Brevet FR3060940A1 — publié le 20180622

Procédé de fabrication d'un ensemble de structure refroidissante et composant de puissance électrique pour un aéronef L'invention concerne un procédé de fabrication d'un ensemble structure refroidissante et 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. 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. 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 couteux 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 3, 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. 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 surépaisseur 3060940 2 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. 5 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 prévoir de plus une interface thermique pour palier au problème de résistance 10 thermique de contact. 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 15 fabrication d'un ensemble de structure refroidissante et de composant de puissance électrique pour un aéronef comprenant des étapes dans lesquelles : A. on dispose le composant de puissance électrique comprenant une base dissipatrice avec une surface destinée à recevoir l'ajout de . . . 20 matière dans un outillage au fond du réservoir comportant de la matière, B. on dépose par raclage de la matière directement sur la surface, notamment métallique, de sorte à obtenir une couche mince de matière fusionnable, C. on utilise un faisceau laser pour solidifier une partie de la 25 matière selon le motif prédéfinie, D. on répète les étapes B et C sorte à solidifier par fusion couche après couche pour obtenir la forme prédéterminée de la structure refroidissante 19. Selon des modes particuliers de l'invention, le dispositif de 30 connexion thermique et électrique peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou selon toutes les combinaisons possibles : - la structure refroidissante est un dissipateur de chaleur, 3060940 3 - 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 choisie de manière adéquate, - la matière ajoutée par couche et la base dissipatrice du 5 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 ensemble de structure refroidissante et de composant de puissance 10 électrique pour aéronef comprenant un composant de puissance électrique et une structure refroidissante, de type dissipateur de chaleur, créée par fusion laser sur une base dissipatrice du composant de puissance électrique, ledit ensemble étant obtenu par le procédé de fabrication selon l'invention. 15 L'invention permet ainsi : la suppression du problème de fixation du dissipateur sur le composant, la suppression de la résistance thermique de contact entre le composant de puissance et le dissipateur, 20 - 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, de réduire la masse de l'ensemble, 25 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 à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 30 - la figure 1 est un plan de coupe partiel d'un composant de puissance électrique selon l'art antérieur, la figure 2 est un plan de coupe partiel du composant selon un mode réalisation de l'invention, 3060940 4 - La figure 3 est une vue schématique partielle d'un mode de réalisation du procédé de l'invention fabriquant le composant de la figure 2. Comme illustré sur la figure 2, le composant de puissance 5 électrique 10 de l'invention est destiné à être installé et utilisé dans un aéronef (non représenté). Ledit composant de l'invention 10 comporte une base 13 réalisée dans un matériau métallique. Ledit matériau peut être ainsi de l'aluminium ou toute autre poudre fusionnable avec la matière de la base dissipatrice du composant. 10 La base métallique 13 est configurée pour permettre la puissance électrique et est conductrice de chaleur. Une structure refroidissante, typiquement un dissipateur de chaleur 19, est créé directement sur la surface de la base 13 par dépôt par raclage puis fusion de matière 21. 15 La matière 21 employée dans la fusion et la partie de la structure refroidissante externe 19 en contact avec ladite matière 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 . 20 contraintes mécaniques associées au système dans lequel se trouve le sous-ensemble. Comme illustré sur la figure 3, le procédé de fabrication du composant de puissance électrique de l'invention comprend des étapes dans lesquelles : 25 A. on dispose la base 13 du composant de puissance électrique comprenant une surface destinée à recevoir l'ajout de matière 21 dans un outillage au fond du un réservoir 23 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 30 fusionnable, C. Le laser fusionne une partie de la matière 21 selon le motif prédéfinie. 3060940 5 Les étapes B et C sont répétées afin de solidifier par fusion couche après couche pour obtenir la forme de la structure refroidissante 19. Avantageusement, au cours de l'étape C, les couches de matière 5 27 sont fusionnées par rayonnement issu d'un faisceau laser 31 dont la température sera adaptée au type de matière fusionnée. 10 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un ensemble (10) de structure refroidissante (19) et de 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 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 prédéfinie. 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 refroidissante 19. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la structure refroidissante (19) est un dissipateur de chaleur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, 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. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière (21) ajoutée par couche et la base dissipatrice du composant de puissance (13) sont réalisées dans des matériaux compatibles et fusionnables. 5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le matériau est typiquement de l'aluminium 6. Ensemble (10) de structure refroidissante (19) et de composant de puissance électrique (13) pour aéronef comprenant un composant de puissance électrique (13) et d'une structure refroidissante (19), notamment de type dissipateur de chaleur, créée par fusion laser sur une base dissipatrice (25) du composant de puissance électrique (13), 3060940 ledit ensemble (10) étant obtenu par le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes. ,-