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Rey-Mermet Samuel

Rey-Mermet Samuel

Professeur-e HES Ordinaire

Compétences principales

Matériaux multifonctionnels

Technologie des poudres

Fabrication additive

Analyse de risques

Aptitude au service

Hydroélectricité

  • Contact

  • Enseignement

  • Recherche

  • Publications

  • Conférences

Contrat principal

Professeur-e HES Ordinaire

Téléphone: +41 58 606 88 31

Bureau: ENP.23.N114

HES-SO Valais-Wallis - Haute Ecole d'Ingénierie
Rue de l'Industrie 23, 1950 Sion, CH
HEI - VS
Domaine
Technique et IT
Filière principale
Systèmes industriels

La science des matériaux en vidéo!

https://www.youtube.com/c/SamuelReyMermet

BSc HES-SO en Energie et techniques environnementales - HES-SO Valais-Wallis - Haute Ecole d'Ingénierie
  • Analyse de risques
BSc HES-SO en Energie et techniques environnementales - HES-SO Valais-Wallis - Haute Ecole d'Ingénierie
  • Science des matériaux

En cours

Smart real time monitoring system for aerial penstocks - OFEN Contrat No SI/502742-01
AGP

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: FMV SA; Alpiq Suisse SA; OFEN

Description du projet : Généralement le suivi géodésique des conduites forcées est réalisé périodiquement par exemple à une fréquence annuelle. Pourtant les conduites sont soumises à des variations d'exploitation journalières et potentiellement à des aléas environnementaux pouvant entraîner des conséquences immédiates (glissement de terrain) ou réversibles (gel-dégel du sol) sur leur structure qui ne sont donc pas détectées. Ce projet vise à implémenter un système de mesure en temps réel MTR complétant les données d'exploitation et les mesures géodésiques périodiques et de la coupler à un jumeau mécanique JM de la conduite forcée. Celui-ci sera utilisé pour reproduire en temps réel le comportement mécanique de la conduite en fonction des mesures en temps réelles et des conditions d'exploitation acquises via le SCADA. Ce système permettra de détecter instantanément les mouvements subis par les conduites forcées, de réduire l'incertitude quant à leurs causes et d'anticiper les interventions. Ce qui aura un impact positif sur la sécurité et la disponibilité de la production hydroélectrique.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rudaz Patrice , Joris Steve , Zahno Silvan , Baer Edouard , Rapillard Laurent , Rey-Mermet Samuel , Masserey Romain

Partenaires académiques: VS - Institut Systèmes industriels

Partenaires professionnels: Hydro-Exploitation SA

Durée du projet: 01.03.2024 - 28.02.2027

Montant global du projet: 167'100 CHF

Statut: En cours

Smart Penstock AGP 131311

Rôle: Collaborateur/trice

Financement: OFEN P+D

Description du projet :

Ce projet vise à implémenter un système de mesure en temps réel MTR complétant les données d’exploitation
et les mesures géodésiques périodiques et de la coupler à un jumeau mécanique JM de la
conduite forcée. Le terme « mécanique » est utilisé pour se différencier des approches de Machine
Learning uniquement fondées sur une analyse de données : Physics Based versus Data Driven Model.
Le JM consiste en un modèle numérique simple basé sur un modèle analytique de poutres sur appuis,
encastrées aux points fixes (massifs), avec des frottements dans les joints d’expansions et au droit
des appuis. Celui-ci sera utilisé pour reproduire en temps réel le comportement mécanique de la conduite
en fonction des mesures en temps réelles et des conditions d’exploitation acquises via le SCADA.
Ce système permettra de détecter instantanément les mouvements subis par les conduites forcées,
de réduire l’incertitude quant à leurs causes et d’anticiper les interventions. Ce qui aura un impact
positif sur la sécurité et la disponibilité de la production hydroélectrique.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rey-Mermet Samuel

Durée du projet: 01.02.2024 - 01.02.2026

Montant global du projet: 296'100 CHF

Statut: En cours

MAP Stylus : dental instrument for Micro Apical Placement, Innosuisse 107.818 IP-ENG

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: Innosuisse

Description du projet :

confidentiel

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rey-Mermet Samuel

Durée du projet: 15.09.2023 - 27.02.2025

Montant global du projet: 443'286 CHF

Statut: En cours

ECT4AMM-In-situ monitoring of metal additive manufactured parts

Rôle: Co-requérant(s)

Requérant(e)s: Richard Jacques, HEPIA

Financement: Innosuisse

Description du projet :

3D metal printing is making significant progress but monitoring tools are still missing. The project aims to integrate non-destructive testing (NDT) sensors in machines to improve the part quality, reduce post processing costs. This insure quality control while manufacturing process.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rey-Mermet Samuel

Partenaires académiques: Richard Jacques, HEPIA; Adriaan Sperings, INSPIRE

Partenaires professionnels: Revaz Bernard, AMiquam

Durée du projet: 01.08.2022 - 01.02.2024

Statut: En cours

Robust heat flux sensor for high temperature industrial processes

Rôle: Co-requérant(s)

Financement: Innosuisse

Description du projet :

The field of this project is high temperature industrial processes, which represent an important share of overal energy consumption (ca.10%), usually show high energy cost for the concerned industries (>1'000'000 CHF/yr on a single site), but also have an impact on their CAPEX and OPEX in terms of equipment operating at high temperature and its maintenance/lifetime/hazards.  Insufficient monitoring or control of processes, and ageing or failing equipment lead to substantial waste heat losses for these producers/users. Reducing these heat losses will improve their competitiveness by reducing their energy bills and maintenance/repair costs, and could increase their productivity, efficiency, and product quality. In addition, this will often limit CO2 emissions and other environmental impact of these industries, for which they may be taxed, hence saving tax cost. High temperature industrial processes are not often optimized because of their complexity, uneasy access, unavailability of direct loss measurements and lack of predictive maintenance. From experience, substantial energy savings (10-20%) can be achieved by relatively simple low cost measures - if properly located.

