Brevet FR3060942A1 — publié le 20180622

Procédé de fabrication d'un ensemble comprenant une structure mécanique et un composant de puissance électrique pour un aéronef L'invention concerne un procédé de fabrication d'un ensemble comprenant une structure mécanique et un composant de puissance électrique pour un aéronef. Les composants de puissances électriques employés dans les aéronefs dissipent une quantité importante de calories sous forme de chaleur. De tels composants possèdent généralement un package qui intègre une surface plane de dissipation et des trous de fixation pour réaliser un maintien mécanique. Cette surface facilite l'échange thermique avec une source froide tel qu'un radiateur ou une plaque à eau. Il existe de nombreux dissipateurs pour composant de puissance électrique qui viennent se visser, se coller ou se souder avec la base dissipatrice du composant. Généralement, le contact se fait entre les deux surfaces par un ajout de matière, graisse/pad thermique, colle ou soudure. Ces dissipateurs sont ensuite fixés sur la structure via un moyen de fixation tel que des vis ou des rivets. L'ajout de matière peut être réalisé par un procédé de fabrication additive. Ce type de procédé implique un empilement de couches de matière successives nécessitant l'utilisation d'un morceau de métal simple, peu coûteux à fabriquer comme support sur le piston de la zone d'impression, dans la machine de fabrication additive. Cette base sera imbriquée dans la pièce finale totalement solidaire des couches rapportées. Comme représenté sur la figure 1, un composant de puissance électrique de l'art antérieur 1 comprend une base comportant la puissance électrique 3. Une interface métallique thermique 7 est rapportée par une vis 5 sur la base 3. Sur l'interface thermique 7 est fixé un dissipateur 9 par fabrication additive. 3060942 2 Cependant, le fait de mettre en contact un composant de puissance électrique avec un dissipateur nécessite d'avoir de part et d'autre un plan conducteur afin de transmettre les calories tout en ayant une tenue mécanique suffisante. De tels plans créent une 5 surépaisseur qui éloigne la source de chaleur de la zone froide, telle que l'air, l'eau, et donc dégrade les performances thermiques du dissipateur. De plus, les surépaisseurs sont des masses supplémentaires et inutiles au refroidissement du composant de puissance électrique. 10 En outre, le fait d'avoir deux pièces impose de prévoir des fixations mécaniques par serrage, colle ou soudure et donc des pièces ou des procédés supplémentaires qui induisent de la masse et des coûts. Dans le cas d'une fixation mécanique par serrage, il faut 15 prévoir de plus une interface thermique pour palier au problème de résistance thermique de contact. Le sous-ensemble formé par lesdits moyens de fixation doit être rapporté à la structure de l'ensemble final par un nouveau moyen de fixation. 20 Il existe donc un besoin de réduire la masse et l'encombrement du composant de puissance électrique tout en préservant les performances thermiques de ce composant de puissance. Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un ensemble comprenant une structure mécanique et un 25 composant de puissance électrique pour un aéronef comprenant des étapes dans lesquelles : A. on dispose le composant de puissance électrique comprenant une base de maintien mécanique dissipatrice avec surface destinée à recevoir l'ajout de matière dans un outillage au fond du réservoir 30 comportant de la matière, B. on dépose par raclage de la matière directement sur la surface de sorte à obtenir une couche mince de matière fusionnable, C. on utilise un faisceau laser pour solidifier une partie de la matière selon le motif prédéfini, 3060942 3 D. on répète les étapes B et C de sorte à solidifier par fusion couche après couche pour obtenir la forme prédéterminée de la structure mécanique de l'ensemble. Selon des modes particuliers de l'invention, l'ensemble de 5 l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou selon toutes les combinaisons possibles : - la structure mécanique comprend un système de refroidissement du composant de puissance électrique ; - la structure mécanique refroidissante est un dissipateur de 10 chaleur comprenant une partie ou la totalité de la structure mécanique de l'ensemble ; - au cours de l'étape C, les couches de matière sont fusionnées par rayonnement issu d'un faisceau laser dont la longueur d'onde est déterminée de manière adéquate ; 15 - la matière ajoutée par couche et la base de maintien mécanique dissipatrice du composant de puissance sont réalisées dans des matériaux compatibles et fusionnables ; - le matériau est typiquement de l'aluminium. Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet un 20 ensemble comprenant une structure mécanique et un composant de puissance électrique pour aéronef, la structure mécanique étant créée par fusion laser sur une base de maintien mécanique dissipatrice du composant de puissance électrique, ledit ensemble étant obtenu par le procédé de fabrication selon l'invention. 25 Avantageusement, la structure mécanique peut comprendre un système de refroidissement du composant de puissance électrique, notamment un dissipateur de chaleur. L'invention permet ainsi : - la suppression du problème de fixation du dissipateur sur le 30 composant, - la suppression du problème de fixation du composant de puissance sur la structure principale de l'ensemble de l'invention, - la suppression de la résistance thermique de contact entre le composant de puissance et le dissipateur, 3060942 4 - de réduire le doublon des semelles thermiques, - de réduire le nombre d'éléments de l'ensemble en supprimant notamment les vis et les interfaces thermiques, - de réduire le temps de montage de l'ensemble, 5 - de réduire la masse de l'ensemble, - d' assembler simultanément plusieurs éléments formant l'ensemble. