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Composants en céramique fine

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Applications spatiales et astronomie

Technologie céramique sur mesure - pour les composants de satellites, l’observation spatiale et l’astronomie

MATÉRIAUX SPATIAUX ET ASTRONOMIQUES

Cordiérite (CO720)

La cordiérite est une céramique à expansion thermique extrêmement faible, qui a été mise au point il y a plus de vingt ans. Depuis, nous n'avons cessé d'améliorer ses caractéristiques.

Caractéristiques

  • Déformation thermique minimale due à la composition unique du matériau accompagnée d'un taux d’expansion thermique extrêmement faible
  • Env. 70 % de réduction du poids par rapport au verre à faible CTE* avec structure nervurée fine présentant une grande rigidité
  • Temps d’usinage rapide même pour les conceptions complexes en raison d’une grande usinabilité
Cordierite_mirror_FR.jpg

Pièces structurelles en céramique dans un satellite

FC_satellite_graphic_800x385px_FR.jpg

*sur la base des recherches menées par Kyocera

Graphique de dépendance thermique <Cordierite CO720 >

Temperature_Dependency_Graph_F1.jpg

Comparatif des caractéristiques des matériaux avec le verre à faible CTE

Verre à faible CTECordiérite CO720
Densité [g/cm3]2,532,55
CTE** [ppm/K]0,020,02
Module d'élasticité [GPa]90145
Rigidité spécifique3657

Les valeurs indiquées correspondent aux propriétés standard des matériaux mais peuvent varier en fonction de la configuration du produit et du processus de fabrication.
**Graphique de dépendance thermique

Plan de déplacement***

Displacement map_Low CTE glass_F.jpg
Displacement map_Cordierite CO720_FR.jpg


Déflexion à 3 points d'appui***

3_point_supported_deflection_417x690px_FR.jpg

Conditions du comparatif:

  • Taille du produit: Ø1020 x 120mm (structure nervurée)
  • Points d'appui: hors de 3 points
  • Charge: poids propre

*sur la base des recherches menées par Kyocera

Carbure de silicium infiltré de silicium (SiSiC)

La technologie brevetée de fabrication et d’assemblage associée à nos excellents matériaux en StarCeram® permet d’obtenir des composants haute précision avec des fonctions uniques.

  • Cavités internes cachées possibles (ex. canaux de refroidissement)
  • Structures complexes et détaillées de moins de 1 mm possibles
  • Pièces de grande échelle de façon monolithique de jusqu’à 950 mm x 950 mm x 650 mm et plus à l’aide des technologies d’assemblage brevetées
  • Composants haute solidité, d’extrêmes rigidité et fiabilité pour un poids très léger
  • Les propriétés du matériau sont identiques dans les zones de joints, tel que le module d’élasticité et résistance mécanique

Caractéristiques

  • Porosité fermée pour les exigences d’étanchéité à l’eau et au gaz
  • Niveaux d’impureté supérieurs avec l’utilisation des éléments de qualité semi-conductrice
  • Matériau extrêmement homogène pour toutes les pièces à grande échelle
StarCeram® Si
SiSiC
SiC> 85 % en masse
Siéquilibre
Cu< 3 ppm
Fe< 2 ppm
SiSiC_1.jpg


Carbure de silicium (SiC)

  • Excellente résistance chimique face aux composants acides ou basiques permettant une utilisation dans des environnements difficiles
  • Pièces à grande échelle avec une exceptionnelle performance à haute température répondant aux exigences contraignantes de l’industrie aérospatiale

Résistance chimique

Chemical resistance SiC_684x260px_FR.jpg

Caractéristiques du matériau

StarCeram® S
SSiC
StarCeram® Si
SiSiC
Densité [g/cm³]3,133,05
Résistance à la fracture
RT [MPa]
373300
Module d'Young
RT [GPa]
395380
Conductivité thermique
RT [W/mK]
125200
CTE
(RT -1.000C°) [x10-6K-1]
4,54,0
Résistivité
RT [Ωm]
10410-2
Coefficient de choc thermique
R1 [K]
180190
Température maximum d'utilisation
[°C]
1.6001.350
Mann.jpg

Alumine (Al2O3) et Zircone (ZrO2)

