I.FAST présente le premier accélérateur de particules produit en synthèse 3D métal

Qu’est-ce qu’apporte la synthèse 3D pour une pièce comme un RFQ ?

Ces pièces complexes sont en général produites en deux demi-cavités que l’on soude, alors qu’en synthèse 3D, le RFQ est produit d’un seul tenant. Ce mode de fabrication permet aussi d’intégrer au cœur de la pièce, là où précisément ça chauffe, les circuits de refroidissement, tandis qu’en temps normal il faut souder ces circuits. Un autre avantage à souligner, c’est la possibilité de faire des électrodes plus fines qu’en usinage traditionnel.

Est-ce que la synthèse 3D peut aider à produire des accélérateurs plus performants aussi ?

Les accélérateurs ne seront pas forcément plus performants, mais on peut imaginer concevoir des machines qui jusque-là semblaient hors de portée tant leur complexité et leur coût de réalisation étaient grands. Nous regardons par exemple la faisabilité de cavités à 3GHz pour construire des accélérateurs d’électrons, ce qui pourrait avoir des applications pour de futurs accélérateurs tel que le projet PERLE.

Y-a-t-il un gain sur le coût de fabrication aussi ?

C’est ce que l’on espère au final. Dans le cas de pièces complexes comme un RFQ, la fabrication est largement simplifiée. Sans compter que l’on peut aussi très facilement modifier l’échelle des pièces que l’on conçoit de cette manière. Cette baisse de coût pourrait ainsi profiter à des domaines pour lesquels ces objets étaient trop couteux, notamment en médecine.

Comment cette pièce a-t-elle été conçue ?

Ce sont principalement nos partenaires du CERN, de l'École polytechnique de Milan, de l'institut Fraunhofer IWS et de l'Université technique de Riga qui ont conçu la machine. Elle est fabriquée tout en cuivre par frittage de poudre avec un laser vert qui apporte puissance et précision. IJCLab a eu un rôle principalement de conseil du fait de notre expérience acquise sur des pièces produites en synthèse 3D métal de 2017 à 2019. L’IN2P3 a développé une expertise sur la fabrication additive en physique des 2 infinis depuis plusieurs années qui implique plusieurs de nos laboratoires : l’IJCLab, l’IPHC, le LPSC, SUBATECH et le LPNHE.

Est-ce que vous envisagez de travailler avec d’autres métaux que le cuivre ?

Dans le cas de ce RFQ, la synthèse est en effet tout en cuivre, mais on envisage également de tester des pièces en aluminium ou en titane. On espère même combiner des métaux avec de la céramique. Le programme I.FAST a une visée innovation très forte qui va nous permettre d’explorer les choses très loin.

Quelle sorte de test va subir la pièce à IJCLab ?

Nous allons dans un premier temps mettre la pièce sous vide afin de vérifier son étanchéité. Ce mode de fabrication par frittage de poudre fait en effet craindre la présence de fuites, même si notre expérience a pour le moment montré que ça n’était pas le cas. Ensuite nous allons la coupler à une source Radiofréquence de basse puissance pour en mesurer le comportement. L’idéal serait, pour finir, de la coupler avec une source de protons pour tester ses performances, mais nous ne disposons pas de tels faisceau à l’IJClab.

Propos recueillis par Emmanuel Jullien.