Développements & Technologie Mécanique au LAL

Développements & Technologie Mécanique au LAL • Sommaire: • Préambule • Déroulement des projets {méthodologie IN2P3} • Proposition d’expérience • Faisabilité, évaluation • Définition préliminaire/ détaillée • Réalisation, Qualification • Installation, Exploitation • Clôture, Retrait de service • Application au projet PLANCK • Moyens techniques et humains • Organisation du service mécanique SDTM • B.E, ateliers, tests essais & contrôle, vide & UHV • Conclusion Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Préambule • Ce travail est le résultat d’une réflexion commune du groupe d’animation du Service de Développement & Technologies Mécaniques (SDTM) au LAL. • Tout en portant sur la prospective des cinq années à venir, le document s’appuie sur les projets en cours. • La comparaison de nos projets à la méthodologie IN2P3 illustre les éléments à améliorer et/ou à mettre en place pour une gestion de projets plus rigoureuse. • N.B: le projet coupleurs est traité dans le groupe VIII {physique des accélérateurs} Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Proposition d’expérience • Lettre d’Intention (LOI) • Objectifs scientifiques,performances attendues • Plan de management, responsable scientifique, chef de projet • Expression des besoins, Cahier des Charges Fonctionnelles • Coûts/délais/qualité (planning des grandes lignes) • Évaluation des risques Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Exemple de proposition COMPASS au CERN Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Faisabilité/ Évaluation • Analyse des besoins et recherche de solutions • Programmes R&D {itérations physicien  ingénieur} • Modèles CAO, calculs préliminaires {RDM, Thermique, vide…} • Faisabilité {Technical Proposal} • Spécifications Techniques du Besoin • Analyse fonctionnelle, AMDEC • Impact sur l’environnement, dossier de sûreté • Plan de management élaboré • Équipe projet, labos partenaires • PBS {classification EDMS pour tout le projet si possible} Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Modèle CAO d’un chariot Big Wheels ATLAS Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Définition préliminaire (prototypes) • Justifier le choix des solutions techniques retenues • Calculs affinés des modèles • Lancement de maquettes et/ou prototypes, plans d’essais • Technical Design Report • Rappel des objectifs, Moyens, ressources, coût et délais • Spécifications Techniques du Besoin détaillées • PBS complété & Organigramme des tâches • Planning correspondant avec les points d’arrêt • Plan assurance qualité {objectifs qualité, moyens et procédures} Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Définition détaillée (développement) • Dossier de définition • Liasse de plans de détail, sous-ensembles, de remontage • Nomenclature • Notes de calcul validées {RDM, thermique, vide…} • Normes de référence, codes et règles de calcul utilisées • Appel d’offre, négociations du contrat • Élaboration de l’outil industriel • Dossier de fabrication • LOFC {Liste des Opérations de Fabrication et de Contrôle} • Déroulés opératoires, planning • Dossier de sûreté de fonctionnement Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Nomenclature détaillée chariots Big Wheels Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Réalisation / Qualification • Qualification des moyens de fabrication, de contrôle et tests • Ateliers et machines (chaudronnerie blanche, capacité…) • Critères de réception et traitement des non conformités • Réalisation {suivi industriel rigoureux} • Appro composants manufacturés et matière 1ère , traçabilité • Rapports d’avancement (respect spécifications, délais et coût) • Recette technique • Inspection du produit fini (approbation des rapports de contrôle) • Tests spécifiques (épreuves en charge, étanchéité vide) • Transport (mode, itinéraire, témoins de choc, monitoring) Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Bruits de fond aux processus  source b- Caractéristiques pour bb0n Dt < 3 ns E1+E2  3 MeV Evts bb b- b- b-  Purification des sources b- bdf “interne” e-  Radiopureté du détecteur  Temps de vol  Champ magnétique  Blindage g e- bdf “externe” g g e+ oue- Spécifications initiales pour NEMO 3 : au maximum 1 evt/an !! Critères de sélection des matériaux pour NEMO 3 Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Critères de sélection des matériaux pour NEMO 3 CONTAMINATIONS ? • Eléments sous haute surveillance : 40K 60Co 137Cs 234Th 212Pb 214Pb 214Bi 228Ac 208Tl 235U 234Pa • Types de contaminations : • Internes • Lors de l’obtention de l’élément • Traitements chimiques • Externes, liées à la mise en forme de l’isotope • Sur les surfaces (usinage). • Problèmes de propreté des locaux • Contamination des composants (films, colles…) Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Transport du calorimètre LARG EndCap-C ATLASMesure des accélérations/inclinaisons Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Installation / Exploitation • Plans d’accès et d’occupation, conditions de stockage • Équipements spécifiques • Conditions de propreté, salles blanches • ponts roulants, outillage spécifique • Intégration mécanique • Scénario et déroulement des opérations • Raccordements, alignement, contrôle des serrages • Tests d’étanchéité, étuvage, qualité du vide • Intégration électronique, instrumentation (système de pilotage) • Pré-commissionning (performances, stabilité, mise au point) • Mise en service (transfert des responsabilités) • Exploitation (acquisition de données, maintenance) Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Clôture / Retrait de Service • Bilan projet • Coûts réels investis, déviations techniques, respect des délais • Retour d’expérience • Retrait de service • Conserver les outillages spécifiques au démantèlement Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Moyens pour le spatiale Étude et conception Calculs thermiques et simulations en vibrations Réalisation (ateliers du LAL) Métrologie Suivi des tests mécaniques de qualification (chocs et vibrations) Salle propre pour développement et intégration Enceinte de test pour qualification de l’électronique en vide thermique Instrumentation: Développement de micro sources de chaleur pour la calibration des bolomètres

