Fabrication additive d’actionneurs à paraffine

Details

Supervisors

Jacques, Pascal ; Quentin, Van Overmeere

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master [120] : ingénieur civil électromécanicien, à finalité spécialisée: mécatronique

Abstract

La fabrication additive permet de réduire de nombreuses contraintes concernant la conception de pièces grâce à la possibilité de fabriquer des composants présentant des géométries complexes ou de produire rapidement des pièces uniques telles que des prototypes. L'objectif de ce mémoire était d'utiliser les avantages de cette technologie pour produire des actionneurs à paraffine. La combinaison de ces deux technologies permettraient de faciliter et d'accélérer la conception de mécanismes spatiaux. Cette recherche commence par une étude des méthodes d'étanchéité permettant de contenir la paraffine dans l'actionneur. L'utilisation de joints toriques semble être un compromis idéal mêlant résistance à la pression, facilité de dimensionnement, faible coût, etc. Une normalisation de la méthode de dimensionnement des joints est également effectuée. Ensuite, une étude des contraintes dues à la fabrication additive est réalisée. Divers points tels que le tolérancement, l'état de surface, les limites techniques de cette fabrication sont évoqués. Des mesures à l'aide d'un tomographe et d'un profilomètre ont été effectuées. Ces dernières nous informent que l'imprimante LPBF utilisée pour la fabrication additive permet d'obtenir une cylindricité de 0,06 mm. On y découvre également un état de surface rugueux, supérieur à ce qui est théoriquement recommandé. Pour finir, le système de gestion de la température est réfléchi. Les contraintes de température maximale pouvant être subies par la paraffine ont mené à la réalisation d'un système de contrôle PI. Celui-ci comporte le choix d'une méthode de chauffe ainsi que d'un capteur thermique. La quantité de puissance nécessaire est calculée afin de réaliser des choix optimaux concernant les éléments du contrôleur. Les trois points précédemment cités ont tous été testés sur trois prototypes réalisés sur la base des normes de dimensionnement précédemment posées. Ces prototypes montrent un fonctionnement conforme aux attentes avec des déplacements prévisibles et des forces élevées. Des pressions équivalentes à une force de 500 Newtons ont été atteintes et des longueurs de course de 6cm ont pu être observées. Ce travail démontre la possibilité de combiner la fabrication additive avec la réalisation d'actionneurs à paraffine. Bien que fonctionnels, les prototypes réalisés nécessitent encore de nombreuses évaluations et optimisations afin de pouvoir un jour être utilisés dans un cadre spatial. Une partie de ces perspectives futures est également décrite avec, pour certaines, des premiers résultats et propositions d'amélioration.