The aim of this project is to help these industries by proposing a novel heat flux sensor capable of being deployed in challenging industrial environments (200-1000°C). In addition to temperature indication only, a heat flux sensor directly quantifies heat loss (in W/m2) at locations of interest in the high temperature process, opening the way to better process monitoring and process control, to the surveillance/detection of potential defects or anomalies, and to conditional maintenance of equipment or component parts.

We see applications in: steel making, metallurgical foundries; glass making; cement; chemical plants, oil and gas industry; incineration; power plants; engines, heat exchangers, furnaces, gas turbines, boilers, etc.; even the watch industry expressed interest in such sensors.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rey-Mermet Samuel , Joris Steve , Sallem Haifa , Cinna Adeline

Partenaires académiques: Jan Van Erle, EPFL-Sion

Partenaires professionnels: Confidentiel, Confidentiel Suisse

Durée du projet: 01.03.2021 - 28.02.2023

Montant global du projet: 700'000 CHF

Statut: En cours

METIS

Rôle: Co-requérant(s)

Requérant(e)s: Federico Manzucatto, SUPSI

Financement: Innosuisse

Description du projet :

METIS proposes the design and development of a process engineering and control platform to assist the manufacturing and repairing through LMD of lead-free Functionally Graded Material (FGM) parts for advanced applications in industrial sectors such as Hydraulics, Energy, Aerospace, and Machinery.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rey-Mermet Samuel , Baer Edouard , Girard Hervé

Partenaires académiques: Federico Manzucatto, SUPSI

Partenaires professionnels: Kugler Bimetal

Durée du projet: 01.03.2021

Montant global du projet: 380'000 CHF

Statut: En cours

SenSLM

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: HES-SO Projet COVID

Description du projet :

Contrôle non destructif normalisé de pièces produites par fusion laser sélective durant leur mise en forme

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rey-Mermet Samuel , Wicht Jonatan

Partenaires professionnels: Bernard Revaz, Sensima Inspection sàrl

Durée du projet: 01.03.2021 - 30.10.2021

Montant global du projet: 108'000 CHF

Statut: En cours

BioSLM

Rôle: Co-requérant(s)

Requérant(e)s: Pasin Marcelo, HE-Arc

Description du projet :

L’impression laser sélective (SLM) est une technique de mise en forme innovante et disruptive dans le monde
de l’usinage. Elle fait partie des techniques additives, ce qui signifie que la pièce est formée par ajout de matière
contrairement à l’usinage qui en enlève. Comme pour les autres méthodes de fabrication, les règles de
conception des pièces doivent être adaptées à la méthode. Par exemple, les pièces coulées contiennent des
carottes et des canaux permettant d’amener le métal liquide dans le moule. La même pièce produite par usinage
ne présente pas ces détails. La conception des pièces SLM doit être adaptée afin de tirer les plus grands
bénéfices possibles de cette technologie et à en limiter les inconvénients. La SLM permet d’alléger des pièces
en remplissant les volumes de treillis. En revanche, elle doit souvent contenir des supports pour évacuer la
chaleur dans les parties en porte-à-faux et éviter des défauts tels que la rugosité des couches inférieures, les
déformations et délaminations dues à une mauvaise évacuation locale de la chaleur [1]. Dans certains cas, ces
défauts peuvent même impacter l’intégrité de la machine, par exemple en déchirant la lèvre permettant
l’étalement du lit de poudre, causer l’arrêt de l’impression ou la perte de la partie déjà imprimée. Compte tenu
du prix important des pièces produites par SLM, ces incidents doivent être absolument évités.
Nous proposons de concevoir des géométries de pièces adaptées à la mise en forme par SLM tout en
remplissant les fonctions auxquelles elles sont destinées. Cela sera réalisé en utilisant un algorithme
d’optimisation connaissant les règles d’impression. Ces règles d’impression seront par exemple : les différences
de sections maximales permettant l’évacuation de la chaleur ou les angles maximaux pouvant être imprimés
sans support et sans défauts. Ces règles pourront être obtenues par impression d’une gamme de pièces de test
prédéfinies dont on évaluera la qualité pour chaque matériau ou chaque type de machine. L’algorithme
optimisera la géométrie tenant compte de la forme générale de la pièce à produire (encombrement, contact
avec d’autres pièces), d’une fonction de fitness (par exemple maximum du rapport rigidité/poids) et des règles
d’impressions décrites précédemment. Les algorithmes seront conçus avec des techniques d'optimisation
combinatoire, gourmandes en ressources de calcul, relevant l'utilisation de la programmation parallèle.
L’originalité de ce projet réside dans la manière d’optimiser la géométrie. Actuellement des logiciels d’éléments
finis permettent d’optimiser le poids d’une pièce en calculant de manière itérative la résistance mécanique
après avoir enlevé de la matière dans les zones peu sollicitées. Cette méthode ne produit pas forcément des
pièces plus faciles à imprimer car elle ne tient pas compte des règles d’impression. Nous proposons d’optimiser
la géométrie en produisant de manière aléatoire des géométries particulières, respectant les critères de
dimensionnement et les règles d’impression. Chaque géométrie sera évaluée grâce à la fonction de fitness et
la forme sera optimisée au fil des générations successives.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rey-Mermet Samuel , Pralong Jean

Partenaires académiques: Pasin Marcelo, HE-Arc

Durée du projet: 01.01.2020 - 30.06.2021

Statut: En cours

NiTinol AM

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Description du projet :

Les alliages de Nitinol (Ni50-Ti50) ont trouvé leur niche dans l'industrie médicale depuis les années 90. Les implants cardio- ou cérébro-vasculaires (stents, cathéters) représentent plus de 50% de ce marché et les guide-fils environ 10%. Parmi les applications récentes, on notera un intérêt grandissant du secteur orthopédique pour le Nitinol dans la réalisation d'agrafes, de vis osseuses et autres implants. L'alliage y est utilisé pour ses caractéristiques spécifiques que sont la mémoire de forme et la superélasticité (10 x supérieure à celle des métaux traditionnels). La température de transition entre ces deux propriétés doit être adaptée à la fonction recherchée. Le Nitinol possède une bonne résistance à la corrosion, un module de Young proche de celui de l’os et est biocompatible.

