zones de pièces susceptibles de voir apparaitre des défauts, d’une part, pour limiter les coûts et ,d’autre part, pour ne pas voir une information importante noyée dans la masse de données. Les zones ainsi contrôlées peuvent aller de moins d’un centimètre à plusieurs mètres.

Ne pas remplacer les capteurs traditionnels

On va ainsi pourvoir détecter tout ce qui va engendrer une variation dans le matériau grâce à la variation du signal. Ce peut être des endommagements (rayures, impacts, fissures…), de la fatigue, de la compression, de la traction, de la flexion, des déformations, mais aussi des oxydations, des porosités, la qualité de collages, la dégradation thermique, l’échauffement et la dégradation liée à des environnements extérieurs comme par exemple un brouillard salin, un acide… On peut aussi détecter l’apparition de vibrations dès qu’elles sont supérieures au bruit de fond.

« Mais attention, notre objectif n’est pas d’être aussi précis que les capteurs spécialisés traditionnels. Nous, nous sommes dans le Structural Health Monitoring, c’est-à-dire offrir à nos clients une première visibilité globale des événements qui se passent pendant l’exploitation d’une pièce, afin de prendre une décision et d’intervenir plus rapidement, pour réduire les coûts de maintenance et des arrêts de production ou des immobilisations. Charge à eux ensuite d’instrumenter la pièce avec des capteurs traditionnels pour avoir des valeurs précises afin de comprendre ce qui se passe. Nous sommes un outil de première alerte pour aider à la décision et faciliter la maintenance. D’autant plus que pour amener notre technologie au niveau de précision des capteurs, il faudrait faire des investissements colossaux hors de notre portée », résume Mehdi El Hafed.

Surveiller l’évolution du signal

La nature du signal est un sujet sur lequel Mehdi El Hafed reste très discret car cœur de la technologie qui, bien que stabilisée, fait toujours l’objet de développements. Ce signal est envoyé dans la pièce et réceptionné via des connecteurs placés en périphérie de la pièce à monitorer. Touch Sensity propose ainsi une dizaine de connecteurs différents pour répondre à de multiples cas d’usages et d’environnements.

L’évolution de ce signal est ensuite traitée à l’aide de modèles mathématiques paramétriques puissants qui sont justifiables, donc aux antipodes d’une approche IA car, pour être utilisables dans le domaine industriel dans des applications de sécurité, ils doivent être certifiés. Le traitement de ces données et leur évolution par rapport à la situation initiale débouche sur des cartographies et des graphiques qui peuvent être associés à des données réelles. On peut ainsi obtenir la localisation en X et Y d’un impact, avec une précision inférieure au millimètre, et sa force, aussi bien en surface que dans le volume. Par contre, la localisation en Z n’est pas directement obtenable car le signal parcourt la pièce de manière parallèle à celle-ci.

« Les modèles mathématiques que nous utilisons sont spécifiques à chaque cas d’usage. Nous avons pour cela embauché trois docteurs en mathématiques appliquées, qui travaillent sur des équations appliquées à la physique que personne n’avait réussi à résoudre et qu’ils ont résolues. »

Notons que cette technologie fonctionne avec tous les matériaux qu’ils soient conducteurs ou non. Il faut juste que le signal soit capable de se propager, donc que le matériau ne soit pas isolant à 100 %. Mais les matériaux isolants à 100 % sont très rares, même un morceau de bois ne l’est pas, il va laisser le signal se propager, notamment grâce à son humidité résiduelle.

