Le laser femtoseconde au service du spatial, de l’aéronautique et de la défense
Avec des impulsions d’environ 300 femtosecondes (300 × 10⁻¹⁵ seconde), les lasers femtosecondes concentrent l’énergie dans un temps extrêmement court, générant des intensités de plusieurs gigawatts, voire térawatts. Ils permettent ainsi des usinages quasi athermiques, limitant les effets thermiques et garantissant une grande qualité de réalisation à l’échelle micrométrique.
Chez LASEA, les outils laser ont des tailles comprises entre 20 et 30 microns, avec une précision de positionnement inférieure à deux microns. Cette technologie autorise la structuration, la texturation, le perçage et la découpe de tout matériau, notamment les polymères, les diélectriques, les semi-conducteurs et le diamant.
Fonctionnalisation des surfaces
La micro-structuration laser permet de modifier les propriétés des surfaces, par exemple pour augmenter leur rugosité, ceci afin d’augmenter les échanges thermiques. Sur une plaque d’aluminium, une texture développée par Lasea a ainsi permis d’accroître de 25 % le flux thermique traversant cette même plaque. Cette amélioration présente un intérêt pour le dégivrage des ailes d’avion, en optimisant le transfert de chaleur vers leur surface.
La texturation des aubes de compresseurs constitue également une piste prometteuse. En multipliant et en mettant en forme les faisceaux laser pour créer simultanément plusieurs motifs, il devient possible de réaliser des structures complexes et précises. Appliqué aux aubes d’un réacteur, ce procédé a permis de réduire la traînée de l’avion d’environ 2,5 %, avec des économies potentielles de plusieurs milliers de tonnes de kérosène par an. Pour les avions électriques, une telle réduction pourrait également diminuer la masse de batteries nécessaire.
Les hélices de drones bénéficient d’un principe similaire. Inspirée des alvéoles des balles de golf, la texturation vise à contrôler les écoulements d’air pour améliorer l’aérodynamisme, réduire la consommation énergétique et limiter le bruit.
Des surfaces noires pour le spatial
La technologie permet également de produire un noir profond sur certains matériaux, comme l’acier ou le nickel-phosphore. Ce résultat ne repose pas sur une coloration, mais sur une texturation laser multi-échelles, combinant des structures micrométriques et nanométriques qui piègent la lumière.
Ces surfaces absorbent un spectre très large, de 400 nanomètres à 35 micromètres, et conservent leurs propriétés sur une grande plage d’angles d’incidence. Elles présentent également une émissivité élevée, proche de 0,98, contre environ 0,88 à 0,90 pour les couches minces actuellement de référence sur le marché (source : projet « Metablack », SIRRIS). Cette forte émissivité présente un fort intérêt pour le spatial. La gestion de la thermique ne pouvant se faire par convection de l’air dans l’espace, ces surfaces permettent de gérer cette chaleur par émission radiative.
Source : LASEA