22.10.2020 | Notre priorité

PB Swiss Tools apporte une précieuse contribution dans la course à l’Hyperloop

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Relier Bâle à Rome en moins d’une heure par voie terrestre, tel est l’objectif du concept d’Hyperloop promu par Elon Musk et sur lequel travaillent des entreprises et des hautes écoles du monde entier. Fascinée par cette vision innovante, PB Swiss Tools soutient l’équipe suisse ultra motivée d’étudiants de l’EPF de Zurich en mettant à leur disposition des outils de précision. Grâce à de véritables exploits technologiques et artisanaux, la capsule de Swissloop s’est classée deuxième au concours international Hyperloop Pod Competition. L’équipe de cette année vient de présenter le pod 2020, une nouvelle fois considérablement optimisé, au Switzerland Innovation Park.

Swissloop – la contribution helvétique réussie à l’Hyperloop  
L’idée de base est en fait extrêmement simple: transporter des personnes et des marchandises dans une capsule (ou «pod») à une vitesse d’environ 1000 km/h sans aucune résistance dans un tube quasiment exempt d’air, à la manière d’un système de transport par tube pneumatique. Dans la pratique, il s’avère toutefois que cette technologie pose de gigantesques défis. Il faut en effet optimiser le rapport entre poids, puissance et force de freinage, tout en garantissant la stabilité du système même à très haute vitesse. La technologie de propulsion se révèle elle aussi un élément central. Dans ce domaine, il faut complètement repenser tout ce qui paraît éprouvé et éviter de céder à la tentation de trouver une solution (en apparence) rapide. Ces parallèles manifestes avec la philosophie d’innovation de PB Swiss Tools nous ont incités à apporter un soutien massif au projet.

LIM – poursuivre un objectif à long terme au lieu de viser un succès rapide
Au lieu de chercher, comme ses concurrents, à atteindre rapidement des vitesses élevées au moyen d’un moteur électrique conventionnel, l’équipe de Swissloop a décidé dès 2019 de développer son propre moteur linéaire à induction (LIM), prédestiné à une utilisation pratique à long terme. L’octroi du Prix d’innovation Elon Musk et le titre de pod le plus rapide mû par un LIM ont confirmé de façon éclatante le bien-fondé de cette stratégie d’avenir. Certes, on utilise déjà des systèmes d’entraînement basés sur des champs magnétiques changeants sur certaines installations modernes dans des parcs d’attractions. Cela dit, même si le processus de développement de l’entraînement sans contact hautement complexe des pods a parfois lui aussi ressemblé à une montagne russe, le LIM de l’équipe de l’EPFZ joue dans une tout autre division technologique. Avec le pod 2020, l’équipe de Swissloop est en effet parvenue à doubler la vitesse de pointe réalisable par rapport à la version précédente. Et l’équipe de relève s’est déjà formée pour plancher sur le perfectionnement de cette technologie d’avenir. Cette fois encore, les outils de précision de PB Swiss Tools sont de la partie. 

Du porte-embouts EDS au DigiTorque V02, PB Swiss Tools participe à l’effort avec toute sa gamme
Les exigences spécifiques en matière d’outillage sont très élevées pour le projet de pod. Les capuchons rotatifs codés par profil de serrage sur les tournevis électroniques contribuent à la précision d’ajustage des vis de réglage. Les tournevis Slim entièrement isolés jusqu’à 1000 V permettent un travail de précision même lorsque l’espace entre les composants est extrêmement réduit. L’équipe mécanique apprécie aussi particulièrement les clés mâles coudées au codage couleur par taille qui, grâce à leur tige extra courte à 100° et à leur tête sphérique, rendent possible le montage de composants dans des assemblages très compacts où cela ne le serait pas. En offrant la possibilité de reproduire avec une grande précision des couples de serrage de vis, le DigiTorque V02 est bien sûr également un outil très prisé de l’équipe qui travaille sur de nombreux matériaux délicats comme l’aluminium, le carbone ou le plexiglas. Et les collègues de l’équipe électricité sont extrêmement reconnaissants, quant à eux, que l’équipe mécanique se serve exclusivement d’outils ESD de PB Swiss Tools durant certaines phases...   

