Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques1 Développements & Technologie Mécanique au LAL Sommaire: – Préambule – Déroulement des projets {méthodologie IN2P3} Proposition d’expérience Faisabilité, évaluation Définition préliminaire/ détaillée Réalisation, Qualification Installation, Exploitation Clôture, Retrait de service – Application au projet PLANCK – Moyens techniques et humains Organisation du service mécanique SDTM B.E, ateliers, tests essais & contrôle, vide & UHV – Conclusion

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques2 Préambule Ce travail est le résultat d’une réflexion commune du groupe d’animation du Service de Développement & Technologies Mécaniques (SDTM) au LAL. Tout en portant sur la prospective des cinq années à venir, le document s’appuie sur les projets en cours. La comparaison de nos projets à la méthodologie IN2P3 illustre les éléments à améliorer et/ou à mettre en place pour une gestion de projets plus rigoureuse. N.B: le projet coupleurs est traité dans le groupe VIII {physique des accélérateurs}

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques3 Proposition d’expérience Lettre d’Intention (LOI) – Objectifs scientifiques,performances attendues – Plan de management, responsable scientifique, chef de projet – Expression des besoins, Cahier des Charges Fonctionnelles – Coûts/délais/qualité (planning des grandes lignes) – Évaluation des risques

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques4 Exemple de proposition COMPASS au CERN

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques5 Faisabilité/ Évaluation Analyse des besoins et recherche de solutions – Programmes R&D {itérations physicien  ingénieur} – Modèles CAO, calculs préliminaires {RDM, Thermique, vide…} Faisabilité {Technical Proposal} – Spécifications Techniques du Besoin – Analyse fonctionnelle, AMDEC – Impact sur l’environnement, dossier de sûreté Plan de management élaboré – Équipe projet, labos partenaires PBS {classification EDMS pour tout le projet si possible}

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques6 Modèle CAO d’un chariot Big Wheels ATLAS

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques7 Définition préliminaire (prototypes) Justifier le choix des solutions techniques retenues – Calculs affinés des modèles – Lancement de maquettes et/ou prototypes, plans d’essais Technical Design Report – Rappel des objectifs, Moyens, ressources, coût et délais – Spécifications Techniques du Besoin détaillées PBS complété & Organigramme des tâches Planning correspondant avec les points d’arrêt Plan assurance qualité {objectifs qualité, moyens et procédures}

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques8 Définition détaillée (développement) Dossier de définition – Liasse de plans de détail, sous-ensembles, de remontage – Nomenclature – Notes de calcul validées {RDM, thermique, vide…} – Normes de référence, codes et règles de calcul utilisées Appel d’offre, négociations du contrat – Élaboration de l’outil industriel Dossier de fabrication – LOFC {Liste des Opérations de Fabrication et de Contrôle} – Déroulés opératoires, planning Dossier de sûreté de fonctionnement

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques9 Nomenclature détaillée chariots Big Wheels

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques10 Nomenclature détaillée chariots Big Wheels

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques11 Réalisation / Qualification Qualification des moyens de fabrication, de contrôle et tests – Ateliers et machines (chaudronnerie blanche, capacité…) – Critères de réception et traitement des non conformités Réalisation {suivi industriel rigoureux} – Appro composants manufacturés et matière 1 ère, traçabilité – Rapports d’avancement (respect spécifications, délais et coût) Recette technique – Inspection du produit fini (approbation des rapports de contrôle) – Tests spécifiques (épreuves en charge, étanchéité vide) – Transport (mode, itinéraire, témoins de choc, monitoring)

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques12 Critères de sélection des matériaux pour NEMO 3 bdf “interne” bdf “externe”  Purification des sources  Radiopureté du détecteur  Temps de vol  Champ magnétique  Blindage Bruits de fond aux processus  Caractéristiques pour   t < 3 ns E1+E2  3 MeV Evts  Spécifications initiales pour NEMO 3 : au maximum 1 evt/an !! -- e-e- e-e- e + ou e -        source

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques13 Critères de sélection des matériaux pour NEMO 3 CONTAMINATIONS ? Eléments sous haute surveillance : 40K 60Co 137Cs 234Th 212Pb 214Pb 214Bi 228Ac 208Tl 235U 234Pa Types de contaminations : – Internes Lors de l’obtention de l’élément Traitements chimiques – Externes, liées à la mise en forme de l’isotope Sur les surfaces (usinage). Problèmes de propreté des locaux Contamination des composants (films, colles…)

