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Faire progresser la science et la technologie des accélérateurs de différentes manières

Des défis lancés aux étudiants aux composants en cuivre imprimés en 3D pour les accélérateurs de particules, voici un aperçu du travail quotidien du projet I.FAST, soutenu par l’UE.

Technologies industrielles
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Un composant central en cuivre des accélérateurs de particules de demain a été produit par fabrication additive dans le cadre du projet I.FAST financé par l’UE. La particularité de ce composant est qu’il a été imprimé en 3D en une seule pièce pour la première fois. «C’est la preuve que de grands composants en cuivre d’une hauteur de près de 400 millimètres peuvent être fabriqués de manière additive avec une précision suffisante à l’aide de nos machines — ou, en d’autres termes, qu’avec l’impression 3D, nous pouvons fabriquer des pièces de haute précision de ce type plus rapidement, à moindre coût et de manière plus économe en énergie», a déclaré Michael Thielmann, ingénieur de l’entreprise allemande de haute technologie TRUMPF, fabricant du composant, dans un article publié sur «3D Printing Media Network». La version achevée du composant en cuivre pur a été présentée au salon international de l’impression 3D Formnext qui s’est tenu à Francfort en novembre 2022.

Une fabrication plus rapide et moins coûteuse

Ce composant est un quadripôle radiofréquence (QRF), qui, comme indiqué dans l’article, est l’une des pièces les plus complexes d’un accélérateur. Le QRF fournit de l’énergie au faisceau de particules, le rapprochant ainsi de la vitesse de la lumière. Jusqu’à présent, les QRF étaient fabriqués selon des méthodes conventionnelles chronophages et onéreuses. Ils étaient fabriqués en plusieurs parties, puis assemblés, ce qui impliquait plusieurs étapes de production telles que le fraisage et le brasage. La fabrication additive a permis d’éliminer ces étapes et de produire le composant en une seule fois. «Plus de 30 000 accélérateurs sont actuellement utilisés dans le monde, dont la grande majorité dans le domaine de la santé et de l’industrie. La fabrication additive peut contribuer à réduire la taille et le coût de tous les types d’accélérateurs, en améliorant leur fabrication ainsi que la durée de fabrication, et en augmentant leurs performances», a observé Maurizio Vretenar, de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), coordinatrice du projet I.FAST dans le même article. En outre, le laser vert utilisé dans le processus d’impression 3D permet de fabriquer des composants en cuivre plus rapidement et à moindre coût que les systèmes utilisant la technologie infrarouge, car le cuivre absorbe mieux le faisceau laser vert qu’un faisceau infrarouge. «Nous pouvons soit utiliser une quantité moindre d’énergie pour être aussi rapides qu’un laser infrarouge, ou travailler plus vite avec la même quantité d’énergie», a noté Michael Thielmann.

Un défi pour les étudiants

Dans le cadre de son objectif visant à placer l’Europe à l’avant-garde de la science et de la technologie des accélérateurs, I.FAST invite les étudiants de dernière année de Licence et de Master à participer à son défi de l’été 2023 afin de trouver des applications environnementales nouvelles et innovantes pour les accélérateurs de particules. Pendant dix jours, du 25 juillet au 3 août, des étudiants de tous horizons provenant d’universités européennes travailleront en équipes pluridisciplinaires de six personnes pour réfléchir à la manière dont les accélérateurs peuvent être utilisés pour résoudre les problèmes environnementaux actuels. Des séminaires de haut niveau sur les accélérateurs de particules, les défis environnementaux et l’innovation seront organisés pour aider les étudiants dans leur tâche. Le dernier jour, chaque équipe présentera son travail à un jury d’experts au CERN. La date limite de dépôt des candidatures pour cette initiative I.FAST (Innovation Fostering in Accelerator Science and Technology) est fixée au 28 février 2023. Pour plus d’informations, veuillez consulter: I.FAST site web du projet

Mots‑clés

I.FAST, accélérateur de particules, CERN, fabrication additive, impression 3D, cuivre, composant, quadripôle radiofréquence

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