Études et industrialisation : secteur énergie

L’énergie est un secteur économique de première importance. Il comprend plusieurs sous-secteurs : la production d’énergie primaire, leur transformation en énergie secondaire, le transport, la distribution, la commercialisation et la consommation finale des diverses sources d’énergie. Aujourd’hui, ce secteur fait face à de nombreuses évolutions notamment la recherche d’une réduction des consommations d’énergie, l’amélioration de l’efficacité énergétique, ainsi qu’une réorientation de plus en plus poussée vers les énergies renouvelables.

Dans ce domaine d’activité, la technologie laser est utilisée aussi bien pour la production des énergies fossiles (oil & gaz) que dans les nouvelles énergies. Différents types de procédés laser entrent en jeu : découpe, soudage métal (acier, inox…), micro-usinage, rechargement, texturation de surface, soudage de polymères, fabrication additive, marquage / traçabilité, perçage. L’évolution de la technologie laser permet aujourd’hui de souder des matériaux fortement réfléchissants tels que le cuivre ou l’aluminium. En outre, les procédés laser s’inscrivent parfaitement dans la démarche de développement durable (réparation, démantèlement…).

Experte en procédés laser et matériaux depuis plus de 30 ans, l’entreprise IREPA LASER dispose de solutions entièrement dédiées à l’industrie de l’énergie. Grâce à sa grande expérience sectorielle, IREPA LASER vous propose son service d’études et industrialisation et accompagne ses clients de l’énergie, depuis l’analyse et définition du besoin jusqu’à l’intégration sur une ligne de production.

Avec IREPA LASER et son parc machines composé de plus de 20 types de lasers différents, les axes de développement sont nombreux pour le secteur de l’énergie :

Traitement sur des pièces à haute valeur ajoutée
Traitement sur des matériaux sensibles (métaux, base Ti, base Ni, matériau composite)
Faible zone affectée thermiquement
Limitation des déformations
Vitesse de traitement élevée
Traitement de précision, localisé, sur géométrie complexe
Qualité métallurgique des dépôts
Perçage incliné
Travail à pression atmosphérique
Traitement sur pièces de grandes dimensions
Amélioration des rendements (panneaux photovoltaïques)
Procédé éco-respectueux

Les projets sur lesquels sont amenés à travailler nos experts sont divers et variés :

Turbines (gaz, vapeur, eau…)
Échangeurs
Piles à combustible
Batteries & PowerPack
Panneaux photovoltaïques
Composants de puissance
Transmission de puissance
Moteurs & génératrices (diesel, CH4, H2…)
Chaudières
Actionneurs

Applications laser dans les énergies fossiles

Les énergies fossiles (pétrole, gaz et charbon) couvrent aujourd’hui plus de 80 % des besoins mondiaux en énergie primaire. Les technologies laser sont largement utilisées dans leur production.

La technologie laser permet la résistance mécanique à l’abrasion et à l’usure, l’isolation électrique, la résistance à la corrosion, aux températures extrêmes et aux chocs thermiques. IREPA LASER garantit des services pérennes pour les besoins spécifiques du marché de l’énergie.

Soudures de pointe

Le soudage laser est une technique d’assemblage innovante, largement utilisée dans le secteur de l’énergie : échangeurs thermiques, crayons et grilles combustibles… Il présente des avantages inégalés tant d’un point de vue technique qu’économique.

Nos experts vous accompagnent sur différents axes :

Le soudage de pièces fines (~ mm). La réduction de l’épaisseur permet de limiter les quantités de matière utilisée et de réduire les coûts d’approvisionnement. La flexibilité de l’outil laser permet de contourner les limites des procédés traditionnels
Le soudage laser des aluminiums. La sensibilité aux défauts tels que fissures et porosités est une problématique qui nécessite une réelle maîtrise des paramètres influents, afin de garantir une santé des assemblages après soudage (zone fondue).
Le soudage de liaisons directes sur pièces cémentées ou carbonitrurées (traitées thermo-chimiquement)
Le soudage de matériaux dissemblables (acier-fonte…)
Le soudage d’appareils sous pression où l’étanchéité est requise : échangeurs (aluminium, inox), réservoirs (inox)

Décapage laser

Le décapage laser, plus connu sous le nom de nettoyage laser, permet de retirer des résidus ou salissures en surface de pièces fonctionnelles. Différents traitements existent selon la nature des matériaux, les éléments à éliminer en surface et le niveau de propreté requis :

Décapage par détente de plasma
Décapage par brûlure
Décapage par ablation laser

L’énergie comme bon nombre d’autres industries (automobile, horlogerie, joaillerie, aéronautique, aérospatial, parfumerie…) est concernée par le décapage laser. Grâce à un parc machines et des outils de pointe, les experts d’IREPA LASER sont à votre écoute pour toutes ces problématiques.

