Les ressorts de flexion en métal découpé améliorent les performances des refroidisseurs cryogéniques spatiaux de Thales

Découpe photochimique - les principes fondamentaux

Bien que la découpe chimique soit une technologie d'usinage utilisée depuis plus de cinquante ans, elle reste un processus relativement discret, et son utilisation pratique dans une variété de scénarios de fabrication avec un nombre toujours croissant de matériaux est l'un des secrets les mieux gardés de l'industrie.

Souvent présentée à tort comme une simple technologie de prototypage, la découpe photochimique est en fait un procédé d'usinage des métaux polyvalent et de plus en plus sophistiqué, qui permet de fabriquer en série des pièces et des composants métalliques complexes et riches en fonctionnalités.

Grâce à l'utilisation de résines photosensibles et d'agents d'attaque pour usiner chimiquement des zones sélectionnées avec précision, le processus se caractérise par la conservation des propriétés des matériaux, l'absence de bavures et de contraintes sur les pièces, des profils propres et l'absence de zones affectées par la chaleur.

Associée au fait que la découpe chimique utilise un outillage numérique facilement réitérable et peu coûteux, elle constitue une alternative de fabrication rentable, très précise et rapide par rapport aux technologies d'usinage traditionnelles.

Plus d'un demi-siècle d'innovation en matière de découpe chimique

Active dans le domaine depuis plusieurs décennies, Precision Micro repousse constamment les limites de ce qui est possible avec la découpe chimique, en faisant des progrès dans la chimie de l'agent d'attaque, en développant le processus pour englober davantage de métaux et en augmentant la précision.

C'est cette prééminence qui a conduit Thales à s'associer à Precision Micro pour la fabrication de ressorts de flexion utilisés dans des applications de refroidissement à longue durée de vie, y compris dans l'espace.

Thales Cryogenics

Thales Cryogenics B.V. a été fondée en 2000, mais ses origines remontent à la fin des années 1940, lorsquil s'agissait d'un département du fournisseur d'équipements de haute technologie Signaal USFA.

Aujourd'hui, c'est l'un des principaux développeurs et fabricants d'équipements cryogéniques spécialisés, avec des bureaux et des installations de fabrication situés aux Pays-Bas.

Son expertise consiste à offrir la gamme la plus complète de produits cryogéniques pour les applications militaires, civiles et spatiales.

Développement d'un ressort de flexion pour les refroidisseurs cryogéniques

La nature critique de ce composant a été déterminante dans le choix du processus de découpe photochimique de Precision Micro comme méthode de fabrication privilégiée.

Il n'existe pas d'environnement plus extrême que l'espace qui exige que les pièces et les composants fonctionnent non seulement comme prévu, mais aussi pendant une période prolongée.

En tant que procédé de fabrication, la découpe chimique présente une caractéristique essentielle qui la distingue des autres techniques : en ce qui concerne l'intégrité des pièces, elle n'affecte ni ne dégrade les propriétés des matériaux.

Surmonter les bavures et les couches refondues

Le ressort de flexion spécifique utilisé dans le refroidisseur cryogénique avait d'abord été usiné par électroérosion à fil, mais cette méthode laissait de petites bavures sur les pièces et des couches refondues qui compromettaient les performances.

Le processus était également coûteux, en particulier lorsqu'un post-traitement supplémentaire était nécessaire pour éliminer les bavures.

Précision, répétabilité et conformité

Si le coût est une préoccupation constante lors de l'évaluation des technologies de fabrication, il peut être supplanté par la garantie de la qualité, de la répétabilité et de la conformité dans le cas de la fabrication de pièces niches et de pièces absolument critiques.

Ces considérations ont été déterminantes pour la fiabilité et la durée de vie des refroidisseurs LSF et LPT de Thales, que l'entreprise produit pour divers clients. Ils servent à refroidir des systèmes de capteurs à haute sensibilité tels que des détecteurs de rayons gamma, des détecteurs pour la vision nocturne thermique et des détecteurs de spectroscopie infrarouge destinés à être utilisés dans des satellites.

Garantie d'une usure minime ou inexistante pendant le fonctionnement

Comme ces refroidisseurs linéaires contiennent des pistons qui se déplacent d'avant en arrière à environ 50 Hz, leur montage sur un ressort de flexion ayant une haute rigidité radiale et une faible rigidité axiale est essentiel pour un fonctionnement sans contact, car il garantit une usure minime, voire nulle, pendant l'utilisation.

Thales Cryogenics a constaté que les ressorts flexibles fabriqués selon le procédé de découpe chimique répondaient à ces exigences et conservaient leurs propriétés même après un fonctionnement continu.

La pureté de la nuance de métal spéciale utilisée dans le ressort de flexion était essentielle pour garantir l'élimination des sites de rupture potentiels dans le grain.

Cela n'a été possible que grâce à la nature sans bavure et sans contrainte de la découpe chimique et au vaste éventail de compétences de Precision Micro en matière de découpe chimique des métaux.

Conclusion

La découpe photochimique convient parfaitement aux applications qui exigent des pièces de petite taille, précises, complexes et riches en caractéristiques, sans bavure ni modifications du métal liées à la contrainte.

L'utilisation de l'outillage numérique pour la découpe chimique permet un prototypage rapide et peu coûteux qui ne nécessite pas de revalidation en production.

Dans le cas des ressorts de flexion produits pour le refroidisseur de satellite de Thales Cryogenics, tous ces attributs se sont combinés pour faire de la découpe le processus de fabrication de prédilection pour cette application particulièrement critique et exigeante.