La fabrication additive (AM) est une technologie de mise en forme qui permet la fabrication directe de composants métalliques complexes. L’AM permet de réaliser des géométries 3D (pièces creuses, trous incurvés, structures en filigrane) impossibles à produire par usinage traditionnel. Le développement de la technologie de fusion sélective par laser (SLM) a permis la fabrication de pièces métalliques très denses, pratiquement sans porosités mais avec une rugosité élevée, particulièrement sur les peaux inférieures des pièces.

Le Nitinol est habituellement usiné par découpe laser. Sa température de transformation est très sensible à sa composition. Un contrôle strict de la composition de l’alliage lors de la production par SLM, comme lors l’usinage laser, est donc impératif.

Notre projet vise à démontrer le potentiel de la technologie SLM pour la fabrication des implants en Nitinol ayant des fonctionnalités nouvelles. Il s’agit tout d’abord de pièces de forme complexe, telles que stents. Pour ce faire, les conditions opératoires du SLM seront optimisées pour produire des implants superélastiques ou à mémoire de forme et garantir la composition de l’alliage en évitant l’évaporation du nickel pendant l’impression. Un premier post-traitement de surface (polissage) sera appliqué pour améliorer la qualité de surface. Ce traitement est nécessaire pour éliminer les particules de poudre faiblement attachées à la surface des pièces. Idéalement, il devrait être appliqué à toute la pièce mais peut être localisé là où la rugosité est plus importante. Après ce premier traitement, le dépôt d’un revêtement spécifique sera appliqué. Ce traitement visera une fonction particulière, par exemple la radio-opacité (fine couche de Ta) ou/et la meilleure biocompatibilité (fine couche de TiO2). Ces revêtements seront déposés par les technologies de dépôt sous vide (PVD, ALD) et devront résister à la déformation superélastique. Finalement la biocompatibilité des pièces revêtues sera testée.

Le but ultime de ce projet est de développer des implants en Nitinol dotés de propriétés nouvelles et fabriqués en utilisant une palette de procédés innovants afin de proposer aux acteurs industriels une alternative viable pour la production de ce type de pièces.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rey-Mermet Samuel , Pralong Jean

Partenaires académiques: Banakh Oksana, HE-Arc

Durée du projet: 01.01.2020 - 30.06.2021

Statut: En cours

NOKA - Chèque Inno 70809.1 INNO-EE

Rôle: Collaborateur/trice

Description du projet :

Celectis intends to develop a novel alkaline electrolyser system to make hydrogen gas from pure water. This will be electrochemically compressed to provide hydrogen for energy storage applications such as hydrogen filling stations for vehicles. The innovative idea is based on the use of twin AEM (Anion Exchange Membrane) separators that allow conversion of pure water to pure hydrogen (and oxygen) and at the same time allow for direct electrochemical compression and also to simultaneously avoid the main problem of conventional systems with gas crossover that can lead to hazardous gas compositions being formed. In addition, the process will use cheaper non-PGM catalysts. The project uses state of the art additive manufacturing methods located at HEI-VS, the research partner. In particular, the cell housings, interconnects and
electrode gas diffusion layers will be made using the metal 3-D printers while other parts will use the plastic 3-D printers, especially the middle plate incorporating the MEAs. The next step is to manufacture a short stack of 2 cells as a pre-stage before developing the MVP for Celectis.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rey-Mermet Samuel

Partenaires professionnels: Middelton Hugh, Celectis Sarl

Montant global du projet: 15'000 CHF

Statut: En cours

Horizon EU Wise

Rôle: Co-requérant(s)

Financement: EU Horizon

Description du projet :

What if complexity would no longer be what we’re used to interpret in manufacturing, i.e. geometrical. Smart
functionalities within the material are what we consider as complexity in products. Self-Healing Materials,
Triggered Biomolecules Diffusion, Smart Repairing Processes are our target functionalities; materials that can
feel history and the context, being also sensors, and set in place a strategy to optimize their behaviour.
Additive Manufacturing (AM) established a new paradigm to design products, layer-wise. And it is exactly what
enables the opportunity to incorporate complex nano-scale molecules into a macro layered structure.
In the current manufacturing landscape, realizing such advanced functionalities is hindered by the limitations of
individual process technologies, regardless of how novel they may be. Product designs must conform to the
constraints of each technology, which subsequently restricts the potential for redesign and the incorporation of new
functionalities. WISE intends to revolutionize this paradigm, by integrating multiple functions, processes, and
scales into a single lifecycle design and into a single manufacturing machine (Fig. 1). This approach will break down
these barriers, unlocking the full potential of advanced manufacturing for complex, multifunctional products.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rey-Mermet Samuel

Statut: En cours

Penstock Fatigue Monitoring

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: Innosuisse

Description du projet :