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques14 Transport du calorimètre LARG EndCap-C ATLAS Mesure des accélérations/inclinaisons

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques15 Installation / Exploitation Plans d’accès et d’occupation, conditions de stockage Équipements spécifiques – Conditions de propreté, salles blanches – ponts roulants, outillage spécifique Intégration mécanique – Scénario et déroulement des opérations – Raccordements, alignement, contrôle des serrages – Tests d’étanchéité, étuvage, qualité du vide Intégration électronique, instrumentation (système de pilotage) Pré-commissionning (performances, stabilité, mise au point) Mise en service (transfert des responsabilités) Exploitation (acquisition de données, maintenance)

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques16 Clôture / Retrait de Service Bilan projet – Coûts réels investis, déviations techniques, respect des délais Retour d’expérience Retrait de service – Conserver les outillages spécifiques au démantèlement

Moyens pour le spatiale Étude et conception Calculs thermiques et simulations en vibrations Réalisation (ateliers du LAL) Métrologie Suivi des tests mécaniques de qualification (chocs et vibrations) Salle propre pour développement et intégration Enceinte de test pour qualification de l’électronique en vide thermique Instrumentation: Développement de micro sources de chaleur pour la calibration des bolomètres

Chef de service + adjoint Secrétariat Conception-Etudes Calculs-Ingéniérie ADJOINT Développement Assemblage-Montage Intégration Atelier Tests- Essais-Contrôles Evaluation-Qualification Techniques du Vide Soudage Brasage Tests-Essais Contrôles Répondre aux Appels d’Offre de l’Europe Répondre aux projets spatiaux Répondre aux besoins d’organisation type-projets Répondre aux futurs projets de physique Développer la culture de Sûreté de Fonctionnement et l’Analyse de risques. s/s traitance dédiée

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques19 Organigramme du Bureau d’Études

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques20 Effectif SDTM, 51 agents {27-T, 9-AI, 7-IE, 8-IR}

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques21 Études, conception & développement Ingénierie mécanique – Rédaction des dossiers de définition & des spécifications techniques – Développement en atelier, prototypes et faisabilité – Outil industriel & suivi des réalisations – Études et conception CAO {CATIA}, Calculs {SAMCEF & ACORD} – Intégration des instruments et participation à la mise en service

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques22 Des moyens de réalisations mécaniques Atelier de mécanique – Fraisage & centre d’usinage 4 axes – Tournage 3 axes – découpe à fil (électroérosion) Atelier de chaudronnerie soudage et brasage – Soudage TIG et micro plasma – Soudage par faisceau d’électrons & laser – Brasage sous vide.

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques23 Des moyens de mesures et contrôles Mesures et essais mécaniques – Centrale de mesure des microdéformations, machine de traction Contrôle géométrique – Machine de mesure tridimensionnelle à commande numérique, bras ‘FARO’ Examen & inspections – Microscopie optique et à balayage électronique (MEB), Ultrason

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques24 Vide & UHV Conception, optimisation – Calculs & simulations dès la phase de conception des projets (Ex: canons CTF3) – Développer les moyens de laboratoire (calibration RGA, canon e -, spectrométrie des surfaces, etc.) Mise en œuvre pour une véritable expertise – Conditionnements & montage UHV – Contrôles vide, pompages & automatismes

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques25 Conclusion En étroite collaboration avec les physiciens, les mécaniciens du LAL participent à la conception, la construction, la qualification et l’installation d’instruments complexes et ambitieux. Si la sous-traitance industrielle est essentielle à la réalisation de nos appareillages, la R&D interne reste indispensable pour maintenir et optimiser nos moyens. Nous devons apprendre à gérer la sous-traitance tout en conservant la maîtrise d’œuvre. Notre savoir faire acquis nécessite une stratégie de formation et doit être sauvegardé. L’embauche de jeunes ingénieurs et techniciens doit au moins équilibrer les départs en retraite.

Branville Mai 2006Groupe VII/ Développement & Téchnologies Mécaniques26 Conclusion (suite et fin) La gestion de projet doit être notre outil de référence pour mener à bien nos engagements, du prototype à la mise en service. Afin d’accompagner cette méthode rigoureuse de travail, il faudra se fixer comme objectif à moyen terme la rédaction d’un manuel qualité LAL. Ce manuel pourra s’inspirer du recueil de conduite de projets IN2P3, du référentiel méthodologique du CEA et du manuel qualité du LPNHE.