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COMSOL Multiphysics simule l’usinage électrochimique pour la fabrication d’appareils chez Philips

La forme complexe des capuchons des têtes de rasoir électrique de prochaine génération conduit les ingénieurs de Philips DAP à modéliser en multiphysique le procédé de fabrication, pour étudier le meilleur compromis des paramètres en jeu. Les nouveaux matériaux et les formes géométriques retenus ont en effet imposé l’utilisation de l’usinage électrochimique et le recours à la simulation mutliphysique pour limiter le nombre de prototypes coûteux. Pas moins de cinq physiques couplées sont impliquées dans la modélisation du procédé, qui donne ses premiers résultats.

Un mot sur l’usinage électrochimique

L’usinage électrochimique (ECM) s’est imposé sur d’autres procédés tels que TRIP ou EDM, du fait de la complexité de formes des trois capuchons de la tête du rasoir électrique. Il s’agit en pratique de dissoudre électrochimiquement l’anode (le capuchon en métal) en faisant passer un courant entre l’anode et la cathode (l’outil), de façon à obtenir la forme désirée.

Les phénomènes physiques en jeu et les premiers résultats

La surface du capuchon se dissout progressivement en ions métalliques par réaction électrochimique, tandis que la surface de l’outil demeure inchangée. Un écoulement est nécessaire pour évacuer les ions et du gaz, provenant d’une réaction associée. Bien sûr, la différence de potentiel entre l’anode et la cathode dépend de la présence variable du gaz, des modifications de forme de l’anode, des changements de température intervenant dans ces couches minces : il est même possible d’observer l’ébullition de l’électrolyte! Il s’agit bien d’un problème multiphysique, simulé avec COMSOL Multiphysics à partir de la pré-géométrie CAO des capuchons, impliquant également un mode de maillage mobile pour rendre compte du changement de géométrie de l’anode.

Schéma des physiques impliquées et de leurs couplage dans le procédé d’usinage électrochimique : transport du courant, des ions et de la chaleur, écoulement et mécanique des structures.

Les premiers modèles fournissent des indications correctes de l’évolution du canal entre anode et cathode, ainsi que de l’écoulement. Les validation sont en cours et Philips va s’appuyer sur ces simulations pour améliorer le procédé et les lignes de fabrication.

Configuration

Les produits COMSOL fonctionnent sous Windows 2000/XP/Vista et sous Linux, sous Mac OS X ainsi que sur stations Sun. La version 64-bit est disponible sous Linux, sous UNIX et sous Windows XP Professional x64 / Vista. Configuration minimale du système: processeur Pentium III, 1024 Mo de RAM et une carte graphique compatible OpenGL (32Mo minimum).

Prix et disponibilité

Le tarif d’une licence monoposte de COMSOL Multiphysics est de 7995€ et de 995€ pour COMSOL Script. Le tarif du module Import CAO (formats IGES, Parasolid, SAT et STEP) et des modules optionnels (formats Pro/E, CATIA, VDA-FS et Inventor) débute à 1995€. 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 famille de produits COMSOL

Bien conçu, rapide, facile à utiliser, COMSOL Multiphysics répond aux défis de la simulation multiphysique. Résoudre des modèles complexes de plus de 10 millions de degrés de liberté, coupler arbitrairement n’importe quelle équation, modifier à loisir les modes d’application prédéfinis, tout en restant transparent à l’utilisateur : voici ce que nous proposons pour répondre aux défis de l’innovation des procédés et des produits.

COMSOL Multiphysics et son environnement de programmation
COMSOL Script avec leurs modules optionnels.

La société COMSOL

Fondée en 1986, la société COMSOL est présente en Europe et en Amérique du Nord à travers plus de quinze filiales, dont la France depuis 2002. Elle se développe activement dans le monde entier.

Marques déposées

COMSOL et FEMLAB sont des marques enregistrées de COMSOL AB, COMSOL Multiphysics et COMSOL Script sont des marques déposées de COMSOL AB. ACIS et SAT sont des marques enregistrée de Spatial Corp. PARASOLID est une marque enregistrée de UGS Corp. SOLIDWORKS est une marque enregistrée de SolidWorks Corp. Toute marque ou marque déposée appartient à leur propriétaire respectif.