PRIMA (PRIses MAgnétiques)

04/10/2018
Publication 3EI 3EI 2018-94
OAI : oai:www.see.asso.fr:1044:2018-94:23569
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PRIMA (PRIses MAgnétiques)

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PRIMA (PRIses MAgnétiques) La Revue 3EI n°94 Octobre 2018 Thème 70 PRIMA (PRIses MAgnétiques) CONSORTIUM PRIMA (COMITE DE PILOTAGE) – GELIBERT STEPHANE, COGNARD LISE ARaymond France SAS, 38120 Saint-Egrève, France. 1. Introduction Pour développer le nouveau concept, il faut tout d’abord optimiser un design complet de façon technique et économique dans une démarche d’écoconception, tout en gardant le niveau de performance et de sécurité attendu. L’architecture magnétique est également un paramètre de développement et d’optimisation pour réduire la quantité de matière magnétique. En parallèle, la formulation et la fabrication de compounds pour aimants liés (en remplacement des aimants frittés communément utilisés sur le marché) sont configurées en lien avec les spécificités de l’injection et la préparation complète de matière fortement chargée. Les développements sont basés sur différentes configurations et designs correspondants à des applications visées par les perspectives de marchés, sous la forme de connecteur électrique 12 à 230V. La mise en application est faite dans deux secteurs différents, avec leurs spécifications, à savoir l’automobile et le chargement d’équipements industriels. Les démonstrateurs réalisés sur la base de deux boucles itératives sont testés selon les critères spécifiques de chaque marché, validant ainsi la performance, la sécurité et l’adéquation avec les usages. 2. Présentation des travaux 2.1. Développement des produits La première étape du développement des prises magnétiques a été la définition des spécifications techniques et fonctionnelles initiales pour chacune des applications par les clients. Ces documents ont permis de concevoir des premiers designs de prises (boucle 1). Des échanges ont alors eu lieu avec le laboratoire du CNRS afin de définir l’architecture magnétique de chaque prise. Plusieurs itérations ont été nécessaires afin d’optimiser la force magnétique en fonction des premiers retours d’utilisateurs. Tableau 1: Liste des partenaires du projet PRIMA Ces données ont permis de mettre à jour le cahier des charges fonctionnel et de finaliser les conceptions en prenant en compte les contraintes mécaniques, électriques et l’optimisation magnétique. Des maquettes pour chacune des applications ont ainsi pu être fabriquées. Ces pièces physiques ont été présentées aux utilisateurs finaux et testées en situation. Résumé : Connecter et déconnecter des branchements est devenu un geste quotidien banal dont la fréquence a fortement augmenté avec l’essor des dispositifs électroniques et informatiques de notre vie quotidienne. Le projet PRIMA propose de développer un nouveau type de connecteur magnétique innovant, ainsi que sa technologie associée appliquée à la transmission de courant électrique. Ce concept permet de : - faciliter la connexion grâce au guidage magnétique non-orienté, - sécuriser l’utilisateur et le signal, avec une étanchéité assurée, - fonctionnaliser la connexion avec de l’intelligence pour la supervision et gestion. Le projet PRIMA rassemble 8 acteurs de la chaîne de valeur en regroupant un concepteur de connexion magnétique (une PME nouvellement créée), un fabricant de connecteurs (ETI), deux PME pour la préparation de la matière magnétique, le CNRS par le biais de 2 laboratoires spécialisés en caractérisation matière et magnétisme, ainsi que 2 utilisateurs leaders sur leurs marchés respectifs. Constructeur / Equipementier Automobile PRIMA (PRIses MAgnétiques) La Revue 3EI n°94 Octobre 2018 Thème 71 Cela leur a permis de faire un premier retour sur les produits et de définir les pistes d’amélioration qui sont en cours d’intégration dans la boucle 2. Figure 2: Concept prise magnétique 2.2. Développement des plasto-aimants L’étude sur les plasto-aimants est menée en parallèle du développement des prises. Celle-ci a commencé par une étude bibliographique sur les poudres magnétiques avec l’identification des fournisseurs potentiels. Des commandes ont été passées afin de caractériser les poudres fournies et de vérifier les propriétés annoncées par les fournisseurs. A partir de ces poudres, les compoundeurs ont mis en place un plan d’expérience permettant d’étudier l’influence des différents paramètres : nature des poudres (isotropes, anisotropes), taux de charge, nature de la matrice, paramètres process… Les compounds réalisés ont été injectés afin de définir les paramètres d’injection optimaux pour chaque mélange et d’étudier les éventuelles limites du process. Figure 3: Extrusion de plasto-aimants Les pièces injectées ainsi que les compounds ont été caractérisés mécaniquement, microscopiquement et magnétiquement afin de définir le mélange correspondant le mieux aux besoins du projet. La fabrication du compound optimisé a alors pu être transférée à l’échelle industrielle. 2.3. Prochaines étapes Le développement des prises optimisées est en cours (boucle 2). En parallèle, l’investigation sur la technologie des plasto-aimants continue avec l’intégration d’un moule permettant d’orienter les particules magnétiques lors de l’injection. Des essais d’orientation sous champ sont également menés, afin de définir les températures et valeur de champ magnétiques permettant d’avoir une orientation maximale des particules magnétiques dans la matrice plastique. Ces paramètres seront testés dans le cadre du plan d’expérience défini pour la validation du process d’injection. 3. Applications Les applications identifiées à ce jour pour les connecteurs magnétiques sont : • Automobile : connecteurs rapides • Industrie : prises de charges, robotique • Santé : fauteuils roulants électriques, fauteuils ambulatoires • Nautique : bornes électriques • Bâtiment : constructions modulaires et/ou temporaires • Militaire : à ce titre des contacts ont déjà été pris avec DGA/TA et DGA/TT et des industriels du domaine militaire. 4. Conclusion et perspectives Pour les deux types d’usages, la chaine de valeur du design jusqu’à la commercialisation est bien représentée par l’ensemble des acteurs du projet. Les premiers retours d’utilisateurs sur les démonstrateurs présentés sont concluants et mettent en avant la facilité et sécurité d’usage et l’ergonomie associée. Ces données sont prometteuses et confirment l’intérêt et les besoins du « plug and play » vis-à-vis de l’évolution sociétale. 5. Remerciements Nous tenons à remercier l’ensemble des partenaires du consortium, les financeurs de ce projet (DGA, DGE, BPI France, FEDER, la région Auvergne – Rhône- Alpes, le département Isère) ainsi que les pôles labellisateurs (Plastipolis et Minalogic). Figure 1: Cœur de prise magnétique 230V