In Switzerland, the majority of the hydro power plants has been installed between 1950 and 1970. They were designed according to the maximal overpressure calculated as a static load of approximately 10 to 20% of the nominal pressure, depending the system layout. The fatigue due to pressure oscillations was not taken into consideration. Today, the number of starts and stops and of other valve operations has increased tremendously due to ancillary services. Each of these operations could produce pressure waves in the penstock and thus fatigue the steel lining faster than expected by the original designers. The rate of fatigue degradation depends on the frequency and the amplitude of these oscillations. Therefore these two parameters have to be measured simultaneously.
The goals of this project are to determine the relation between pressure oscillations and the stress in pipelines and penstocks and to help operators and assets managers to evaluate the impact of the fatigue on their infrastructure residual lifetime. 
In the WP1, a lab test rig will serve to demonstrate the relation between pressure and stress due to water hammers. In the WP2, this correlation between stress and pressure will be surveyed in situ in the penstock of 170MW La Bâtiaz hydropower plant part of Electricité d'Emosson SA and with the help of the Hydro-Clone software developed by Power Vision Engineering Sàrl. Hydro-Clone is an innovative real-time simulation monitoring system for hydro power plant transient survey. In the WP3, a module describing the impact of fatigue will be designed, programmed and implemented in Hydro-Clone. In the WP4, this fatigue module will be tested in real conditions in Emosson.
The main deliverables of this project will be (1) a better understanding of the relation between pressure, stress and fatigue, (2) an informatics tool to help the operators to survey the aging of their installation and (3) a validation of this system in a real case.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Rey-Mermet Samuel , Gonçalves Nikèle , Gaspoz Anthony Roger Francis

Partenaires professionnels: Nicolet Christophe, Power Vision Engineering Sarl; Boulicaut Bruno, Electricité d'Emosson SA

Durée du projet: - 30.06.2020

Statut: En cours

Terminés

Pile à combustible InnoCells
AGP

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: HES-SO Rectorat; INERGIO Technologies SA

Description du projet : Les piles à combustible développées par INERGIO reposent sur la technologie des cellules à oxyde solide (membrane céramique). À l'heure actuelle, il existe un seul fournisseur actif de membranes SOFC de qualité suffisante, à savoir la société estonienne Elcogen AS. L'absence de fournisseurs alternatifs représente un risque considérable pour le développement futur de produits à base de cellules SOFC. De plus, plusieurs vulnérabilités ont été identifiées au niveau ces cellules, ce qui accélèrent les mécanismes de dégradation et donc réduisent l'efficacité électrique des générateurs en cours d'utilisation. De plus, ces membranes ne peuvent être utilisées que de manière continue, c-à-d. sans cycle d'arrêt-démarrage et de ce fait sont limités à des applications stationnaires. Cela est dû au fait ces membranes ne résistent pas à la réoxydation ni même au cyclage thermique lors des périodes d'allumage/extinction des piles à combustible. La vision d'INERGIO de proposer de générateurs flexibles pour des applications off-grid dépend de sa capacité à disposer de cellules capables de fonctionner de manière plus flexible et durable que celles actuellement disponibles sur le marché.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Bruchez Yvan , Gonçalves Coelho Miguel , Joris Steve , Berthouzoz David , Baer Edouard , Darbellay Jérôme , Rodriguez Arbaizar Mikel , Rey-Mermet Samuel , Oliveira Da Silva Wanderson

Partenaires académiques: VS - Institut Systèmes industriels

Durée du projet: 01.04.2024 - 31.03.2025

Montant global du projet: 55'000 CHF

Statut: Terminé

Novel alkaline membrane water electrolyser system for the production of green hydrogen - Contrat 70809.1 INNO-EE
AGP

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: Innosuisse

Description du projet : Celectis intends to develop a novel alkaline electrolyser system to make hydrogen gas from pure water. This will be electrochemically compressed to provide hydrogen for energy storage applications such as hydrogen filling stations for vehicles. The innovative idea is based on the use of twin AEM (Anion Exchange Membrane) separators that allow conversion of pure water to pure hydrogen (and oxygen) and at the same time allow for direct electrochemical compression and also to simultaneously avoid the main problem of conventional systems with gas crossover that can lead to hazardous gas compositions being formed. In addition, the process will use cheaper non-PGM catalysts. The project uses state of the art additive manufacturing methods located at HEI-VS, the research partner. In particular, the cell housings, interconnects and electrode gas diffusion layers will be made using the metal 3-D printers while other parts will use the plastic 3-D printers, especially the middle plate incorporating the MEAs. The next step is to manufacture a short stack of 2 cells as a pre-stage before developing the MVP for Celectis.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Joris Steve , Berthouzoz David , Baer Edouard , Pralong Jean , Rey-Mermet Samuel

Partenaires académiques: VS - Institut Systèmes industriels; Rey-Mermet Samuel, VS - Institut Systèmes industriels

Durée du projet: 19.01.2024 - 18.07.2024

Montant global du projet: 13'800 CHF

Statut: Terminé

Axe Santé 2022 - HES-SO Valais-Wallis
AGP

Rôle: Collaborateur/trice

Financement: VS - Direction / Ra&D

Description du projet : Projet inter-disciplinaire pour l'Axe Santé de la HES-SO Valais-Wallis Principalement saisie d'heures pour la coordination et la participation aux séances de l'axe. Pas de remboursement de frais de déplacement inter-site. Ventilation des BSM : W00 - CC90014 - n° projet (ne pas mettre de pilier 6 dans la ventilation car c'est sur un centre de coûts) Répartition du budget sur les projets socle des instituts au 31.12.2022

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Fragniere Emmanuel , Prim Denis , Bonazzi Riccardo , Mathieu Marc , Gallay Steve , Zinn Manfred , Loubier Jean-Christophe , Antic Dragana , Lugon Ralph , Gaillard Vanessa , Loup Jimmy , Martinovic Jelena , Barbey Valérie , Geiser Martial , Fournier Claude-Alexandre , Schumacher Michael Ignaz , Pichonnaz David , Pralong Jean , Gafner Simone , Nanchen Benjamin , Müller Henning , Hilfiker Roger , Solioz Emmanuel , Calbimonte Jean-Paul , Darbellay Anne , Schnyder Bruno , Simalatsar Alena , Calvaresi Davide , Tagan David , Segura Jean-Manuel , Bassolino Michela , Dini Sarah , Rey-Mermet Samuel , Jovic Milica , Cinna Adeline , Jerjen Livia , Delaloye Matthieu , de Preux-Allet Lara , Pfeifer Marc Emil , Cotting Alexandre , Pignat Marc