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement 10 à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un plan de coupe partiel d'un composant de puissance selon l'art antérieur, - la figure 2 est un plan de coupe partiel d'un ensemble selon 15 un mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue schématique partielle d'un mode de réalisation du procédé de l'invention fabriquant l'ensemble de la figure 2. Comme illustré sur la figure 2, l'ensemble de l'invention 10 20 comprend un composant de puissance électrique 13 de l'invention qui est destiné à être installé et utilisé dans un aéronef (non représenté). Ledit composant 13 comporte une base de maintien mécanique 25 réalisée dans un matériau métallique. Ledit matériau peut être ainsi de l'aluminium ou toute autre poudre fusionnable avec la matière de la 25 base dissipatrice du composant. La base métallique 25 est conductrice de chaleur et configurée pour permettre la puissance électrique ainsi que pour supporter le maintien mécanique du composant. Une structure mécanique 19 peut de manière avantageuse 30 comprendre un système de refroidissement, typiquement un dissipateur de chaleur. Ladite structure 19 est créée directement sur la surface de la base 13 par dépôt par raclage puis fusion de matière 21. Ladite structure 19 est une structure intégrant une partie ou la totalité de la 3060942 5 structure mécanique de l'ensemble de l'invention, fusionnant ainsi une fonctionnalité structurelle et un maintien mécanique. La matière 21 employée dans la fusion et la partie de la structure refroidissante externe 19 en contact avec ladite matière 5 peuvent être réalisées dans le même matériau. Le matériau peut être avantageusement choisi parmi des aluminiums compatibles dans le procédé de fusion laser et respecter les contraintes mécaniques associées au système dans lequel se trouve le sous-ensemble. 10 Comme illustré sur la figure 3, le procédé de fabrication d'un ensemble de l'invention 10 comprend des étapes dans lesquelles : A. on dispose la base de maintien mécanique 25 du composant de puissance électrique 13 comprenant une surface destinée à recevoir l'ajout de matière 21 dans un outillage au fond d'un réservoir 23 15 comportant de la matière 21, B. on dépose par raclage de la matière 21 directement sur la surface métallique 25 de sorte à obtenir une couche de matière mince 27 fusionnable, C. le laser fusionne une partie de la matière 21 selon le motif 20 prédéfini, D. les étapes B et C sont répétées afin de solidifier par fusion couche après couche pour obtenir la forme de la structure 19 de l'ensemble de l'invention. Avantageusement, au cours de l'étape C, les couches de matière 25 27 sont fusionnées par rayonnement issu d'un faisceau laser 31 dont la température est adaptée au type de matière fusionnée. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un ensemble (10) comprenant une structure mécanique (19) et un composant de puissance électrique (13) pour un aéronef comprenant des étapes dans lesquelles : A. on dispose le composant de puissance électrique (13) comprenant une base de maintien mécanique dissipatrice (25) avec surface destinée à recevoir l'ajout de matière (21) dans un outillage au fond du réservoir comportant de la matière, B. on dépose par raclage de la matière directement sur la surface (25) de sorte à obtenir une couche mince (27) de matière fusionnable, C. on utilise un faisceau laser pour solidifier une partie de la matière (21) selon le motif prédéfini, D. on répète les étapes B et C de sorte à solidifier par fusion couche après couche pour obtenir la forme prédéterminée de la structure mécanique (19) de l'ensemble. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la structure mécanique (19) comprend un système de refroidissement du composant de puissance électrique (13). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la structure (19) comprend un dissipateur de chaleur comprenant une partie ou la totalité de la structure mécanique de l'ensemble. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au cours de l'étape C, les couches de matière (27) sont fusionnées par rayonnement issu d'un faisceau laser dont la longueur d'onde est déterminée de manière adéquate. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière (21) ajoutée par couche et la base de maintien mécanique dissipatrice du composant de puissance (13) sont réalisées dans des matériaux compatibles et fusionnables. 3060942 7 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le matériau est typiquement de l'aluminium. 7. Ensemble (10) comprenant une structure mécanique (19) et un composant de puissance électrique (13) pour aéronef, la structure 5 mécanique (19) étant créée par fusion laser sur une base de maintien mécanique dissipatrice (25) du composant de puissance électrique (13), ledit ensemble (10) étant obtenu par le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Ensemble (10) selon la revendication 7, dans lequel la 10 structure mécanique (19) comprend un système de refroidissement du composant de puissance électrique (13), notamment un dissipateur de chaleur.