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Jean-Marc Petit
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Optimiser le traitement de surface avec COMSOL Multiphysics
Dans l’électrodéposition sur bande, il est vital de contrôler à la fois la distribution spatiale et la quantité du dépôt métallique sur la surface des contacts. Leader du traitement de surface par électrolyse, la société PEM optimise et améliore continuellement ses lignes de fabrication, notamment l’agencement géométrique des dispositifs et les valeurs critiques des courants, grâce aux simulations réalisées avec COMSOL Multiphysics. « Aujourd'hui, les masques présents sur nos lignes de traitement sont le fruit de ces travaux », indique Philippe Gendre, responsable R&D chez PEM.
Note aux éditeurs: Des images hautes résolution sont disponibles sur simple demande. Pour tout renseignement merci de contacter Jean-Marc PETIT.
Un mot sur l’électro-déposition sur bande
La bande que l’on souhaite métalliser passe au travers d’un bain électrolytique, qui contient les espèces métalliques. L’établissement d’un courant entre l’anode et la cathode (la bande) conduit au dépôt d’une couche métallique sur la bande. Distribution spatiale et quantité déposée dépendent fortement des propriétés de polarisation du milieu, ainsi que du transport des ions métalliques (convection et diffusion dans le bain et influence du champ électrique), et bien sûr de la géométrie du dispositif (présence d’écrans, vitesse de défilement de la bande par exemple).
Les intérêts de la simulation numérique pour la ligne de production
Différents modèles numériques permettent de prendre en compte ces effets et les résultats de simulation sont comparés pour validation à des mesures des épaisseurs du dépôt (flurorescence X). Les effets principalement étudiés concernent les sources d’assymétrie (sur les deux faces d’une même bande ou sur deux bandes en parallèle dans le réacteur) et la répartition du dépôt métallique dans la direction latérale (à l’avancée de la bande) grâce à la présence d'écrans isolants ou masques. L’excellente corrélation obtenue entre simulations avec COMSOL Multiphysics et mesures permet de tester virtuellement forme et disposition des masques, valeur des courants, paramètres de polarisation du milieu, etc pour définir ainsi le meilleur rendement et la meilleure qualité des dépôts des lignes de production actuelles chez PEM.
Les physiques impliquées concernent la description des écoulements électrocinétiques au sein d’un bain liquide, en présence d’ions soumis au champ électrique entre anode et cathode. La prise en compte des oscillations de la bande et des perturbations de position associées est importante pour estimer les valeurs de courant critique, qui vont jouer sur le dépôt. Des simulations d’écoulement en laminaire et turbulent sont réalisées en ce moment sur l’ensemble du réacteur. « Ces simulations identifient clairement les limitations liées à l'hydrodynamique et prévoient bien les zones dans lesquelles la densité de courant critique est atteinte. », explique Philippe Gendre, responsable de la R&D chez PEM, « Ces modélisations auront un impact fort sur la conception de nos futurs réacteurs. »
Configuration
Les produits COMSOL fonctionnent sous Windows 2000/XP/Vista et sous Linux, sous Mac OS X ainsi que sur stations Solaris et HP-UX. La version 64-bit est disponible sous Linux, sous UNIX et sous Windows XP Professional/Vista x64. Configuration minimale du système: processeur Pentium III, 1024 Mo de RAM recommandés et une carte graphique OpenGL compatible (32Mo minimum).
Prix et disponibilité
Le tarif d’une licence monoposte de COMSOL Multiphysics est de 7995€. La licence est perpétuelle et inclut 12 mois d’accès au support technique personnalisé et aux mises à jour; tarifs spéciaux pour l’éducation et la recherche. Tous les détails sur les produits et leur distribution sur www.comsol.fr.
La société COMSOL
Fondée en 1986, la société COMSOL se développe activement en Amérique du Nord et en Europe, au travers de plus de quinze filiales. Plus particulièrement au Benelux, au Danemark, en Finlande, en Allemagne, en Italie, en Norvège, en Suède, en Suisse, au Royaume-Uni et en France (depuis 2002). Un réseau de distributeurs associés couvre le monde entier.
COMSOL, COMSOL Multiphysics, COMSOL Reaction Engineering Lab et FEMLAB sont des marques enregistrées de COMSOL AB. Les autres produits ou noms de produits sont des marques déposées ou enregistrées de leurs propriétaires.