Après la visite de Sigmaphi

Visite d’entreprise : Sigmaphi à Vannes

Présentation de l’entreprise
Le chef d’entreprise, Mr Lancelot nous accueille dans la salle de visioconférence.
Il ne manque pas de conviction pour présenter les produits élaborés et l’esprit de l’entreprise.

Accueil SigmaPhi
Mr Lancelot nous présente l’entreprise

Les collègues sont particulièrement sensibles aux qualités pédagogiques de l’orateur.

Ecoute et concentration
Laurent n’en perd pas une goutte
Force de conviction
Lorsqu’on dirige une entreprise, on croit à ses produits et à la qualité de fabrication.
Attention, compréhension
En espérant que nos élèves soient aussi attentifs vis à vis de notre enseignement.

Entreprise créée en 1981 à Vannes, fabricant d’aimants pour les accélérateurs de particules et de supraconducteurs. Aujourd’hui l’entreprise est déployée sur 4 sites dans le monde et compte environ 180 personnes (5 doctorants, 40 ingénieurs, 37 techniciens, 86 ouvriers et 13 administratifs).

80 % à 90 % de la fabrication destinée à l’exportation dans le monde entier, notamment en Chine et en Russie

Les 5 principales activités de l’entreprise sont :

  • fabrication d’aimants résistifs et permanents ;
  • fabrication d’aimants supraconducteurs (à basse et haute température, 4K, 20 K, 100K) ;
  • fabrication d’alimentations ;
  • fabrication d’amplificateurs radiofréquence ;
  • développement des lignes de faisceaux pour accélérateur de particules.

Les principaux marchés : les laboratoires de recherche (CERN, Jefferson lab, ESRF), le domaine médical (centres de traitement du cancer par protonthérapie)

Maquette de l’électroaimant typique
A la sortie de la salle, une maquette des différentes parties de l’électroaimant précise les étapes de la fabrication.

Maquette d’un électroaimant type
On peut observer la carcasse en acier feuilleté, les bobines et leurs connexions, les supports.

Visite du bâtiment B : la carcasse de l’électroaimant
La culasse des aimants est fabriquée par empilements de feuilles de tôles recouvertes d’isolant, le collage des feuilles est assuré par polymérisation après cuisson à 230 °C. Ces feuilles font 1 mm, 0.5 mm ou 0.35 mm d’épaisseur.

Matière première
Tôles brutes prédécoupées et enduites de vernis polymérisable.
Atelier de fabrication des carcasses
On retrousse ses manches !
Empilement de toles d’acier
Avec une tôle d’épaisseur 1mm, combien faut-il en superposer pour obtenir une carcasse de deux mètres de hauteur ? (avec une précision de 0,5mm)

Réalisation des bobines

Réception des bobines de cuivre à section carrée.

Réception du cuivre
Bobines de cuivre de section carrée et creuses.
Section du conducteur en cuivre
section carrée avec trou cylindrique pour faire circuler un fluide (en général de l’eau) permettant un refroidissement efficace.

Mise en forme en bobine.

Mise en forme des bobines
Amener progressivement le conducteur au bon rayon de courbure sans l’écraser.

Refroidissement par circulation de fluide.

Bobines finies
On remarque la section du conducteur creux

Produit fini : un électroaimant de quelques quintaux.

Carcasse finie
Tôles assemblées, enduit polymérisé par cuisson au four, soudure de plaques métalliques pour support.
Electroaimant fini
Prêt à rejoindre un centre de recherche de physique fondamentale.
Entrefer
Quelles sont les lignes de champ ?

Guillaume doit se demander si on ne pourrait pas utiliser deux bobines de cette taille pour remplacer les bobines de Helmholtz du lycée ! Finies les limitations d’espace de champ constant !

Bobine circulaire
La présence de Guillaume nous donne une estimation du diamètre de cette bobine.
Arc
Projet lourd physiquement et financièrement pour l’entreprise !

Un ensemble complet de chaîne pour accélérateur de particules : génération, accélération avec focalisation, production du vide, déviation magnétique pour distribution. Ce montage partira en Inde.

Chaine complète
A livrer et à remonter sur place en Inde.

Mesure du champ produit.
Analyse topographique par sonde de Hall.

Mesures de champs
Pour mesurer des valeurs de l’ordre du Tesla, il faut se donner les moyens en terme de sonde de Hall.
Pupitre de mesures
Il faut 4 jours à l’opérateur pour dresser la topographie 3D du champ de l’électroaimant !
Sonde de Hall
Déplacement x, y et z

Une autre échelle que nos dispositifs de lycées. Un champ de 1,54 T pour un courant de 1825 A.

Aimants supraconducteurs.

Enceintes fermées pour refroidissement des bobines à 4K (hélium liquide) sous garde d’azote liquide.

Schéma d’un aimant supraconducteur
schéma de principe
Aimant supraconducteur
Contient l’ensemble des fonctions : bobines supraconductrices, injection et sortie des faisceaux, vide.
Aimant supraconducteur
Partie interne

Pour conclure : c’est beau la science.
On peut confondre l’entrefer d’un électroaimant avec une construction mettant en œuvre une architecture originale.

Dans l’entrefer
Hall de gare moderne ? non, entrefer d’un électroaimant.