Partenaires académiques: VS - Institut Technologies du vivant

Durée du projet: 01.01.2022 - 31.12.2022

Montant global du projet: 200'000 CHF

Statut: Terminé

Heat flux sensor for industrial application - GRS-018/19
AGP

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: Gebert Rüf Stiftung

Description du projet : The main objective of this project, built upon what I developed in my bachelor thesis, is the realisation of a prototype sensor that measures heat flux, for application in an industrial environment where the monitoring or control of heat flux, or the knowledge of the magnitude of heat losses, in various processes/equipments are of interest to industrial companies. We see numerous applications: in metallurgy, cement and glass making, chemical industry, incineration, power plants, boilers, engines, turbines, heat exchangers,' Heat flux measurement gives more information than simple temperature measurement, e.g. it can detect fouling of equipment which a temperature indication can not do effectively. These industries are targeted to be our clients and therefore are also seen as our focal implementation partners to test and evaluate the sensor prototypes while they are under development. This will make us adapt the product(s) to the specific needs of these industries and so adapt us to the market. Thanks to such sensors and the information they provide, the listed industrial companies and site exploiters will be able, if not only to simply monitor, also to improve the efficiency, or the lifetime, or the control, of their processes or components, and so save expenses on equipment maintenance or replacement, or on their energy consumption bills (electricity, fuel), which may be substantial. Once IP has been validated and secured, and the market potential confirmed by an analysis study, the aim is to create a company that advertises the product and proposes sales on a worldwide basis. In addition to selling the sensors, the company will also offer the consultancy services in placing them at the customer site, taking and processing the data and provide advice to the customer to improve their processes or devices, or suggest maintenance intervals, with the purpose of making them save money.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Joris Steve , Berthouzoz David , Baer Edouard , Rey-Mermet Samuel

Partenaires académiques: VS - Institut Systèmes industriels; Rey-Mermet Samuel, VS - Institut Systèmes industriels

Durée du projet: 01.03.2019 - 30.09.2022

Montant global du projet: 150'000 CHF

Statut: Terminé

Nouvelle génération d'implants en alliages de Nitinol développés par la fabrication additive - P2
AGP

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: HES-SO Rectorat

Description du projet : Les alliages de Nitinol (Ni50-Ti50) ont trouvé leur niche dans l'industrie médicale depuis les années 90. Les implants cardio- ou cérébro-vasculaires (stents, cathéters) représentent plus de 50% de ce marché et les guide-fils environ 10%. Parmi les applications récentes, on notera un intérêt grandissant du secteur orthopédique pour le Nitinol dans la réalisation d'agrafes, de vis osseuses et autres implants. L'alliage y est utilisé pour ses caractéristiques spécifiques que sont la mémoire de forme et la superélasticité (10 x supérieure à celle des métaux traditionnels). La température de transition entre ces deux propriétés doit être adaptée à la fonction recherchée. Le Nitinol possède une bonne résistance à la corrosion, un module de Young proche de celui de l'os et est biocompatible [1]. La fabrication additive (AM) est une technologie de mise en forme qui permet la fabrication directe de composants métalliques complexes. L'AM permet de réaliser des géométries 3D (pièces creuses, trous incurvés, structures en filigrane) impossibles à produire par usinage traditionnel. Le développement de la technologie de fusion sélective par laser (SLM) a permis la fabrication de pièces métalliques très denses, pratiquement sans porosités mais avec une rugosité élevée, particulièrement sur les peaux inférieures des pièces. Le Nitinol est habituellement usiné par découpe laser. Sa température de transformation est très sensible à sa composition. Un contrôle strict de la composition de l'alliage lors de la production par SLM, comme lors l'usinage laser, est donc impératif [2]. Notre projet vise à démontrer le potentiel de la technologie SLM pour la fabrication des implants en Nitinol ayant des fonctionnalités nouvelles. Il s'agit tout d'abord de pièces de forme complexe, telles que stents et cathéters. Pour ce faire, les conditions opératoires du SLM seront optimisées pour produire des implants superélastiques ou à mémoire de forme et garantir la composition de l'alliage en évitant l'évaporation du nickel pendant l'impression. Un premier post-traitement de surface (polissage, électropolissage) sera appliqué pour améliorer la qualité de surface. Ce traitement est nécessaire pour éliminer les particules de poudre faiblement attachées à la surface des pièces. Idéalement, il devrait être appliqué à toute la pièce mais peut être localisé là où la rugosité est plus importante. Après ce premier traitement, le dépôt d'un revêtement spécifique sera appliqué. Ce traitement visera une fonction particulière, par exemple la radio-opacité (fine couche de Ta) ou/et la meilleure biocompatibilité (fine couche de TiO2). Ces revêtements seront déposés par les technologies de dépôt sous vide (PVD, ALD) et devront résister à la déformation superélastique [3]. Finalement la biocompatibilité des pièces revêtues sera testée. Le but ultime de ce projet est de développer des implants en Nitinol dotés de propriétés nouvelles et fabriqués en utilisant une palette de procédés innovants afin de proposer aux acteurs industriels une alternative viable pour la production de ce type de pièces.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Journot Tony , Farine Brunner Sophie , Vermot Eddy , Joris Steve , Banakh Oksana , Cséfalvay Catherine , Gay Pierre-Antoine , Ramseyer Stephan , Bisoffi Fabrice , Pralong Jean , Rieille Constant , Schnyder Bruno , Griessen Florian , Montandon Pierre-Alain , Rey-Mermet Samuel , Jerjen Livia

Partenaires académiques: VS - Institut Systèmes industriels; Ingénierie des surfaces; Rey-Mermet Samuel, VS - Institut Systèmes industriels

Durée du projet: 01.01.2020 - 31.07.2022

Montant global du projet: 231'500 CHF

Statut: Terminé

SCCER 4 WP 3.2.2 2017-2020 - Supply of Electricity - Contrat CTI 1155002546
AGP

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: HES-SO Rectorat; VS - Institut Systèmes industriels; CTI

