44 Systèmes pour aligner au micron près les faisceaux du Laser Mégajoule

Chiffres clés

1
µ

radian de précision d'alignement

44

exemplaires produits en moyenne série

6

iso 6 de 200m²

Depuis 2004, CNIM fabrique en série des systèmes à haute valeur ajoutée pour le compte du CEA DAM* : les Systèmes de Conversion de fréquence et de Focalisation (SCF) du Laser Mégajoule.

 

*CEA DAM : Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Direction des Applications Militaires

 

Co-conception avec le CEA DAM

Mis en service en 2014, le Laser Mégajoule (LMJ) permet d’étudier le comportement des matériaux dans des conditions similaires à celles atteintes lors du fonctionnement d’armes nucléaires.
Depuis le début du programme LMJ en 1996, CNIM est un partenaire et acteur majeur du projet, avec plus d’une dizaine de contrats à son actif.

En 2005, le CEA DAM et CNIM débutent la co-conception des 44 Systèmes de Conversion de fréquence et de Focalisation (SCF), installés au bout de chaque chaine de puissance du LMJ, tout autour de la chambre d’expérience. Ils servent à convertir la fréquence la fréquence de 176 faisceaux laser, à les focaliser et les orienter sur la cible LMJ placée au centre de la chambre d’expérience sous vide.

Le prototype réalisé et les performances démontrées, le CEA DAM attribue le marché en gré-à-gré à CNIM en 2010.

 

Grande dimension & alignement ultra précis

Mesurant 3 m de long, 1,2m de large et 2,5 m de haut, pesant 1,8 tonnes, les SCF sont des structures métalliques de grande dimension, très stables et munies de composants optiques.

La précision d’alignement permet de viser une cible à 8m de distance avec une précision de 8 µm, soit l’épaisseur d’un cheveu.

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Fabrication moyenne série

Le premier SCF de série a été déclaré opérationnel sur le site du LMJ en 2013 et a contribué au succès du premier tir en centre chambre en octobre 2014. Depuis CNIM livre chaque année environ 4 à 6 SCF fabriqués en série et parallèles.

Haut niveau de propreté et calibration au micron près

Après l’usinage, la pièce est soumise à un lavage ultra-propre dans une cabine taillée pour la grande dimension (5 m de long, 2,5 m haut, 2 m large). Un local de 20 m² a été spécifiquement installé pour générer de l’eau ultra-pure.

Ensuite, les SCF sont assemblés. C’est l’une des étapes critiques de fabrication, qui requiert un haut niveau de propreté. Cette opération consiste à assembler 1500 pièces dans une salle blanche ISO6 de 220 m². La caractérisation et la calibration du système sont cruciales : le pointage des lasers du LMJ doit être assuré à 1 micron près, sur une cible de l’ordre du millimètre.

La dernière étape correspond aux réglages des interfaces optiques.

 

Des systèmes télé-opérés de manutention lourde

Fort de son expérience au sein du programme LMJ et de compétences mécaniques, contrôle-commande et de calculs, CNIM s’est vu confier la conception et la réalisation de systèmes de manutention du SCF. Circulant sur rails et télé-opérés, ces équipements de soutien permettent d’assurer la maintenance des 44 SCF. Tous respectent un très haut niveau de propreté.

CNIM, spécialisé dans les systèmes de manutention complexe et précise, a ainsi fourni le tracteur SCF, un chariot motorisé filoguidé permettant d’attraper le SCF et de le tracter lors des opérations de manutention. Il se déplace sur les rails par adhérence (sans crémaillère) dans les secteurs sur des pentes de plus de 50° aussi bien en montée qu’en descente, avec 1,8 tonnes de chargement.

 

Un projet dans l’ADN de CNIM

Ce projet est le reflet de l’ADN de CNIM: un partenariat client sur le long terme, une intégration verticale, depuis la conception jusqu’à la fabrication de grande dimension à très haut niveau de précision, en moyenne série.