Haute précision suisse pour la stabilisation du SwissFEL

La mise en service du laser à rayons X de l'Institut Paul Scherrer est prévue à partir de 2016. Il permettra aux chercheurs d'observer en temps réel des réactions chimiques extrêmement rapides au moment de la naissance de nouvelles molécules et d'examiner en détail la structure de protéines du vivant. A terme, ces connaissances déboucheront sur des applications pratiques, comme par exemple la création de nouveaux médicaments, des processus plus efficaces dans l'industrie chimique ou de nouveaux matériaux pour l'électronique.

Le challenge : une piste de précision pour les rayons X

Le SwissFEL est un projet de haute technologie à la limite des possibilités techniques actuelles : il s'agit de construire une installation d'une longueur dépassant les 700 mètres avec des tolérances en dessous du millième de millimètre ; c’est le cas par exemple pour les onduleurs magnétiques. Dans ces appareils, deux rangées d'aimants puissants dévient le faisceau d'électrons, circulant juste en dessous de la vitesse de la lumière. Cette succession d’aimants, de polarités alternées, va imposer une trajectoire sinueuse aux électrons qui vont produire des impulsions de lumière Rayons X ayant les qualités de la lumière laser. Cette piste sinueuse aura une longueur totale de 60 mètres mais chaque période sinusoïdale ne mesurera que 15 millimètres, avec une courbe vers la gauche et une autre vers la droite. Pour atteindre la précision requise, les positions des aimants doivent être ajustées avec des tolérances en dessous du millième de millimètre. La présence de forces magnétiques immenses lors du fonctionnement complique considérablement le projet. La construction complète doit résister à ces forces sans altération dimensionnelle et doit en même temps permettre les ajustages d'une précision extrême. Pour relever ce défi, nous avons cherché un partenaire expérimenté dans la construction de composants à grandes dimension et de haute précision explique le chef du projet M. Hans-Heinrich Braun, et la société MDC Max Daetwyler AG est ce partenaire.

Contrat de coopération haute-technologie conclu entre recherche et industrie

Aujourd'hui, Joël Mesot, directeur de l'Institut Paul Scherrer et Hans-Heinrich Braun, chef de projet du SwissFEL, ainsi que Peter Daetwyler, entrepreneur, président du conseil d'administration et propriétaire de la société MDC Max Daetwyler AG (Bleienbach) et René Hartmann, Senior Managing Director de l'entreprise, ont signé un contrat cadre stipulant que la société Daetwyler, en qualité d'entreprise générale, fabriquera les châssis d’onduleurs magnétiques et les supports d’aimants. La première étape comprend la construction d’un prototype, la série complète d’onduleurs du SwissFEL suivra après les tests et les éventuelles optimisations du prototype.

La construction de composants d’onduleurs magnétiques est financée par la Fédération pour le soutien du Franc Suisse. Ce préfinancement nous permet d'attaquer dès maintenant la construction de cette partie importante du SwissFEL et d'accélérer ainsi la totalité du projet. explique M. Braun.

Abaissement du coût grâce à la petite série

En total, on a besoin de douze onduleurs magnétiques, chacun d'une longueur de 4 mètres. Les éléments porteurs seront fabriqués en fonte minérale, un mélange de roche pulvérisée et de résine époxy. La fonte minérale est un matériau très stable explique M. Thomas Schmidt, chef du développement d'onduleurs du projet SwissFEL et la construction en serie à l'aide d'un moule unique, nous permet à réduire les coûts. La société Daetwyler est leader mondial dans la construction de tels composants et représente pour nous un partenaire de coopération apprécié, dont l'expérience de fabrication contribue considérablement au développement d’onduleurs magnétiques.

Bénéficier du savoir-faire acquis et acquisition de savoir-faire nouveau

Dans le secteur des publications et de l'emballage, Daetwyler est mondialement connue comme fabricant leader sur le marché des machines de précision pour impression à gravure en creux. Les 10 dernières années ont permis à développer notre entreprise dans la conception et fabrication de machines-outils de grandes dimensions et de très haute précision. Aujourd'hui, notre clientèle comprend des firmes européennes de renom – aussi bien dans le domaine d'énergies renouvelables que dans la construction mécanique en général. explique M. Peter Daetwyler Sur ces bases, notre immersion dans le projet SwissFEL du PSI n'était pas vraiment un plongeon profond. Notre expérience dans l'usinage de métaux et la technique de montage associée à un parc impressionnant de machines modernes nous a permis de nous familiariser progressivement avec la construction d'onduleurs magnétiques. Notre excellente collaboration avec le PSI, depuis 2 ans, prouve la réussite de cette diversification. M. René Hartmann souligne : La collaboration avec le PSI signifie pour nous un enrichissement du savoir-faire que nous comptons utiliser pour d'autres projets et produits innovants au bénéfice de nos futures clients.

Coopération à long terme

La collaboration entre l'Institut PSI et la société Daetwyler ne s'arrêtera pas à la livraison des douze onduleurs magnétiques. Une extension future du SwissFEL, prévoit l’utilisation d’onduleurs de conception différente mais dans des châssis similaires. Le procédé de construction de châssis pourra donc être utilisé pour les onduleurs d'autres lignes de lumière à venir.

A propos du PSI

L'Institut Paul Scherrer développe, construit et exploite des installations de recherche complexes et de grandes dimensions, mises également à disposition de la communauté nationale et internationale des chercheurs. Les recherches au PSI se concentrent sur les matériaux et la structure de la matière en général, sur les cellules vivantes et la santé de l'homme, sur les sources d'énergie et la préservation de l'environnement. Avec 1400 collaborateurs et un budget annuel d'environ 300 millions de Francs Suisses, le PSI est l'institut de recherche le plus important de la Suisse.

A propos de MDC Max Daetwyler AG

La société MDC Max Daetwyler AG, Bleienbach (Suisse), est spécialisée depuis des décennies dans le développement de machines et installations répondant aux exigences de précision les plus sévères. Depuis 1978 sur le marché des industries graphiques et depuis 10 ans spécialisée dans une multitude d'installations, mais toujours au cœur de la construction et de la fabrication de grandes machines d'usinage de très haute précision, l'entreprise compte actuellement 300 collaborateurs sur les 2 sites de production en Suisse et 900 employés dans le monde sur 10 sites de fabrication.