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D’un processus d’assemblage complexe à un outil intégré pour Borit

Depuis 2009, Borit, entreprise établie à Geel et implantée au Japon et aux États-Unis, s’est spécialisée dans la production et l’assemblage de tôles d’acier bipolaires formées par pression hydraulique par sa technologie brevetée « Hydrogate » (hydroformage), avant d’être découpées et soudées. Ces plaques sont principalement utilisées dans la production de piles à combustible. En 2015, Borit a développé, en collaboration avec Sirris, un outil de production innovant afin d’optimiser le processus d’assemblage de ces piles (« fuel cells »).
  • Optimisation du processus d’assemblage de plaques bipolaires pour piles à combustible
  • Développement d’un nouveau composant intégré sur la base de l’impression 3D
  • Garantie d’une fonctionnalité supérieure et de coûts inférieurs
     

La société Borit a été fondée en 2009 en tant que spin-off de l’OCAS (le centre de recherche flamand pour l’application de l’acier) et de l’entreprise allemande Borit Leichtbau-Technik spécialisée dans le domaine technique et de la construction. Les capitaux nécessaires au lancement de Borit ont pu être rassemblés grâce à l’apport du fonds d’investissement Finindus, dont les pouvoirs publics flamands ainsi que le géant de l’acier ArcelorMittal sont actionnaires. Borit produit et assemble principalement des composants minces, mis en forme  par hydroformage, pour la production de plaques bipolaires destinées à la fabrication de piles à combustible.

"Borit et Sirris ont développé un outil intégré, entièrement conçu pour  la technique d’impression 3D, afin d’optimiser l’assemblage de plaques destinées à la fabrication de piles à combustible."

Assemblage optimal

Dans le processus d’assemblage de Borit, de minces tôles d’acier (moins d’1 mm d’épaisseur) sont façonnées par hydroformage pour obtenir  en surface un motif nervuré précis. Les tôles sont ensuite assemblées par soudage. Il en résulte un réseau sophistiqué de petits canaux le long desquels l’énergie est transportée à l’intérieur d’une pile à combustible. Afin de simplifier le processus d’assemblage, Borit cherchait un outil permettant de distribuer un gaz protecteur au bon endroit. Une question pratique se posait cependant : comment assurer un écoulement parfait ? Une simulation logicielle était envisageable, mais constituait une solution chronophage. C’est pourquoi Sirris a opté pour une conception 3D et une mise à l’essai du nouvel outil.

Conception et essai

Après avoir procédé à une analyse fonctionnelle, l’équipe « fabrication additive » de Sirris a réalisé un certain nombre de conceptions 3D envisageables, dont quatre ont été retenues pour la fabrication par projection de liant de prototypes de l »outil. Il s’agit d’une technique d’impression 3D par collage de couches de poudre successives. L’avantage est qu’elle ne nécessite pas de structures de support dans les canaux internes. C’est en outre l’une des rares technologies permettant de produire des composants massifs. Elle présentait cependant un défi : des résidus de poudre dans les canaux peuvent comporter un risque d’obstruction. L’équipe Sirris a donc calculé la quantité de poudre qui devait  se trouver en théorie dans les canaux. Une pesée de l’outil après un nettoyage en profondeur a permis ainsi de vérifier si toute la poudre avait été éliminée. De plus, l’écoulement à travers les canaux a été rigoureusement testé à l’aide d’une machine à fumée. 

Conception fonctionnelle et minimaliste

Non seulement Borit dispose d’un outil extrêmement performant lui permettant d’optimiser considérablement l’assemblage de ses composants, mais l’adaptation intégrale de sa conception pour l’impression 3D en tant que technique de production a également rendu possible l’intégration par Sirris de plusieurs fonctionnalités. Autant d’interventions qui assurent une plus grande efficacité et une réduction des coûts sur le long terme.