Cedrat Technologies, innovation in mechatronicsCedrat Technologies, innovation in mechatronics

Cedrat Technologies, innovation in mechatronics

Générateurs soniques et ultrasoniques

Les transducteurs soniques et ultrasoniques sont des convertisseurs électromécaniques ou électro-acoustiques. Ils transforment l’énergie électrique en vibrations, qui sont utilisées pour générer de la puissance mécanique, acoustique ou même thermique. Les transducteurs sonores fonctionnent à des fréquences audibles, tandis que les ultrasons fonctionnent à 20 kHz ou plus. Les transducteurs sont souvent des dispositifs réciproques : La plupart des transducteurs peuvent fonctionner comme des capteurs ou des générateurs exploitant la conversion mecano-électrique. Cette section présente uniquement les modes d’actionnement ou d’émission. La conversion dans ces transducteurs est généralement basée sur des forces piézoélectriques, magnétostrictives ou magnétiques. 

L’approche la plus conventionnelle consiste à utiliser de telles forces pour exciter une résonance mécanique. Pour la même excitation électrique, la vibration à la résonance est la vibration à basse fréquence multipliée par le facteur de qualité mécanique à la résonance. Cela permet d’obtenir une bonne efficacité et des tensions d’excitation réduites. L’alternative est de générer des vibrations forcées. Les vibrations forcées entraînent une large bande passante de fréquence et sont beaucoup moins sensibles aux variations de charge.

Les transducteurs à ultrasons usuels aussi appelés processeurs ultrasoniques industriels sont des structures résonantes généralement basées sur 3 résonateurs de demi-longueur d’onde : un convertisseur piézo, un booster et une sonotrode. Ils sont utilisés pour le soudage par ultrasons, le fraisage, le nettoyage, la nébulisation ou l’assistance par ultrasons dans le forage, l’extrusion, l’homogénéisation, le déclassement des filtres… CEDRAT TECHNOLOGIES peut définir des solutions à l’aide de transducteurs standard. La personnalisation est souvent nécessaire pour adapter la sonotrode à la charge comme indiqué ci-dessous.

Une nouvelle approche consiste à utiliser de nouveaux matériaux actifs tels que la céramique piézoélectrique multicouche (MLA) ou les matériaux magnétostrictifs géants (GMM). Ceux-ci sont utilisés pour construire des transducteurs de résonance à basse fréquence dans les structures Tonpilz à double masse. Basés sur des capteurs MLA précontraints, les PPA et APA® de CEDRAT TECHNOLOGIES sont des sources pertinentes pour les transducteurs à résonance ultra-compacts car ils offrent de très grandes tensions dynamiques (plus de 1 %) à basse tension (10V) comme dans le Water Tracker. De plus, les PPA et APA® offrent de grandes tensions de résonance extérieure, ce qui permet de les utiliser pour les vibrations forcées, par exemple dans les tribomètres, les shakers piézoélectriques ou divers processus assistés par vibration (verre / métal / coupe composite, perçage, edm...). 

A terme, les actionneurs magnétiques peuvent être envisagés pour des sources acoustiques de basses fréquences : Les actionneurs magnétiques MICA de CEDRAT TECHNOLOGIES offrent une alternative intéressante aux bobines vocales pour une densité de forces plus élevée et pour un chauffage 10 fois moins élevé.  Les matériaux magnétostrictifs géants (GMM) sont une alternative aux piézos pour les transducteurs haute puissance à basse fréquence (sonar).

Quelques exemples sont donnés ci-après ou dans nos publications connexes sur les transducteurs sonores ou ultrasoniques.

SONO“R”US : Machine pour le moulage de micropièces basé sur l’excitation par ultrasons

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Description

L’objectif de SONO“R”US est de permettre de redéfinir certaines des caractéristiques clés du prototype développé dans le cadre du projet Sonoplast. Le résultat sera une machine de micromoulage prête à être commercialisée qui représente des solutions flexibles, fiables et rentables pour la production de formes complexes et fonctionnelles ? -parties.

