Normpartikel – La prochaine génération en 3D

Matrice

Les particules de test ou de norme sont devenues indispensables dans de nombreux domaines de la technique ces dernières années. Leur gamme d'applications couvre, par exemple, la validation de la propreté technique, des essais sur le comportement en court-circuit de composants électroniques ou le comportement de contaminations particulaires dans des systèmes de conduite de fluides. Jusqu'à présent, la classification des particules se limitait exclusivement à leur longueur, en raison du processus de fabrication. Avec un nouveau procédé de fabrication développé, il est désormais possible de spécifier les particules dans les trois dimensions, avec une tolérance nettement plus stricte.

Ce nouveau procédé de fabrication a été développé dans le cadre d'un projet de recherche financé par le ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie, portant sur le développement et l'expérimentation d'une méthodologie d'essai (« fault injection testing ») pour les systèmes E/E, afin de garantir la probabilité de défaillance pendant la phase de développement du produit. L'objectif d'un sous-projet était de créer un type de particule qui, au-delà de la caractérisation unidimensionnelle précédente, soit spécifié dans les trois dimensions, et dont la tolérance de fabrication dépasse largement la limite précédente de +/- 50 µm. Au cours de la phase de développement de deux ans, les deux partenaires responsables de la mise en œuvre de cette tâche, Spies Lasertechnik GmbH et BIDAG Technologies GmbH & Co. KG, ont réussi à générer une procédure à deux étapes, permettant de dépasser largement les objectifs initiaux.

Dans la première étape de la procédure, les particules sont pré-coupées dans une matrice. Grâce à la disposition matricielle des particules lors du processus de découpe, une première pré-fractionnement est effectué dès cette phase de fabrication, permettant une sélection appropriée des paramètres pour les étapes suivantes. La deuxième étape comprend la post-traitement chimique des particules et une fractionnement précis pièce par pièce. Au cours de ce post-traitement, les particules découpées au laser sont d'abord individualisées, puis réduites aux dimensions cibles, puis enfin nettoyées chimiquement et polies. Avec cette méthode, il est possible de fabriquer pour la première fois des particules de norme avec une précision ciblée en longueur, largeur et hauteur. La hauteur des particules peut être réalisée par paliers de 50 µm, à partir d'une hauteur minimale de 100 µm. La longueur et la largeur des particules sont quant à elles libres. Avec l'état actuel du développement, les particules disponibles sont en aluminium, acier inoxydable et cuivre. D'autres matériaux seront ajoutés dans le cadre des développements futurs. La tolérance de fabrication fixée lors de la phase de planification du projet, de +/- 20 µm, a pu être réduite à +/- 10 µm grâce à la fabrication en deux étapes. Par rapport aux particules de test initiales, ces particules conçues de cette manière permettent, en raison de leur conception tridimensionnelle et de leurs tolérances de fabrication strictes, une gamme d'applications nettement élargie. Cela inclut principalement des tests dans des domaines où, par exemple, des distances sont franchies avec une précision micrométrique ou le comportement d'écoulement dans des canaux étroits est étudié, tout en minimisant au maximum d'autres facteurs d'influence. La vérification du comportement en court-circuit de composants électroniques est mentionnée ici comme un exemple classique. En outre, de nombreuses autres possibilités d'application existent dans divers secteurs. Depuis leur apparition au début de l'année, les particules sont déjà utilisées avec succès dans des secteurs tels que l'industrie automobile, l'industrie optique ou la technologie médicale. Étant donné que le nouveau procédé de fabrication permet une dimensionnement quasi libre des particules, il est conseillé de planifier au préalable les dimensions et le matériau des particules en collaboration avec les experts de BIDAG Technologies GmbH & Co. KG, qui commercialisent depuis le début de l'année les particules 3D. La forte demande ainsi que de nombreux retours positifs de la part des utilisateurs sur le terrain attestent déjà du besoin et de la large gamme d'applications des particules de norme tridimensionnelles précises.