Le tolérancement au CERN, un enjeu international

Présentation au sujet: "Le tolérancement au CERN, un enjeu international"— Transcription de la présentation:

1 Le tolérancement au CERN, un enjeu international
B. Nicquevert Département Support Technique CERN - Genève Journée GPS - ESIA Annecy - 5 mai 2004

2 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Le CERN CERN: Centre européen de la recherche nucléaire En fait: Laboratoire Européen de Physique des Particules Organisation internationale, 20 pays membres, nombreux pays non-membres Budget (public) de 950 MCHF / an 2500 Cernois, 2000 contractants sur site Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

3 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Le métier du CERN Construire et mettre en œuvre des accélérateurs de particules Fournir l’infrastructure pour des détecteurs de particules Accueillir des physiciens des particules du monde entier Assurer du transfert de technologie Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

4 LHC: Large Hadron Collider
Un collisionneur de protons Energie au centre de masse: 14 TeV 27 km de long 2000 aimants supraconducteurs Une installation cryogénique de plusieurs MW Ultravide Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

5 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

6 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

7 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Des détecteurs géants Quatre détecteurs pour le LHC Atlas: 25 m de diamètre, 40 m de long 10’000 tonnes Des millions de canaux de détections Un système d’aimants supras constitué de 25 bobines Une stabilité dimensionnelle de 30 µm Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

8 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

9 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
La mécanique au CERN Conception - 10 BE, 150 projeteurs Mécanique; Génie civil et thermique; spécialisés (détecteurs, levage, …) Fabrication: atelier pour prototypes et pour techniques spéciales et soudure (ultravide, dépôts de couches minces, brasures, …) Métrologie Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

10 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Objets conçus au CERN Tous les composants des accélérateurs sont conçus au CERN Détecteurs: collaborations entre CERN, instituts de recherche et universitaires Partenariats avec les industries européennes et mondiales Exemples: dipoles LHC, et pieds Atlas Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

11 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

12 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Dipoles LHC 1248 aimants, pour courber la trajectoire des protons 35 tonnes, L 16.5 m, Ø 1.2 m En acier inox (type 316L), avec conducteur en alliage niobium titane Trois producteurs: Alstom (F), Ansaldo (I), Noell (D) - Nombreux sous-traitants Coût: 1 MCH pièce (700 k€) Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

13 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

14 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Les pieds d’Atlas 18 pieds en acier inox (type 304LN: austénitique nitruré à bas carbone) amagnétique En plaques de 80 mm, mécano-soudé Supportent toute l’expérience (500 tonnes par pied) Cofinancés par et fabriqués en Russie Coût du projet: 4 M$ Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

15 Collaborer grâce à l’ISO
Communiquer entre métiers Spécification Conception et dossier d’appel d’offres Dessins de fabrication Contrôle Communiquer entre cultures avec des Russes avec des Japonais Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

16 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

17 Besoins du client: le physicien
Besoin spécifié en termes de performances physiques Exemple pour les pieds Atlas Transparence aux particules Amagnéticité Précision de quelques mm, pour intégration et support des détecteurs (chambres à muons) Besoin à traduire en termes géométriques et mécaniques Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

18 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
1996: point de départ Un constat: beaucoup de plans du CERN sont ambigus et fort peu conformes aux normes Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

19 Exemple de goupille / douille
Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

20 Conséquence de non qualité
Détecteur à fil tendu (type Charpak) La goupille était destinée à maintenir tendu un fil à l’intérieur de la douille Ni la goupille ni la douille n’étaient tolérancées Les tolérances générales ne s’appliquaient pas aux surfaces fonctionnelles recherchées 5000 pièces fabriquées, conformes au plan, et mises au rebut car non fonctionnelles Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

21 Démarche d’implantation
Sensibilisation des ingénieurs et responsables (mai 1997) Formation des projeteurs (sur la base de la formation Renault) en 1998 Document sur les règles d’exécution Accompagnement de la mise en place: actions de consultance Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

22 Sensibilisation des ingénieurs
Reproduction interdite © P. Bourdet/ENS Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

23 La formation des projeteurs
Explicite les normes en partant du texte Donne de nombreuses illustrations graphiques codées et systématiques Reproduction interdite © Renault / ENS Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

24 Document: règles d’exécution
Exemple: cotation d’un trou oblong sans guidage fonctionnel Cotés en défaut de forme sur tout le périmètre Rayon indiqué par lettre R sans valeur numérique Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

25 Suivi de l’implantation
Suivi de la mise en place: le GrACQ GRoupe d’Aide à une Cotation de Qualité Comité transdisciplinaire: BE Cern, BE sous-traitance, atelier, métrologie Formation plus poussée de quelques personnes ressources Analyse à la demande de plans Capitalisation de cas types Effet moteur du BE sous-traitance sur site Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

26 Exemple: brides ultra-vide (1)
Ancien plan Plan révisé Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

27 Exemple: brides ultra-vide (2)
Ancien plan Plan révisé Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

28 Difficultés d’implantation
Les réticences au(x) changement(s) BE: le maxi matière en suspens Ateliers: la délicate question des tolérances générales Appels d’offre: les ingénieurs projet en tenaille entre BE et contractants Des limites au langage ISO Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

29 Cotation au maxi matière
Une notion méconnue, et un concept simple; et pourtant difficile à enseigner et à saisir La cotation avec tolérance 0 au maxi matière: un blocage psychologique Intégration des expériences: comment généraliser le concept du maxi matière? Axe de recherche… Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

30 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Tolérances générales Quand tolérancer ISO, et quand laisser la dimension dans la tolérance générale: quel critère conseiller, quelle règle d’usage? Les normes ISO 2768 et leurs limites: méconnues et parfois dangereuses Les hésitations sur les tableaux reproduits sur les dessins CERN: révélateurs de nos atermoiements passés (et présents?) Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

31 Quelques progrès espérés
Références spécifiées établies sur des éléments de référence qui soient des demi-cylindres, ou plus généralement à partir de formes autres que des plans ou des cylindres Exemple du collier LHC Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

32 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Journée GPS - B. Nicquevert / CERN

33 Journée GPS - B. Nicquevert / CERN
Apports indéniables Un outil de communication unique et univoque entre les différents métiers Une ambiguité très réduite sur les surfaces de référence Une bien meilleure maîtrise du juste besoin spécifié Un formidable outil pour induire de la cotation fonctionnelle Journée GPS - B. Nicquevert / CERN