Lots de travail

Lots de travail techniques

ESSIAL est basé sur le contrôle en surface, la stimulation ou l'induction des propriétés physiques naturelles des matériaux magnétiques, à savoir leur tendance à s'organiser sous forme de domaines magnétiques et de parois de séparation.
Ces tâches sont réparties dans trois Work Packages :

  • Le WP2 développera des procédés métallurgiques et laser de surface ;
  • Le WP3 réalisera de nombreuses études physiques visant à contrôler et optimiser la structure magnétique de surface en corrélation avec les procédés de fabrication ;
  • Le WP4 considérera l'utilisation réaliste et les conditions de travail des matériaux à l'intérieur des circuits magnétiques.

WP2 : Procédés de fabrication

Responsable : MULTITEL
Participants: ESIEE, CRM group, IRT-M2P, UPJV, UC3M, ANDALTEC, Fraunhofer IPT, LASEA.
Durée : M1 à M36

En ce qui concerne la modélisation et la caractérisation, le premier objectif d'ESSIAL est d'établir des PROCESSUS DE FABRICATION qui définiront les propriétés mésoscopiques intrinsèques (énergie des parois mésoscopiques, anisotropie et coefficients d'échange, amortissement dynamique,....) qui peuvent être associées aux principales propriétés métallurgiques des aciers électriques :

  • (a1) composition chimique (composition, conductivité électrique et densité ),
  • (a2) cristallographie et texture (direction des axes sur la surface et en volume),
  • (a3) métallographie (taille et forme des grains, taille et forme des joints de grain, ....),
  • (a4) géométrie de volume et de surface (épaisseur de la tôle, rugosité de surface, motifs laser, ....).

Ceci se fera en corrélation avec les paramètres des procédés de fabrication métallurgique (contraintes de laminage, traitement thermique, cycles de refroidissement, et principalement traitement laser de surface).

WP3 : Etudes physiques 

Responsable : ESIEE Amiens
Participants : Groupe CRM, IRT M2P, MULTITEL, UPJV, UPJV, UC3M.
Durée : M1 à M39

Le WP3 - ETUDES PHYSIQUES - consiste à modéliser et décrire les lois macroscopiques du comportement magnétique et magnéto-mécanique, y compris les effets statiques et dynamiques, les contributions scalaires et vectorielles et le couplage de surface avec la structure magnétique en volume et la taille géométrique réelle.

Des modèles microscopiques et mésoscopiques généraux, avec des paramètres intrinsèques préalablement définis, seront proposés et développés. Ces modèles fourniront les informations suivantes pour les ingénieurs matériaux (optimisation des paramètres des procédés liés  à la texturisation laser de surface ou à l’assemblage) et les concepteurs de machines (propriétés compatibles avec la CAO et les outils de conception) :

  • (b1) pertes de puissance et le flux de chaleur qui en résulte (perte de puissance Pf),
  • (b2) perméabilité magnétique avec non-linéarité de l'aimantation et distorsions induites (perméabilité variable (B)),
  • (b3) courbe de saturation magnétique, phénomènes de relaxation et de vieillissement (polarisation de saturation Bsat),
  • (b4) amortissement et retard de magnétisation (amortissement dynamique (f ou dB/dt)),
  • (b5) hystérésis magnétique (cycles statique et dynamique (B, dB/dt), force coercitive Hc, rémanence Br....),
  • (b6) contraintes internes induites (magnétostriction, contrainte de Maxwell),
  • (b7) vibrations et bruit (modes de vibration, amplitude du bruit acoustique).

Les modèles doivent décrire le comportement de structuration magnétique en fonction de la nature du matériau (ses propriétés mésoscopiques intrinsèques) mais aussi de la géométrie, de la forme et de la taille typique de l'échantillon (épaisseur de la tôle, qualité et texture de surface). Les modèles tiendront également compte de l'anisotropie magnétocristalline, de l'échange magnétique, de la magnétostatique ou de la démagnétisation, de l'amortissement des courants de Foucault, des énergies Zeeman et magnéto-élastiques dues au processus de structuration en régime permanent ; et des processus d'inversion dynamique induisant des courants microscopiques : à savoir le blocage des parois (DWP), la déformation des parois (DWB), le déplacement des parois (DWD), la fusion (DWF), la nucléation (DWN) et la multiplication (DWM) des parois ainsi que la rotation de magnétisation des domaines (DMR).