Chef de service + adjoint Secrétariat s/s traitance dédiée Conception-Etudes Calculs-Ingéniérie ADJOINT Développement Assemblage-Montage Intégration Atelier Tests- Essais-Contrôles Evaluation-Qualification • Répondre aux Appels d’Offre de l’Europe • Répondre aux projets spatiaux • Répondre aux besoins d’organisation type-projets • Répondre aux futurs projets de physique • Développer la culture de Sûreté de Fonctionnement et l’Analyse de risques. Tests-Essais Contrôles Techniques du Vide Soudage Brasage

Organigramme du Bureau d’Études Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Effectif SDTM, 51 agents {27-T, 9-AI, 7-IE, 8-IR} Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Études, conception & développement • Ingénierie mécanique • Rédaction des dossiers de définition & des spécifications techniques • Développement en atelier, prototypes et faisabilité • Outil industriel & suivi des réalisations • Études et conception CAO {CATIA}, Calculs {SAMCEF & ACORD} • Intégration des instruments et participation à la mise en service Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Des moyens de réalisations mécaniques • Atelier de mécanique • Fraisage & centre d’usinage 4 axes • Tournage 3 axes • découpe à fil (électroérosion) • Atelier de chaudronnerie soudage et brasage • Soudage TIG et micro plasma • Soudage par faisceau d’électrons & laser • Brasage sous vide. Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Des moyens de mesures et contrôles • Mesures et essais mécaniques • Centrale de mesure des microdéformations, machine de traction • Contrôle géométrique • Machine de mesure tridimensionnelle à commande numérique, bras ‘FARO’ • Examen & inspections • Microscopie optique et à balayage électronique (MEB), Ultrason Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Vide & UHV • Conception, optimisation • Calculs & simulations dès la phase de conception des projets (Ex: canons CTF3) • Développer les moyens de laboratoire (calibration RGA, canon e-, spectrométrie des surfaces, etc.) • Mise en œuvre pour une véritable expertise • Conditionnements & montage UHV • Contrôles vide, pompages & automatismes Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Conclusion • En étroite collaboration avec les physiciens, les mécaniciens du LAL participent à la conception, la construction, la qualification et l’installation d’instruments complexes et ambitieux. • Si la sous-traitance industrielle est essentielle à la réalisation de nos appareillages, la R&D interne reste indispensable pour maintenir et optimiser nos moyens. Nous devons apprendre à gérer la sous-traitance tout en conservant la maîtrise d’œuvre. • Notre savoir faire acquis nécessite une stratégie de formation et doit être sauvegardé. L’embauche de jeunes ingénieurs et techniciens doit au moins équilibrer les départs en retraite. Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

Conclusion (suite et fin) • La gestion de projet doit être notre outil de référence pour mener à bien nos engagements, du prototype à la mise en service. • Afin d’accompagner cette méthode rigoureuse de travail, il faudra se fixer comme objectif à moyen terme la rédaction d’un manuel qualité LAL. • Ce manuel pourra s’inspirer du recueil de conduite de projets IN2P3, du référentiel méthodologique du CEA et du manuel qualité du LPNHE. Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques

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