Description du projet : The Swiss Competence Center on Supply of Electricity (SCCER-SoE) has been established in November 2013 to develop fundamental research and innovative solutions in the domains of GeoEnergies (Deep Geothermal Energy and CO2 sequestration) and HydroPower. In its first two years of implementation, SCCER-SoE has built a true national competence center, with research and cooperation partners from the ETH schools and research centers, six Universities, three UAS, key industry partners, federal offices and services. The SCCER-SoE focus has been on sustainable competence expansion, by establishing new professorships and research positions, on international cooperation, on building new technology platforms, laboratories and testing facilities, on working with industry to design 10-year roadmaps for Deep-Geothermal Energy, Carbon Capture and Sequestration and Hydro-power, aiming at delivering substantial progress towards meeting the challenges of the Energy Strategy 2050. In Phase II, 2017-2020, the SCCER-SoE will continue with the implementation of the innovation roadmaps, the development of integrative solutions, testing and installation of innovative technologies, technology assessment and scenario modelling. It will expand the focus on pilot and demonstration projects, conducted with industry partners, to validate the technologies and proposed solutions; seven pilot and demonstration projects will be pursued in Phase II, covering the whole portfolio of technologies and energy sources of SCCER-SoE.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Girard Hervé , Gaspoz Anthony Roger Francis , Hasmatuchi Vlad Constantin , Cachelin Christian Pierre , Berthouzoz David , Lopes Almeida Manuel José , Baer Edouard , Pralong Jean , Barras Line , Marclay Vincent , Gonçalves Nikèle , Grand Pascal , Espinosa Jayme , Darbellay Jérôme , Rey-Mermet Samuel , Mabillard Eric

Durée du projet: 01.01.2017 - 31.12.2020

Montant global du projet: 552'000 CHF

Statut: Terminé

EcoSwissMade - Projet PrintCell Fabrication par impression 3D d'une pile à combustible à oxyde solide
AGP

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: HES-SO Rectorat

Description du projet : Le but de ce projet est de réaliser intégralement par impression 3D les trois composants principaux d'une pile à combustible à oxyde solide (SOFC pour Solid Oxyde Fuel Cell) que sont la cathode, l'électrolyte et l'anode. L'ensemble de ces trois éléments est appelés PEN (Positive electrode-Electrolyte-Negative electrode). La PEN est le coeur de la pile à combustible où se déroule la réaction chimique qui, en combinant le gaz combustible à l'oxygène de l'air, fournit le courant électrique. Les composants de la PEN ont des fonctions, des morphologies et des compositions différentes mais sont tous généralement produits à partir de poudres par pressage, tape casting, sprayage ou pulvérisation cathodique. Les PEN sont ensuite empilés de manière à augmenter la puissance fournie par la SOFC. Les composants des SOFC actuellement disponibles sur le marché, sont produit séparément et à l'aide de technologies différentes, ce qui nécessite un assemblage final. Ce projet permettra d'améliorer l'efficience de ce procédé de fabrication et sa flexibilité. Des piles de tailles et donc de puissances différentes pourraient être fabriquées à l'aide de la même imprimante. Cela permettrait à un même produit d'être décliné en fonction de l'application visée. Finalement, l'impression 3D permet d'envisager des designs novateurs intégrant des fonctionnalités directement aux électrodes comme par exemple : ' de la porosité contrôlée pour augmenter la densité de puissance ' des canaux pour faire circuler les gaz consommés et produits ' des grilles de renforts pour supporter les contraintes thermiques Le projet vise à réaliser une PEN fonctionnelle par impression 3D, en un seul cycle d'impression et un seul cycle de frittage. La PEN sera testée électrochimiquement et sa puissance sera mesurée.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Girard Hervé , Gallay Steve , Bircher Fritz , Maître Gilbert , Kessler Philip , Soutrenon Mathieu , Carrie Natalia , Rodriguez Arbaizar Mikel , Rey-Mermet Samuel

Partenaires académiques: VS - Institut Systèmes industriels; FR - EIA - Institut IPRINT; Bidaux Jacques-Eric, VS - Institut Systèmes industriels

Durée du projet: 01.04.2017 - 28.02.2019

Montant global du projet: 200'000 CHF

Statut: Terminé

2023

Des stents fabriqués par fusion sélective laser
Article professionnel ArODES

Oksana Banakh, Pierre-Antoine Gay, Tony Journot, Samuel Rey-Mermet, Jean Pralong

Oberflächen POLYSURFACES,  2023, 02, 6-9

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Résumé:

Les stents en Nitinol, un alliage de mémoire de forme, sont habituellement usinés par découpe laser. Dans cette étude, les auteurs ont utilisé la fusion sélective par laser (SLM) pour imprimer ces stents afin de proposer une alternative viable pour la production de composants métalliques de forme 3D complexe, difficiles à produire par usinage traditionnel. L’électropolissage a amélioré la qualité de surface de ces stents.

Quels défis pour les turbines Pelton ? :
Article professionnel ArODES
prédire leur comportement face à la demande accrue de flexibilité

Mathieu Mettille, Maxime Chiarelli, Jean Decaix, Samuel Rey-Mermet, Cécile Münch-Alligné

bulletin.ch = Fachzeitschrift und Verbandsinformationen von Electrosuisse und VSE = Bulletin SEV/AES : revue spécialisée et informations des associations Electrosuisse et AES,

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Résumé:

En Suisse, plus de 65 % des centrales haute chute sont équipées de turbines Pelton. Plusieurs projets de recherche en cours évaluent des méthodes de prédiction et de surveillance de leur comportement grâce aux simulations numériques ainsi qu’aux essais sur site et en laboratoire.

