+ 2020 BRASSOA – Brassage par écoulement entrainés par Ondes Acoustiques

L’utilisation d’ultrasons pour contrôler les écoulements et le mélange dans des alliages métalliques en cours de solidification permettrait la fabrication de lingots de meilleure qualité et donc des coûts de production et de consommation de matières premières moindres.

Les travaux de 3 thèses dirigées par l’équipe du LMFA, porteur de ce projet, ont montré dans des démonstrateurs en eau, l’intérêt d’écoulements générés par ultrasons (acoustic streaming), l’amélioration du transfert de masse sous l’influence de ces écoulements par des techniques électrochimiques et leur potentialité pour le contrôle d’instabilités de convection naturelle.
Le portage de cette technique dans des fours industriels nécessite l’intégration de nouvelles contraintes inhérentes à la nature du fluide et à la température de travail importante. Une source acoustique haute fréquence, couplée à un guide d’onde adapté permettant de transmettre les ondes acoustiques jusqu’au sein d’un bain de silicium en fusion a été breveté. L’écoulement optimal dépend fortement de la géométrie du creuset et de la convection déjà présente dans le bain. La chaîne technologique à maîtriser est donc constituée de 3 maillons (transducteurs, guide d’ondes et écoulement) afin d’implanter l’acoustic streaming comme méthode de contrôle et de mélange dans des fours industriels.

Pour relever ces challenges, le projet s’appuie sur la collaboration de 4 laboratoires (LMFA, LVA, LGEF, FCS (Coventry)) qui aboutiront à la mise en œuvre de solutions et à des essais sur les bancs prototypes de nos partenaires industriels. Les fours de solidification en silicium photovoltaïque du CEA INES (Chambéry) pourront être utilisés en continuité des travaux déjà engagés.

Notre expertise permettra de dimensionner chaque maillon de la chaine technologique afin de répondre à un besoin dans des secteurs industriels à forte valeur ajoutée, soumis à une forte concurrence et soucieux de leur impact environnemental.