WP4 : Preuve de concept

Responsable : ESIEE Amiens
Participants : CRM group, IRT-M2P, MULTITEL, UPJV, UC3M, SEPSA, Jeumont Electric, ANDALTEC.
Durée : M13 à M36

Lorsque les WP2 et 3 seront terminés, nous aurons besoin de connaître la structure magnétique de surface typique, considérée comme une condition limite. L'ambition du projet est de rendre possible le contrôle de la structure magnétique de surface. A cette fin, nous pourrons nous appuyer sur les résultats des WP2 et 3 pour développer des ÉCHANTILLONS OPTIMISÉS ET DES CIRCUITS MAGNÉTIQUES À ÉCHELLE RÉDUITE, qui seront mesurés et caractérisés dans un nombre pertinent de conditions de  de fabrication et fonctionnement :

  • (c1) module et direction du vecteur d'induction B,
  • (c2) forme d'onde et fréquence d'induction moyenne,
  • (c3) nature et géométrie des échantillons,
  • (c4) procédé métallurgique et traitement thermique,
  • (c5) traitement de surface et motifs.

 

WP5 : Prototypes

Responsable : JEUMONT ELECTRIC
Participants : ESIEE Amiens, CRM Group, IRT-M2P, MULTITEL, UPJV, UC3M, SEPSA.
Durée : M31 à M48

Cette étape consistera à fournir aux utilisateurs finaux partenaires (JEUMONT et SEPSA) des matériaux optimisés. Trois prototypes, proches des produits commerciaux, seront fabriqués et testés :

  • Une machine électrique rotative de 355 kW (utilisation de matériaux non orientés ou non texturés avec des épaisseurs plus importantes de 0,5 à 1 mm et des fréquences inférieures à 1 kHz).
  • Un transformateur de tension de 70 kVA associé à un onduleur (utilisation de matériaux orientés ou texturés avec des épaisseurs plus fines de 0,1 à 0,6 mm avec des fréquences de commutation de 1 kHz à 3 kHz).
  • Un ou deux inducteurs de lissage dédiés à un onduleur DC/AC (110 kVA) ou un chargeur AC/DC LVPS (10 kW) (utilisation de matériaux orientés ou texturés avec des épaisseurs plus fines de 0,1 à 0,6 mm avec des fréquences de commutation jusqu'à 3 kHz (5,5 kHz et 20 kHz)).

 

WP6 : Mise à l'échelle pour les chaînes de production de masse

Responsable : LASEA
Participants : CRM Group, IRT-M2P, MULTITEL, SEPSA, Jeumont Electric, ANDALTEC, Fraunhofer IPT, LASEA.
Durée : M10 à M48

Durant la quatrième et dernière étape (WP 6), l'usine LASEA et le FRAUNHOFER-IPT proposeront une définition complète des stratégies de monitoring en ligne et de mise à l'échelle pour la production de masse.
Sur la base des travaux de métrologie réalisés dans les Work-Packages précédents, une mise à l'échelle du processus sera conçue par Fraunhofer IPT en ce qui concerne le contrôle de la rétroaction des informations mesurées. Fraunhofer IPT développera des outils de contrôle en ligne pour le processus de production et les géométries de surface fabriquées en deux phases.
A partir de ce point, l'adaptation du processus se fera en étroite collaboration avec l'intégrateur de machines (LASEA) afin de développer la technologie pour la production de masse.

Lots de travail Support

WP1 : Gestion du projet

Responsable : ESIEE
Participants : Euronovia
Durée : M1 à M48

Ce Work Package vise à gérer le projet en accord avec les règles de la Commission Européenne, à assurer la qualité des rapports de projet et à organiser la collaboration entre les partenaires du projet, tout en suivant l'avancement du plan de travail.

WP7 : Diffusion et exploitation des résultats

Responsable : ANDALTEC
Participants : ESIEE Amiens, MULTITEL, UC3M, MATIKEM, ANDALTEC, Fraunhofer IPT, Euronovia.
Durée : M1 à M48

L'objectif principal du WP7 est d'identifier les différentes voies potentielles d'exploitation des résultats du projet afin d’en maximiser l'impact pour les organisations participantes et pour le secteur industriel européen.  MATIKEM effectuera une veille technologique des publications scientifiques et des brevets, afin de tenir le consortium informé de ce qui se passe sur le marché. Un des résultats de cette activité sera l'identification des entreprises européennes qui pourraient être intéressées par les innovations ESSIAL. Sur la base de ce repérage, une étude de marché sera réalisée pour estimer les volumes de production qui trouveraient des clients sur le marché européen actuel.
En outre, ANDALTEC préparera un rapport sur les avantages économiques et environnementaux du projet pour les produits ESSIAL. Cette étude prendra en compte l'ensemble du cycle de vie du produit, depuis leur production jusqu’à leur recyclage.
Enfin, le WP7 informera les parties prenantes ainsi que le grand public sur les dernières avancées du projet par le biais de diverses activités de diffusion (telles que des conférences, des ateliers, des bulletins d'information ou le présent site web).