2021

Monitoring 4.0 of penstocks: digital twin for fatigue assessment
Article scientifique ArODES

Matthieu Dreyer, Christophe Nicolet, Anthony Gaspoz, Nikèle Gonçalves, Samuel Rey-Mermet, Bruno Boulicaut

IOP Conference Series: Earth and Environmental Science,  2021, vol. 774, article no. 012009

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Résumé:

In Europe, the ambitious goal of targeting at least 64% of electricity production from renewables by 2050 requires some significant increase of power network ancillary services. A general extension of primary/secondary reserves is necessary to cope with the increasing penetration of stochastic renewable energies and maintain the grid vulnerability at acceptable levels. In this context, hydropower plants are called upon to play a major role due to their operational flexibility and ability to provide ancillary services. However, the provision of these services is not without consequences for the plant, as the increase of load variations and start/stop sequences enhances fatigue problems by soliciting the penstocks faster than originally expected. Given that the fatigue wear rate can be 10x higher when ancillary services are active, it is crucial to ensure the fitness-for-service of the penstocks by proper monitoring. Nevertheless, the number of sensors along the hydraulic circuit is often very limited, so that periodic stops of the plant and inspections are necessary to assess the health of the pipes. In this paper, we present how a digital twin of the power plant, namely the Hydro-Clone system, can be used to fill this gap by enabling real-time knowledge of the transient pressures throughout the water conduits. These pressures are correlated to the stress variations using either analytical formula or finite element modelling (FEM), depending on the geometry and embedding conditions of each penstock element. The validity of this approach is demonstrated by comparing the predicted stresses with measured values in the penstock of the 200 MW La Bâtiaz hydropower plant, owned by Electricité d'Emosson SA. To this end, strain gages are mounted at the bottom and top of the penstock, in front of the manifold and on the penstock protection valve. The appropriate conversion of pressure to stress at the strain gage location is derived through the analysis of FEM simulations. This work shows the benefits of using a digital twin for fatigue assessment and paves the way for real-time penstocks fatigue monitoring.

Monitoring 4.0 of penstocks: digital twin for fatigue assessment
Article scientifique

Rey-Mermet Samuel

IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 2021

2020

3D printing of titanium parts from titanium hydride powder by solvent jetting on granule beds
Article scientifique ArODES

Efraín Carreño-Morelli, Mikel Rodriguez-Arbaizar, Kevin Cardoso, Anok Babu Nagaram, Hervé Girard, Samuel Rey-Mermet

International Journal of Refractory Metals and Hard Materials,  2020, vol. 92, article no. 105276

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Résumé:

Titanium parts are produced by the “Solvent on granules 3D-Printing” technique (SG-3DP). Angular Titanium Hydride powders are used. A special purpose table-top machine, designed and built in a previous development, is used to print green parts, which are subsequently debinded, dehydrided and sintered in a muffle furnace. Porous electrode plates are produced with and without hole grids. The parts exhibit good shape preservation, with open interconnected porosities between 55 and 59%. The microstructure is characterized by optical metallography and scanning electron microscopy. In addition, experimental watch cases have been successfully printed and sintered. The results show the feasibility of using hydride powder for 3D-Printing of complex parts with good shape preservation.

Un clone numérique pour gérer les actifs
Article professionnel ArODES

Samuel Rey-Mermet, Christophe Nicolet, Matthieu Dreyer, Bruno Boulicaut

bulletin.ch = Fachzeitschrift und Verbandsinformationen von Electrosuisse und VSE = Bulletin SEV/AES : revue spécialisée et informations des associations Electrosuisse et AES,  2020, no. 2, pp. 45-48

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Résumé:

La gestion des actifs consiste à investir dans la maintenance le plus tard possible afin de maximiser la production, mais avant une défaillance pour assurer la sécurité et éviter de longues indisponibilités. L'utilisation d'un clone numérique permet de prédire le vieillissement des conduites forcées et , ainsi, d'optimiser leur maintenance.

Hydropower Case Study Collection: Innovative Low Head and Ecologically Improved Turbines, Hydropower in Existing Infrastructures, Hydropeaking Reduction, Digitalization and Governing Systems
Article scientifique

Rey-Mermet Samuel

Sustainability, 2020 , vol.  12, no  21

Un clone numérique pour gérer les actifs
Article scientifique
Prédiction du vieillissement des installations hydroélectriques

Rey-Mermet Samuel

Bulletin Electrosuisse, 2020

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2019

Digital clone for penstock fatigue monitoring
Article scientifique ArODES

Matthieu Dreyer, Christophe Nicolet, Anthony Gaspoz, Daniel Biner, Samuel Rey-Mermet, C. Saillen, Bruno Boulicaut

IOP Conference Series: Earth and Environmental Science,  2019, vol. 405, article no. 012013

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Résumé:

In Switzerland, most of the hydro power plants were installed between 1950 and 1970. These power plants play an important role for electrical power network stability through their operational flexibility and ability to provide ancillary services. These services lead to frequent start and stop sequences, as well as continuous power variations inducing transient pressures in the water conduits. Due to electricity market recent evolutions, existing hydropower plants are subject to new operating conditions and sequences which were not foreseen during the design phase. This significant increase of load variations enhances fatigue problems by soliciting the penstock faster than originally expected. While loading spectra are the fundamental input for any fatigue assessment procedure, they are often difficult, if not impossible, to quantify accurately. In this paper, we present how the implementation of a digital clone of the power plant, namely the Hydro-Clone real-time simulation monitoring system, can be used to fill this gap. By replicating the hydraulic transients of the powerplant, the digital clone enables real-time knowledge of the pressure variations throughout the water conduits. This feature is used to implement a fatigue module in Hydro-Clone by monitoring the penstock level of solicitation, based on the accumulated damage during its past and future operations. To validate this approach, stresses related to pressure variations are measured in situ by installing strain gages on the penstock of the 200 MW La Bâtiaz hydropower plant, owned by Electricité d'Emosson SA, and compared to the simulated values. Our results reveal the considerable impact of the supply of ancillary services on penstock fatigue wear.