La capsule de compétition ou «Baby-Pod» – quand l’absence de spécifications dope la capacité d’innovation
Mais que se passe-t-il si, lors du passage de témoin entre une promotion et la suivante, on ne dispose d’aucune donnée précise concernant le concours à venir? Le nouveau parcours fera-t-il 10 km de long? Et présente-t-il une courbure? Ne disposant toujours d’aucune nouvelle spécification pour la SpaceX Hyperloop Pod Competition en décembre 2019, l’équipe Swissloop, animée par un esprit d’innovation hors du commun, a pris une décision courageuse: au lieu de construire une  capsule de compétition sur la base de données mal définies, l’équipe s’est concentrée sur de propres objectifs de recherche fondamentale, de développement de composants et de validation des systèmes. Elle a ainsi créé un prototype entièrement fonctionnel en modèle réduit affectueusement appelé «Baby-Pod». Le prototype a été développé sur une base modulaire, avec l’idée ingénieuse de multiplier ultérieurement les différents systèmes et de transformer ainsi cette capsule expérimentale en une capsule de compétition. Cette approche, à elle seule, témoigne d’un esprit d’innovation peu commun, tel que nous le cultivons aussi résolument chez PB Swiss Tools.  

Électricité vs mécanique – concentrer ses forces en répartissant les tâches
Compte tenu des nombreux défis techniques à relever et de la construction modulaire envisagée, deux équipes de compétence ont été constituées: l’une pour les systèmes électriques, tels le LIM, l’inverseur, la commande, les capteurs et la batterie, l’autre pour les composants mécaniques comme les freins, le châssis et l’enveloppe. Les améliorations réalisées avec cette stratégie par rapport au modèle précédent sont significatives. Sur le plan mécanique, une réduction de poids au niveau de la structure nervurée ramenée de 11 kg à 2,5 kg, et grâce à un système pneumatique innovant, un gain d’efficacité de 40% au freinage ont pu être obtenus. L’équipe électricité a développé un logiciel d’un type nouveau comptant 30 000 lignes de code pour le contrôle de l’inverseur et du LIM ainsi que pour la communication entre les différents composants système. Des capteurs très perfectionnés et, pour certains, fortement miniaturisés garantissent en outre un contrôle absolu à chaque moment du fonctionnement. Tout le système est à ce point complexe que la simulation du fonctionnement du moteur linéaire à induction a à elle seule requis 148 jours de temps de traitement sur l’ordinateur ultraperformant de l’EPFZ. Un ordinateur courant aurait même eu besoin de plus de 17 ans pour effectuer ce calcul.

The Loop must go on – un projet technologique n’est jamais tout à fait bouclé
Marraine du Swissloop Pod 2020, la pilote de Formule E Simona de Silvestro a souligné sans détour l’un des facteurs de succès du projet lors de l’événement de présentation: «On enfile le casque et on met les gaz!» Une maxime qui est sûrement essentielle aussi pour tous ceux qui poursuivent un projet d’innovation avec détermination. Mais toute personne qui a vu les «Swissloopers» à l’œuvre – comme René Kalt, directeur du Switzerland Innovation Park, a appelé avec humour l’équipe de l’EPFZ – savent que, alliant énergie estudiantine et science de haute précision, l’équipe va aller beaucoup plus loin encore avec son projet d’Hyperloop. La complexité des essais, qui constituent l’aboutissement du dur labeur de l’équipe, le démontre de façon impressionnante. Avec leurs check-lists et leurs comptes à rebours, ils n’ont pas grand-chose à envier aux lancements de fusées en termes de tension et de professionnalisme. Et les outils de PB Swiss Tools, devenus chers à l’équipe, sont aussi présents sur le parcours d’essai. C’est qu’il reste toujours quelque chose à perfectionner. 

Informations sur Swissloop:
Swissloop est une association estudiantine qui a pour objectif de faire avancer les travaux de recherche et de développement dans le domaine de la technologie du transport sous vide et de ses applications pratiques. Ce nouveau système a le potentiel de transporter personnes et marchandises avec plus d’efficacité et de rapidité. Pour apporter une contribution à la mise au point de ce nouveau mode de transport, Swissloop développe et construit des prototypes de capsules de transport ou «pods». Par ailleurs, elle entend sensibiliser le public aux effets de cette technologie sur notre quotidien et sur l’avenir du transport durable.

Source photos: Swissloop Daniel Winkler, EPFZ et Linus Folini, Swissloop

 

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