Applications

Transducteur à ultrasons ; piézoélectrique ; magnétostrictif ;Micro-injection, machine à mouler, polymère, micro-pièce, projet européen FP7

Statut
Concept

SONO : Une ligne pilote de textiles médicaux antibactériens basée sur un procédé sonochimique

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Description

Le projet SONO vise à développer une ligne pilote de textiles médicaux antibactériens et antifongiques basée sur un procédé sonochimique breveté dans les laboratoires BIU. CEDRAT TECHNOLOGIES développera le matériel mécatronique pour cette ligne pilote, y compris les transducteurs.

Applications

Transducteur à ultrasons ; piézoélectrique ; magnétostrictif ; réacteur sonochimique ; textile médical

Statut
Prototype

MUST : Transducteur ultrasonique modulaire (développé dans le cadre du projet SONO)

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Description

Le transducteur à ultrasons modulaire (MUST) développé par CTEC améliore le potentiel du transducteur tubulaire classique. Les principaux avantages :

-Sonotrode plus longue avec jusqu’à 5 mètres de longueur - Plus grande surface de cavitation

-Amélioration de l’uniformité du traitement -Meilleure efficacité de la conversion électro-acoustique.

Applications

Transducteur à ultrasons ; piézoélectrique ; magnétostrictif ; réacteur sonochimique ; tissus médicaux

Statut
Prototype

Projet Avibus: Assistance Vibratoire au Perçage par Actionneurs Piézoélectriques

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Description

Le projet de R&D AVIBUS (Assistance Vibratoire au Perçage par Actionneurs Piézoélectriques) coordonné par CEDRAT TECHNOLOGIES a pour objectif de développer des porte-outils vibrants, actifs, auto adaptatifs, destinés au perçage de différents matériaux, ainsi que les procédés associés.

Applications

Machine-outil ; Robot ; Porte-outil ; Piézoélectrique ; Assistance Vibratoire ; Perçage ; Multi-matériaux ; Acier Inox

Statut
Concept

Assistance sonique & ultrasonique dans le processus d’usinage et de production

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Description

Dans les opérations d’usinage, de coupe ou de perçage, les vibrations réduisent le taux de frottement entre les corps en mouvement relatif. Les actionneurs piézoélectriques ou les transducteurs fonctionnant en mode de résonance forcée ou ultrasonique peuvent améliorer la vitesse et la qualité du processus.

Applications

Machine-outil, découpe, perçage, fraisage ; amélioration de la qualité et de la vitesse du processus

Statut
Prototype

Modélisation, conception & prototypage des transducteurs à ultrasons

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Description

Pour les applications nécessitant une puissance ultrasonique élevée, les solutions standard ne peuvent pas être utilisées directement. Il est important de concevoir le sonotrode approprié pour régler le transducteur et la charge. ATILA FEM peut aider à une telle conception et à faire des transducteurs de travail.

Applications

Soudage, coupage, homogénéisation, émulsification, nettoyage par ultrasons, génération d’aérosols

Statut
Prototype

Water Tracker : capteur sonore longue portée à basse fréquence

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Description

WATER TRACKER suit et localise les conduites d’eau urbaines à l’aide d’ondes acoustiques. L’émetteur WATER TRACKER est un transducteur à base d’APA®fonctionnant à basse fréquence avec des vibrations d’amplitude élevée pour une émission sonore à longue portée.

Applications

Émission sonore, transducteur sonar haute puissance, localisation acoustique

Statut
Product

CHAMELEON : projet européen de machine-outil adaptative

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Description

L’objectif du projet CHAMELEON FP7 est de développer une machine-outil adaptative dépendante de la production. L’idée principale est d’équiper les machines-outils d’une variété de dispositifs intelligents actifs, permettant de changer la configuration globale et les performances.

Applications

Machine-outil adaptative ; contrôle des vibrations ; assistance par ultrasons ; perçage ; fraisage

Statut
Concept

SONOPLAST : projet européen d’assistance aux ultrasons dans la micro-fabrication

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Description

L’objectif du projet Sonoplast FP7 est de développer un procédé innovant utilisant les ultrasons pour les micro-injections de polymères, afin de fabriquer des micro-pièces de haute précision (10gr). CEDRAT TECHNOLOGIES est en charge des ultrasons.

Applications

Micro-injection, machine à mouler, polymère, micro-composant, projet européen FP7

Statut
Prototype