Ne pas faire que de la R&D

L’objectif de Touch Sensity n’est pas de faire que de la R&D, mais bien de proposer des solutions pérennes et économiquement viables aux industriels. « Nous avons eu par exemple une demande pour monitorer des poteaux électriques en bois. Investir des centaines de milliers d’Euro en R&D pour développer une telle solution spécifique n’a pas de justification par rapport au coût du remplacement d’un poteau douteux. Nous essayons d’être cohérents en terme de coût de technologie et de service apporté à nos clients. C’est pourquoi nous avons aussi développé une peinture que l’on dépose et monitore sur la pièce que l’on veut surveiller. Dans ce cas on est donc sur un monitoring en surface uniquement, mais ce qui permet de répondre à des premiers cas d’usage avec une technologie qui est bien plus bien plus accessible et plus facile à industrialiser. »

Enfin de compte, si l’on monitore l’ensemble de la pièce nous sommes en 3D volumique par contre si l’on ne monitore que la peinture nous sommes en 3D surfacique ; « Mais avec toutefois la possibilité d’extrapoler mathématiquement dans le volume. Parce que quand on connaît les caractéristiques du matériau, si on a une déformée en surface, on peut en déduire ce qui se passe à l’intérieur. Mais ça reste de l’extrapolation, ce n’est pas une mesure directe. »

Touch Sensity est totalement autonome quant aux technologies, tant électriques, électroniques, mathématiques, que sur les matériaux qu’elle développe. « Tous les grands noms avec lesquels nous travaillons (Airbus ; Alstom ; Ariane Group ; Autoliv ; Cetim ; Dassault Aviation ; Leonardo ; Naval Group ; Nexter ; RATP ; Safran ; SNCF ; Valeo…) sont des clients auxquels nous vendons des projets, du prototypage ou des études clés en mains, pour lesquels nous développons aussi bien de l’électronique que des mathématiques ou de la caractérisation de matériaux », précise Mehdi El Hafed.

Plusieurs niveaux d’analyse

Touch Sensity propose trois niveaux d’analyse des données récoltées. Le premier c’est du On/Off, donc on considère la pièce comme un booléen, un graphique qui varie où l’on définit des seuils, compte des évènements, lorsque l’on ne veut pas plus de précision. Le deuxième niveau d’analyse, c’est du zonage, où l’on définit les zones indépendantes qui sont entièrement paramétrables. Cela permet d’avoir un premier niveau de localisation, mais en ayant une puissance de calcul moindre. Enfin, au troisième niveau on est sur de la cartographie 2D/3D avec des images de reconstruction de la pièce.

« Si on a une pièce de plusieurs mètres avec une cartographie au demi-millimètre près en 3D, ça prendra plutôt 5 minutes pour générer une image. Par contre, on peut descendre en dessous de la seconde sur un On/Off pour une petite pièce. Tout dépend aussi des besoins du client. Par exemple, pour le boggie ferroviaire que nous monitorons pour la RATP, nous pourrions descendre au niveau de la seconde, mais le client nous demande juste un suivi de propagation de fissure journalier. »

Préparer l’avenir

Aujourd’hui Touch Sensity, pour améliorer la précision des résultats proposés à ses clients, entend maitriser la partie logicielle d’architectures hybrides de mesure. Celles-ci, outre sa propre technologie d’analyse de signal qui reste limité par le rapport signal/bruit, intègrent aussi les données issues des capteurs traditionnels dont peut être équipé la pièce.

Touch Sensity a déjà levé 5 M€ en deux tours de tables depuis sa création (Newfund Nouvelle Aquitaine Euskal Herria-NAEH ; NACO ; l’italien LIFTT ; le suisse DAA Capital, ainsi que des subventions de Bpifrance et du conseil régional de Nouvelle-Aquitaine) et va prochainement relancer un troisième tour de table de 5 M€. « Notre objectif n’est pas de lever beaucoup d’argent, mais de lever le strict minimum nécessaire pour continuer notre développement et montrer surtout à nos clients qu’ils peuvent nous faire confiance et qu’on peut travailler ensemble. Nous souhaitons augmenter notre pénétration des marchés industriels en multipliant les collaborations avec nos clients. Notre objectif à terme est que notre technologie soit démocratisée et déployée dans tous les domaines industriels, idéalement en restant indépendants, mais nous n’hésiterons pas à nous adosser à un grand groupe si cela est nécessaire pour y arriver », conclut Mehdi El Hafed.

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : https://touchsensity.com/