Les céramiques oxydes de Kyocera offrent la sécurité fonctionnelle, la fiabilité et une longue durée de vie en se basant sur les caractéristiques physiques suivantes :

  • Résistance mécanique
  • Haute résistance chimique
  • Bonne résistance aux chocs thermiques à température élevée et basse
  • Bonne conductivité thermique
  • Excellente résistance électrique
  • Perte diélectrique réduite à haute fréquence

Les assemblages brasés céramique/métal dépassent les excellentes propriétés de la céramique et du métal. Les céramiques présentent une isolation électrique ; les composants en métal peuvent être soudés. Cette association avantageuse permet une large gamme d’applications de vide, de haute tension et de haute pression.

Sensor_72dpi.jpg.png
Alumine F99.7
α-Al2O3
Zircone FZM
ZrO2 MgO
Pureté [% en masse]> 99,7> 99,7
Densité apparente [g/cm³]≥ 3,90≥ 5,70
Résistance à la flexion [N/mm² (MPa)]350500
Température de service max. [°C]1.950900


APPLICATIONS SPATIALES ET ASTRONOMIQUES

Entretoise pour les lentilles de caméra

Lens_support.jpg
Support d'objectif fabriqué par Kyocera avec la cordiérite CO720 à bas coefficient d’expansion thermique

Subaru Telescope is an 8.2-meter (320 in) opticalinfrared flagship telescope operated by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), located at the Mauna Kea Observatory on Hawaii.

In 2012, when NAOJ installed a new super wide angle camera “Hyper Suprime-Cam (HSC)” into the SUBARU Telescope, there were two design requirements for adaptive optics. One was to make a larger lens aperture and the other was to make the lens lighter.

La cordiérite de Kyocera a été choisie : c'était le matériau le plus adapté pour répondre aux deux exigences de conception pour le support de l’objectif. Les caractéristiques supérieures de la cordiérite ont permis d’avoir un design fin avec une solidité de matériau et une rigidité suffisantes pour soutenir la structure de l’objectif ainsi qu’une déformation minimale due aux variations de température.

Subaru telescope structure_500x299px_FR.jpg

Vidéo (en anglais)

La technologie des Céramiques Fines au service de l'observation de l'espace à 13 milliards d'années-lumière


Systèmes optiques y compris les miroirs

Nous avons développé des systèmes optiques réflectifs désaxés ayant une diffraction limitée (miroirs, supports de miroir et bancs optiques) et qui sont fabriqués entièrement en cordiérite avec la technologie d’assemblage haute précision de Kyocera.

La cordiérite a été utilisée pour son excellente propriété « athermique » qui offre une performance optique ne diminuant pas dans des conditions de température variable grâce à sa nature monoclinique.

De telles structures peuvent être installées sur de grands télescopes (30 mètres) ainsi que sur des télescopes spatiaux dans les années à venir.

Banc optique vu de différents angles

Optical_bench.jpg

Boîtier de caméra en F99.7 pour l’industrie aérospatiale

L’usinage interne par CNC 5-axes assisté par un usinage ultrasons permet de fabriquer des composants complexes comme le boîtier de caméra. La perméabilité des céramiques aux radiations électromagnétique prend effet dans ce type d’application : les ondes électromagnétiques des capteurs situés à l’intérieur du boîtier céramiques peuvent passer à travers alors que les faisceaux radar de l’extérieur sont à peine reflétés, ce qui perturbe la détection de l’aéronef.

KFSG_1_Pic1_klein1.png

Isolateurs pour propulseurs ioniques

L’isolation électrique ainsi que la résistance thermique élevée de notre alumine F99.7 lui permettent d’être utilisée dans les composants de propulseurs ioniques. Les excellentes performances sous ultra vide sont garanties par la désorption et un taux de fuite minimum. Au besoin, nous combinons les céramiques avec les métaux.

KFSG_2_Pic2_klein1.png

Pièces sur mesure

Le poids léger et la haute résistance à la corrosion associés à la grande force mécanique rendent nos matériaux parfaitement adaptés pour les applications spatiales. Nous sommes spécialisés dans les solutions sur mesure. Nos années d’expérience en tant que fabricant de composants standard et sur mesure garantissent des solutions supérieures permettant d’accomplir une grande variété de tâches.

KFSG_3_klein1.png