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Gamme des mélangeurs par résonance acoustique proposée par la société Resodyn
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18 juin 2022

FLUX CONTINUS ET RAM
RÉVOLUTION DANS LA SYNTHÈSE

Publié par Peggy Lamy, docteur en sciences | N° 126 - BOUM ! PYROTECHNIE ET MATERIAUX ENERGETIQUES

Les procédés innovants ne sont plus l’apanage des grandes industries comme celles de la pétrochimie et de l’agroalimentaire. L’utilisation de nouveaux équipements tels que les micro et méso-réacteurs, et les mélangeurs par résonance acoustique, se développe dans le domaine des matériaux énergétiques. Et les avantages sont nombreux ! 


L’abandon des procédés batch :

La chimie en flux continu est un domaine qui se développe de plus en plus. Adoptée en premier par les industries produisant de gros volumes, cette technique s’est répandue dans les domaines pharmaceutique et de la chimie fine depuis une dizaine d’années, et arrive dans le domaine de la synthèse de molécules énergétiques. Le développement des réacteurs micro-fluidiques (micro et méso-réacteurs) offre l’opportunité aux industriels de la pyrotechnie d’abandonner, tout du moins pour certaines productions, les procédés par batch utilisés depuis toujours. Un microréacteur est un réacteur de synthèse composé de canaux dont les dimensions sont de quelques dizaines à quelques centaines de micromètres. On parle de méso-réacteurs lorsque la dimension des canaux est de l’ordre du millimètre. En réduisant la taille du système réactionnel, le rapport surface sur volume augmente de manière importante avec pour conséquences d’améliorer les échanges thermiques. Les réactions chimiques sont plus rapides, le contrôle de la pression et de la température peut être réalisé de manière plus fine. Ce procédé est bien moins énergivore ; et, en terme de sécurité, la limitation du volume réactionnel réduit les risques chimiques et pyrotechniques : réduction du risque d’emballement thermique, réduction des zones de danger, diminution des quantités de solvants utilisés, diminution des dégagements gazeux…

Exemple de microréacteur : le Microréacteur Corning

Comment réduire les temps de mélanges : 

La technologie du mélange par résonance acoustique (RAM) constitue une rupture technologique dans le domaine du mélange et du malaxage de formulations énergétiques. Ce type de mélangeur génère un champ acoustique à basse fréquence. Composé d’une cuve de mélange et d’un arrangement de masses et de ressorts, le système de mélange entre ainsi en résonance mécanique. Les particules entrent en collisions dans la totalité de la cuve à la différence des mélangeurs classiques (planétaire ou pâle en Z) dans lesquels le mélange ne s’opère que dans les régions localisées autour des pâles. Les temps de mélanges sont ainsi drastiquement réduits (de plusieurs heures à quelques dizaines de minutes) et l’homogénéité accrue ce qui permet d’atteindre des taux de charge plus importants. Ce procédé de mélange permet même d’aller plus loin en réalisant des chargements in situ : les mélanges sont réalisés directement dans l’enveloppe de la charge (aussi bien pour de l’explosif, du propergol ou de la composition pyrotechnique).

Comment réduire les coûts de production :

Quasiment, tous les acteurs de la pyrotechnie française sont équipés a minima d’un LabRAM. 

La DGA et l’AID soutiennent financièrement le développement de cette technologie prometteuse auprès notamment des sociétés EURENCO et ROXEL dans un objectif de montée en maturité jusqu’au malaxage en échelle RAM5 (~35Kg) de propergols et d’explosifs ; et des laboratoires d’ARIANEGROUP et du CRB (Centre de Recherche du Bouchet, voir article plus loin) dans l’objectif de mettre au point des méthodes de développement rapide des matériaux énergétiques de défense (MED) à l’échelle laboratoire (screening) et aussi de développer un modèle numérique de compréhension et de modélisation des phénomènes physico-chimiques intervenant dans le mélange acoustique des MED.

ROXEL, qui dispose d’un moyen à l’échelle pilote de type RAM5, a exploité cette nouvelle capacité, réalisant une première coulée de propergol sans aucun défaut notable par RX, et effectuant avec succès un tir de propulseur représentatif d’un kit d’augmentation de portée d’AASM.

En 2021, la dernière étape cruciale de ce marché fut la réalisation de ce même propulseur in situ, c’est-à-dire en plaçant le corps de propulseur directement sur le RAM5 en guise de contenant, et en mélangeant les ingrédients directement en son sein.

Le niveau de TRL6 est atteint, et la technologie est disponible pour les programmes d’armement à venir. 

 

 

 

 

Peggy Lamy, docteur en sciences

responsable innovation, AID et DGA/MAN Après une thèse de doctorat en sciences des matériaux au CNRS d’Orléans et à GIAT Industries, Peggy LAMY intègre la direction technique de Nexter Munitions où elle prendra la direction du département « Etude des Matériaux Energétiques ». Elle rejoint ensuite DGA/TT en tant qu’expert référent matériaux énergétiques, au sein de la division Armes et Munitions. Elle est aujourd’hui adjointe études amont du pôle technique MAN de la DGA et responsable innovation du domaine Chimie en Energie de l’AID.

Auteur

Peggy Lamy, docteur en sciences

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