Poutrelles HEB cintrées en 316L pour le banc d’essai AMS du CERN/ESA ESTEC
Grâce à des contacts avec la NASA, Montanstahl a été présenté à l’Institut national italien de physique nucléaire (INFN) comme fournisseur de structures en acier inoxydable pour un banc d’essai du Centre européen de recherche et de technologie spatiales (ESTEC), aux Pays-Bas. L’installation a été construite pour simuler les conditions de fonctionnement du spectromètre magnétique Alpha (AMS), une expérience de physique des particules dirigée par le prix Nobel Samuel Ting du MIT/CERN, installée ensuite sur la Station spatiale internationale. La structure de support de la nacelle nécessitait de lourdes poutrelles HEB cintrées en acier inoxydable 316L à très faible perméabilité magnétique, adaptées au fonctionnement sous vide poussé dans une plage de température de -60 °C à +100 °C, produites d’une seule pièce jusqu’à 12 mètres sans soudure bout à bout, et contrôlées selon les normes CND exigeantes du CERN avant et après cintrage.
Des exigences de niveau spatial : faible perméabilité, vide poussé, aucune soudure bout à bout
La structure de la nacelle AMS devait satisfaire à un ensemble d’exigences allant bien au-delà de la construction métallique standard. L’exigence de très faible perméabilité magnétique excluait les nuances ferritiques et martensitiques et imposait des limites strictes à la teneur en ferrite résiduelle du métal fondu austénitique. L’aptitude au vide poussé impliquait que les sections soient exemptes de contamination de surface, de porosité et de tout matériau susceptible de dégazer sous vide. Les cycles thermiques de -60 °C à +100 °C exigeaient un matériau d’une ténacité suffisante à basse température, condition que le 316L remplit bien. L’absence de soudure bout à bout sur des sections allant jusqu’à 12 mètres signifiait que les profils HEB 300 et HEB 160 devaient être produits sur toute leur longueur d’une seule pièce avant tout cintrage, ce qui sollicitait fortement à la fois la ligne de soudage laser et la capacité de dressage.
Soudage laser, cintrage à trois rouleaux et CND à 100 % avant et après
Montanstahl a produit les sections HEB 300 et HEB 160 par soudage laser, qui a fourni la qualité de soudure et la constance dimensionnelle requises pour des sections destinées à un cintrage de précision. Le cintrage a été réalisé par un partenaire italien spécialisé sur des cintreuses à trois rouleaux, qui ont produit les rayons précis exigés par la géométrie de la nacelle tout en préservant l’intégrité structurelle dans la courbe. Toutes les poutrelles ont fait l’objet à 100 % d’un ressuage, d’une macrographie et d’une mesure de perméabilité avant cintrage, et le même programme a été répété après cintrage pour vérifier qu’aucune dégradation n’était survenue pendant le formage. La production a été achevée dans les délais, l’AMS a été testé avec succès à l’ESTEC puis transporté vers la Station spatiale internationale, où il fonctionne toujours.
Contexte d’application
Ce projet se situe à l’intersection du segment bâtiment et construction de Montanstahl et de la fourniture industrielle de précision, où des profils structurels en acier inoxydable soudés au laser sont spécifiés pour les infrastructures de recherche, les supports d’équipements scientifiques et les applications exigeant une faible perméabilité magnétique certifiée en plus de la performance structurelle. Les bancs d’essai pour les programmes spatiaux et de physique des particules comptent parmi les contextes d’achat les plus exigeants de la fourniture d’acier industriel : les exigences de qualité, de traçabilité et de performance dépassent celles de la plupart des projets de construction commerciaux. Montanstahl fournit des profils structurels inox sur mesure à des clients de la recherche, de la défense et de l’industrie de précision dans le monde entier.