2024

Experimental facility dedicated to detection and prediction of penstock fatigue induced by pressure oscillations
Conférence ArODES

Vlad Hasmatuchi, Robin Rittiner, Salomé Boyer-Pires, Charly-Loup Lecointre, Christophe Nicolet, Cécile Münch-Alligné, Samuel Rey-Mermet

IOP Conference Series: Earth and Environmental Science ; Proceedings of the 32nd IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems, 11-14 September 2024, Roorkee, India

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Résumé:

Hydroelectric powerplants play a vital role in the electricity production mix, especially during the ongoing energy transition towards renewable sources. However, they face operational challenges due to harmful stress loading of various components. Ensuring safe operation remains essential for people's safety, electricity supply, and costs avoidance. The study focuses on penstocks and pipelines material damaging caused by fatigue, crack initiation and propagation. These critical components are often several decades old and expensive to refurbish or replace. Cycling loading, induced by pressure oscillations during start-stop or transient operations, accelerates material fatigue. Steel lining corrodes over time, and welds may contain original defects. To address this, a new testing facility that generates controlled cyclic pressure oscillations using the water hammer effect has been built. This specific closed-loop circuit allows accelerated fatigue testing of material probes, providing insights into crack initiation and propagation. The test rig operating principle is described while its 1D numerical model is introduced and validated with measurement data. The prediction of crack incipience and rupture of a tubular specimen with a pre-machined longitudinal weakening is in the end compared with the results of a fatigue test conducted on the test bench.

2023

Nitinol stents printed by selective laser melting
Conférence ArODES

Jean Pralong, Livia Lerjen, Bruno Schnyder, Oksana Banakh, Tony Journot, Haifa Sallem, Samuel Rey-Mermet

Advances in Additive Manufacturing: Materials, Processes and Applications ; Proceedings of the 2nd Advances in Additive Manufacturing Conference (AIAM'2023), 13-20 May 2023, Hammamet, Tunisia

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Résumé:

Nitinol alloys stents have been printed by Selective Laser Melting from a gas atomized powder with a composition of 50.8 at% Ni. The energy density has been adapted to set the austenite finish temperature just below the human body temperature, therefore the stent diameter can be reduced by plastic strain at lower temperature and recover its former expanded shape after being inserted in the artery. Several mesh geometries have been mechanically analyzed by finite elements modeling to ensure that the local strain will not exceed superelastic reversible capacity of 4% while squeezing the stent diameter by a factor of 4. The stent surface has been treated by electropolishing to reduce its roughness to Ra < 0.02 mm. After polishing, some samples have been coated by a 50 nm thick TiO2 layer by Atomic Layer Deposition. Biocompatibility and hemocompatibility analysis demonstrated that the TiO2 coating significantly improved hemocompatibility. Nevertheless, uncoated stents are also biocompatible and hemocompatible according to ISO-10993–12 guidelines.

Soutenir la formation à la complexité, l’exemple du projet Expertissage
Conférence ArODES

Nicolas Bressoud, Hervé Barras, Samuel Rey-Mermet, Vincent Grèzes

Actes du colloque Questions de pédagogies dans l'enseignement supérieur (QPES 2023)

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Résumé:

Cet atelier propose de découvrir la notion Expertissage développée par les auteurs. Ce travail s’appuie principalement sur le concept de la charge cognitive mais aussi sur une forme de nudge dans l’enseignement. Les participants à cet atelier découvriront les concepts en partant de leurs représentations. Ensuite quelques apports théoriques et des exemples pratiques seront donnés. Sur cette base, les participants seront invités à transposer ces apports dans leur propre pratique. Une synthèse finale permettra d’évaluer la progression entre les représentations de départ et au terme de cet atelier.

Soutenir la formation à la complexité, l'exemple du projet Expertissage
Conférence
Soutenir

Rey-Mermet Samuel

Question de Pédagogie dans l'Enseignement Supérieur, Lausanne 2023, 05.06.2023 - 08.06.2023, Lausanne

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Résumé:

Les interactions des étudiant·e·s et des enseignant·e·s avec leurs environnements physiques, naturels et sociaux RESUME Cet atelier propose de découvrir la notion Expertissage développée par les auteurs. Ce travail s'appuie principalement sur le concept de la charge cognitive mais aussi sur une forme de nudge dans l'enseignement. 

2022

Flexibilité et durabilité des aménagements hydroélectriques
Conférence
en collaboration avec Prof. Cécile Münch-Alligné

Münch-Alligné Cécile, Rey-Mermet Samuel

Journée de l'Energie CREM à la Foire du Valais 2022, 05.10.2022 - 21.10.2022, Martigny

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Additively manufactured Nitinol stent: surface finish and properties
Conférence
L. Jerjen1, B. Schnyder1, T. Journot2, O. Banakh2, J. Pralong1, S. Rey-Mermet1​ 1School of Engineering, HES-SO Valais, Sion, 2 HE-Arc, La Chaux-de-Fonds

Banakh Oksana, Rey-Mermet Samuel

Materials and Surface Technology for Implants, 08.09.2022 - 21.10.2022, Muttenz, FHNW

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2009

Tape casting of copper based shape-memory alloys
Conférence ArODES

Jacques-Eric Bidaux, Hervé Girard, V. Sonney, H. Hamdan, Samuel Rey-Mermet, Efrain Carreno-Morelli

Proceedings of European Powder Metallurgy Conference, Euro PM2009, 12-14 October 2009, Copenhagen, Denmark

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Résumé:

The fabrication of Cu-Al-Ni-Mn alloys by tape casting followed by hot-compaction has been investigated. A slurry composed of a mixture of metallic powder, solid lubricant, binder, plasticizer and solvents has been used. Dense and chemically homogeneous Cu-Al-Ni-Mn shape-memory alloys have been obtained. The microstructure of the sintered compacts has been studied by scanning electron microscopy. The shapememory effect has been demonstrated in bending.

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