Panneaux sandwich à tolérance planéité serrée

Panneaux sandwich
à tolérance planéité serrée
Chambres Tracking bras dimuon ALICE LHC
Panneaux sandwich
à tolérance planéité serrée
Chambres Tracking bras dimuon ALICE LHC
Particularités des chambres tracking
Chambres à fils, à lecture cathodique,
dont les cathodes sont également les fenêtres, et la
structure porteuse (absence de cadres ou chassis),
et réalisées sous forme de panneaux sandwich.
Panneaux sandwich
à tolérance planéité serrée
Spécifications
1.
Variation de gain ? G/G des chambres à fils < 15 %
? variation relative de gap < 2.5 %
? planéité de ? 0.025 mm/400 mm, soit ? 0.150 mm/m au moins sur une face
(Une planéité de 0.15 mm signifie que tout point de la surface désignée
situé entre 2 plans parallèles espacés de 0.15 mm)
2.
est
Transparence : 0.5 % Xo pour un panneau
? structure sandwich à peaux composite carbone/époxy épaisseur 0.2 mm
3.
Nombre total de panneaux toutes dimensions comprises :
304 panneaux
4.
Surface totale des panneaux :
250 m2
5. Longueurs 2450-2050-1650-1250-850 mm, largeur 425 mm, épaisseur 8.4 mm,
Panneaux sandwich
à tolérance planéité serrée
Consultations démarrées en 2000, 12 entreprises contactées.
La plupart ont déclaré qu’il n’était pas possible de réaliser des
panneaux sandwich avec une planéité meilleure que 0.600 mm/m.
Les premiers prototypes réalisés (par une entreprise disant faire
mieux que 0.6 mm/m) avaient une planéité de l’ordre de 1 à 2 mm/m.
Aprés un an de travail avec 2 entreprises, il apparaissait que le
pricipal défaut s’apparentait à une déformation de type bilame, à une
seule courbure, et était du à un gradient de température dans le
sandwich au cours de l’opération de polymérisation.
Au printemps 2001, des prototypes réalisés par 2 entreprises suivant
2 procédés différents, mais prenant en compte l’observation çi-dessus,
présentaient une planéité correspondant aux spécifications.
Panneaux sandwich
à tolérance planéité serrée
Principes de conception pour tolérances de formes serrées
Le stratifié doit être Equilibré :
Soit autant de couches orientée suivant la direction +q que de
couches orientées suivant la direction –q (autant de plis dans une
direction que dans l'autre).
Le stratifié doit être Symétrique :
La nature des plis et les angles respectifs de la séquence
d’empilement se retrouvent de part et d’autre d’un plan passant par
le milieu de l’épaisseur.
Nombre de plis
Le stratifié doit idéalement comporter au moins 8 plis.
Dans le cas présent, il y avait un “équivalent” 5 plis.
Panneaux sandwich
à tolérance planéité serrée
Principes de réalisation pour tolérances de formes serrées
1. Outillage aux tolérances du produit final, ou mieux
(à vérifier chez les industriels)
2. Pendant les phases de chauffage, polymérisation et
refroidissement, la symétrie des températures (par rapport au
plan neutre) doit être respectée, particulièrement les 2 peaux
doivent être à la même température à tout moment avec une
précision de l’ordre du °C.
Ce que ne permettent pas de réaliser les procédés industriels
classiques par bache sous vide, et même par presse (disymétrie
des inerties thermiques ou du système de chauffage)
Panneaux sandwich
à tolérance planéité serrée
Explication
Lors de la polymérisation, il y a changement, entre autres, du
coefficient de dilatation thermique de la résine du composite.
Si une face est polymérisée avant l’autre parce que sa température
serait un peu plus élevée,ou parce que la température de
polymérisation aurait été atteinte plus rapidement, il y a aura
effet bilame mémorisé, qui aprés refroidissement se traduit par
une courbure de la surface initialement plane.
D’autre part, aprés polymérisation, il y a changement de
coefficient de dilatation thermique au passage du Tg (température
de transition vitreuse). Il faut donc garder la même température
sur les 2 peaux, à tout instant, jusqu’au passage du Tg.
Cela reste vrai même si le stratifié est polymérisé sous presse.
Panneaux sandwich
à tolérance planéité serrée
Un marché avec appel d’offres sur performances a été passé en mai
2001.
6 réponses, avec dans la ‘’short list” finale 2 sociétés ayant fourni un
prototype de validation.
Marché passé avec une société française pour un coût de 221 k€, et
pour une estimation initiale de 408 k€.
Le temps de production était estimé à 200 jours ouvrables.
La production a duré de Octobre 2002 à Juillet 2003.
La planéité obtenue en production est meilleure que la spécification
de 0.150 mm/m, et est comprise entre 0.080 et 0.120 mm/m.
Panneaux sandwich
à tolérance planéité serrée
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