Démantèlement de centrales nucléaires

Le démantèlement nucléaire implique l’arrêt total et définitif de l’exploitation, la démolition des bâtiments, ainsi que des mesures draconiennes de radioprotection pour les personnes intervenant sur le chantier, le confinement, le conditionnement puis l’évacuation des déchets radioactifs ou dangereux. Il est aussi nécessaire de repérer et traiter les contaminations accidentelles et indirectes.

Dans ce cadre, nos experts laser vous accompagnent lors de ces différentes étapes :

Ingénierie de procédés sur mesure
Découpe laser en milieux extrêmes (métal…)
Procédés de traitement de surface (décontamination, ablation, marquage…)

Rechargement

Le rechargement laser est utilisé pour renforcer et réparer localement des pièces. Les industriels y ont recours pour des opérations de maintenance et de réparation (MRO) sur des pièces usagées, défectueuses ou à haute valeur ajoutée comme les outils de forage ou les aubes de turbine (inconel, acier, …)

Applications laser dans les énergies renouvelables

À l’ère du développement durable et des énergies vertes, l’optique et le laser participent grandement à l’élaboration de nouvelles technologies comme les éoliennes par exemple. Les équipes d’IREPA LASER s’engagent et s’impliquent fortement dans cette démarche.

Les applications laser pour les nouvelles énergies vertes :

Fonctionnalisation de surface et soudage laser : hydrogène (piles à combustible)
Soudage laser métal (liaison de puissance, section efficace de soudure, multi-matériaux) : batteries et conversion (cuivre, aluminium)
Fonctionnalisation de surface (micro-perçage, micro-usinage, haute cadence) : piles à combustible

Réparation et soudure éolienne (pales et turbines)

Les pales d’éoliennes sont un véritable chef-d’œuvre d’ingénierie. Dans le but d’optimiser la production énergétique, les ingénieurs cherchent à créer des pales selon des critères conceptuels très stricts, en alliant un faible poids à une grande résistance, une flexibilité extrême et un extérieur durable.

Les procédés de fabrication additive DED (Direct Energy Deposition), tel que le procédé CLAD® (Construction Laser Additive Directe) d’IREPA LASER, peuvent être utilisés pour la réparation et l’ajout de fonctions en déposant localement de la matière sur les zones critiques d’une pièce mécanique fortement contrainte ou sollicitée. Ce procédé laser permet ainsi la correction de défauts, l’amélioration des performances mécaniques et l’éventuel changement des propriétés de surface en fonction des sollicitations.

Soudage métal de batterie

Le soudage laser sur une fine épaisseur génère des soudures de petites dimensions, à une cadence rapide. L’évolution de la technologie laser permet aujourd’hui de souder des matériaux fortement réfléchissants tels que le cuivre ou l’aluminium, utilisés dans les batteries notamment.

Les avantages d’un tel procédé pour l’énergie sont :

Haute cadence de production
Soudure étanche
Assemblage hétérogène
Parfaite maîtrise de l’apport thermique
Liaison de puissance

Usinage de pile à combustible

Une pile à combustible permet de générer de l’électricité à partir de l’hydrogène. Ses applications sont variées, elle peut servir à produire de l’énergie et de la chaleur, propulser des véhicules (fusées, sous-marins…), répondre à des besoins d’énergie en situation de mobilité (smartphones…).

Les piles à combustibles sont composées de plaques bipolaires qui peuvent être très fines, de l’ordre de quelques dixièmes de millimètres. Lorsqu’elles sont en métal (aluminium, acier, inox…), elles peuvent être assemblées par soudure laser. Pour réaliser ce type de composant, la soudure laser revêt en effet de nombreux avantages : finesse du cordon, faible déformation de l’assemblage et rapidité de mise en œuvre avec possible automatisation. De plus, pour ce type de pièces sensibles, l’étanchéité de l’assemblage a également toute son importance ce pourquoi la soudure laser est particulièrement indiquée.

Soudure laser de pointe sur l’aluminium et le cuivre

Le soudage des matériaux cuivreux par faisceau laser a toujours été problématique du fait de la faible absorption des rayonnements infra-rouges par le cuivre. Cependant, des solutions existent et les nouvelles technologies et machines laser apportent également de nouvelles solutions.

Le soudage du cuivre et des matériaux non ferreux est au cœur des enjeux de la transition énergétique. Pour y répondre, les fabricants rivalisent d’ingéniosité et commercialisent de nouvelles sources laser prometteuses.

Les experts d’IREPA LASER vous accompagnent dans l’évaluation, le choix technologique, économique et l’industrialisation. Notre approche industrielle innovante et pragmatique vous permet de relever les défis de performance, durabilité et robustesse.

Nous vous accompagnons dans l’élaboration de liaisons de puissance :

– Électriques (directes, sans brasage)