Le CSEM coordonne un projet européen prestigieux qui vise à optimiser les systèmes de régulation de température à l’aide de tuyaux intelligents issus de l’impression 3D. Ces tuyaux instrumentés devraient ouvrir de nouvelles opportunités pour la recherche fondamentale effectuée au CERN et pour l’industrie spatiale européenne, mais aussi déboucher sur toute une palette d’applications allant des installations de chauffage et de refroidissement industriels aux systèmes d’arrosage 4.0. A travers ce projet, la Suisse va renforcer son expertise en matière d’impression 3D, contribuant ainsi à maintenir l’innovation à son plus haut niveau.
Lancé cet été et coordonné par le CSEM, le projet européen AHEAD (pour Advanced Heat Exchange Devices) vise à révolutionner les systèmes de régulation thermiques, dont dépendent nombre d’appareils de haute performance tels que les satellites ou les engins spatiaux. Le but consiste à améliorer les systèmes actuels – encombrants, lourds et reliés à de nombreux câbles- par une solution plus légère, moins onéreuse et sans fil, qui récolte des données en temps réel, pour de meilleures performances.
Pour ce faire, les six partenaires du consortium vont utiliser des processus d’impression 3D pour développer des tuyaux dont la surface interne intégrera des capteurs de température et des éléments de chauffage. L’intérieur du dispositif comprendra par ailleurs un récupérateur d’énergie permettant la mesure et le transfert de données de façon autonome et sans fil.
« Globalement, AHEAD vise à développer des briques technologiques rendant possible l’intégration de fonction électriques (câbles, connecteurs, capteurs, etc.) à une large gamme de composants imprimés en 3D », explique Hervé Saudan, coordinateur du projet au CSEM. « L’intégration de capteurs dans ces dispositifs va de pair avec les besoins de l’industrie 4.0. Les données ainsi récoltées permettent notamment de nourrir les algorithmes d’intelligence artificielle à des fin de surveillance et d’optimisation de processus, mais aussi de maintenance prédictive. » Le but du consortium est d’amener ces dispositifs à un stade préindustriel, et de les rendre compatibles avec une large gamme d’applications telles que les systèmes d’arrosage, les installations de chauffage et de refroidissement industriels, les implants et instruments chirurgicaux, la robotique, la machine-outil ou encore le secteur automobile.
Pour l’heure, deux applications clés ont été identifiées. Il s’agit d’intégrer cette technologie au sein de modules spatiaux, mais aussi dans les systèmes des futurs détecteurs de particule du CERN.
Les ingénieurs du CERN prévoient d’utiliser les tuyaux instrumentés pour effectuer le contrôle thermique des futurs détecteurs au silicium du centre, chargés d’identifier les particules issues des multiples collisions. Ils permettront de se débarrasser des nombreux câbles nécessaires jusqu’à présent, de mieux exploiter l’espace disponible, et d’améliorer le contrôle thermique des détecteurs, en effectuant des mesures directement aux endroits les plus stratégiques. Ces innovations joueront par ailleurs un rôle clé dans le remplacement des fluides réfrigérants actuels, par des fluides plus efficace et respectueux de l’environnement. « Afin qu’un détecteur puisse fournir les performances hors-normes que l’on attend de lui, le développement de nouvelles technologies est souvent nécessaire, » explique Paolo Petagna, responsable du projet au CERN. « Cela peut parfois déboucher sur un concept totalement nouveau, qui peut avoir un vrai impact sur bien d’autres applications dans des secteurs industriels importants. C’est justement le cas du projet AHEAD. »
En parallèle, Thalès Alenia Space (TAS), partenaire clé du projet, étudiera la possibilité d’introduire les tuyaux instrumentés dans des modules pressurisés de la station spatiale internationale (ISS), ainsi que dans la future station orbitale Lunar Gateway de la NASA. TAS prévoit également de les installer sur le système de régulation thermique – ou boucles fluides diphasiques pompées - de ses satellites de télécommunication. « Pour TAS, le gain de masse et de compacité, associés à une meilleure précision de mesure et un gain de temps au montage, sont des atouts précieux pour l’amélioration du contrôle thermique, qui est un élément clé de tous les systèmes spatiaux. De quoi renforcer la compétitivité de TAS face à des concurrents en Europe et aux Etats-Unis », illustre Martin Raynaud, expert thermique chez TAS.
Le projet AHEAD devrait durer 2 ans. Il illustre la position prépondérante de la Suisse en matière d’innovation et démontre son expertise dans les technologies d’impression 3D. « La Suisse est le pays d’Europe qui fait le plus de demandes de brevets pour des technologies d’impression en 3D par
habitant », confirme Hervé Saudan. « L’Europe se positionne d’ailleurs clairement dans ce domaine. Depuis quelques années, les demandes de brevets explosent, avec une augmentation de 36% par an entre 2015 à 2018, selon une étude de l’Office Européen des brevets. A tel point que le vieux continent se trouve pour l’instant en tête, devant la Chine et les Etats-Unis », explique-t-il. « Cette tendance est des plus réjouissantes pour la Suisse, dont la compétitivité et l’attractivité dépendent étroitement de sa capacité à innover ».
Le projet AHEAD est un projet H2020 de deux millions d’euros qui s’inscrit dans la deuxième phase du projet global ATTRACT, piloté par le CERN. Dans le cadre de AHEAD, les partenaires bénéficient de technologies issues de la première phase du projet. Coordonné par le CSEM, AHEAD comprend les partenaires Thales Alenia Space France, le Centre Européen de Recherche Nucléaire (CERN), l’Université norvégienne de sciences et de technologie (NTNU), Inano Energy et LISI Aerospace Additive Manufacturing. Le but du consortium consiste à mener ces technologies au stade préindustriel et à les rendre applicables à une large gamme d’applications.
This project has received funding from ATTRACT, a European Union’s Horizon 2020 research and innovation project under grant agreement No 101004462. Consortium Partners are not responsible for any use that may be made of the results.
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