FR3121288A1 - Method of manufacturing a metal terminal, assembly comprising a metal terminal and an electrical conductor - Google Patents
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Abstract
Procédé et machine de fabrication de borne métallique, ensemble comportant une borne métallique et un conducteur électrique Procédé de fabrication d’une borne métallique (18) à une extrémité (12) d’un conducteur électrique (10) monobrin ou multibrins, comprenant les opérations suivantes : S10) positionner l’extrémité du conducteur dans une enceinte (110) d’une machine (100) de fabrication par fabrication additive ; et S20) fabriquer la borne (18) directement sur une surface externe (16) de l’extrémité du conducteur électrique par fabrication additive. Machine de fabrication de borne métallique, adaptée pour la mise en œuvre de ce procédé, et ensemble comportant une borne métallique et un conducteur électrique sur lequel est fixée la borne. Figure pour l’abrégé : Fig. 2. Process and machinery for manufacturing a metal terminal, an assembly comprising a metal terminal and an electrical conductor Method of manufacturing a metal terminal (18) at one end (12) of a single-strand or multi-strand electrical conductor (10), comprising the following operations: S10) positioning the end of the conductor in an enclosure (110) of an additive manufacturing machine (100); and S20) manufacturing the terminal (18) directly on an outer surface (16) of the end of the electrical conductor by additive manufacturing. Metal terminal manufacturing machine, suitable for the implementation of this method, and assembly comprising a metal terminal and an electrical conductor on which the terminal is fixed. Figure for abstract: Fig. 2.
Description
L’invention concerne le domaine de la fabrication et de la fixation de bornes métalliques à l’extrémité de conducteurs électriques, en particulier à l’extrémité de conducteurs électriques de faible diamètre.The invention relates to the field of the manufacture and fixing of metal terminals at the end of electrical conductors, in particular at the end of electrical conductors of small diameter.
La mise en contact de conducteurs électriques, pour assurer la circulation d’un courant électrique ou la mise au même potentiel des deux conducteurs, est une opération essentielle pour le fonctionnement de la plupart des systèmes électriques. Dans un grand nombre de cas, pour assurer la qualité du contact électrique, cette mise en contact se fait par le biais de bornes métalliques, notamment de couples de bornes métalliques mâle et femelle, de formes complémentaires, agencées pour assurer un contact électrique fiable entre la borne mâle et la borne femelle.Bringing electrical conductors into contact, to ensure the flow of an electric current or to bring the two conductors to the same potential, is an essential operation for the operation of most electrical systems. In a large number of cases, to ensure the quality of the electrical contact, this contacting is done by means of metal terminals, in particular pairs of male and female metal terminals, of complementary shapes, arranged to ensure reliable electrical contact between the male terminal and the female terminal.
Cependant, l’utilisation de bornes électriques fait à son tour naître le besoin de fixer la borne au conducteur électrique. Cette fixation est habituellement réalisée par sertissage : la borne présente une partie tubulaire à l’intérieur de laquelle peut être introduite l’extrémité du conducteur. La fixation de la borne est assurée par le sertissage de la partie tubulaire sur l’extrémité du conducteur.However, the use of electrical terminals in turn creates the need to attach the terminal to the electrical conductor. This fixing is usually carried out by crimping: the terminal has a tubular part inside which the end of the conductor can be inserted. The terminal is fixed by crimping the tubular part on the end of the conductor.
Cependant, cette conception impose l’utilisation d’une borne présentant une extrémité tubulaire. Du point de vue industriel, cela induit des contraintes considérables quant au procédé de fabrication pouvant être utilisé pour réaliser un conducteur électrique à une extrémité duquel est fixée une borne métallique.However, this design requires the use of a terminal having a tubular end. From an industrial point of view, this induces considerable constraints as to the manufacturing process that can be used to produce an electrical conductor at one end of which is fixed a metal terminal.
La borne peut également être fixée au conducteur par soudage ou brasage, mais ces procédés de fixation sont difficiles à mettre en œuvre avec des conducteurs de faible diamètre.The terminal can also be fixed to the conductor by welding or brazing, but these fixing methods are difficult to implement with small diameter conductors.
Par conséquent, il existe un besoin pour un procédé de fabrication permettant de fabriquer une borne métallique et de fixer celle-ci à une extrémité d’un conducteur électrique, notamment un conducteur de faible diamètre, et sans que le procédé ne nécessite que la borne présente une extrémité de forme tubulaire dans laquelle l’extrémité du conducteur puisse être introduite.Consequently, there exists a need for a manufacturing method making it possible to manufacture a metal terminal and to fix the latter to one end of an electrical conductor, in particular a conductor of small diameter, and without the method requiring only the terminal has a tubular end in which the end of the conductor can be inserted.
Pour répondre à ce besoin, selon la présente divulgation il est proposé un procédé de fabrication d’une borne métallique à une extrémité d’un conducteur électrique monobrin ou multibrins. Ce procédé comprend les opérations suivantes :
S10) positionner l’extrémité du conducteur dans une enceinte d’une machine de fabrication par fabrication additive, et
S20) fabriquer la borne directement sur une surface externe de l’extrémité du conducteur électrique par fabrication additive.To meet this need, according to the present disclosure there is proposed a method of manufacturing a metal terminal at one end of a single-strand or multi-strand electrical conductor. This process includes the following operations:
S10) positioning the end of the conductor in an enclosure of an additive manufacturing machine, and
S20) fabricating the terminal directly on an outer surface of the end of the electrical conductor by additive manufacturing.
Le procédé ainsi défini est naturellement applicable non seulement à la fabrication d’une seule borne métallique sur une extrémité d’un conducteur électrique, mais également à la fabrication en parallèle d’une pluralité de bornes sur les extrémités respectives de différents conducteurs électriques. Ces conducteurs peuvent avantageusement faire tous partie d’un même fil électrique multi-conducteurs.The method thus defined is naturally applicable not only to the manufacture of a single metal terminal on one end of an electrical conductor, but also to the manufacture in parallel of a plurality of terminals on the respective ends of different electrical conductors. These conductors can advantageously all be part of the same multi-conductor electric wire.
Avantageusement, du fait que la borne est formée directement sur ladite surface externe par fabrication additive, la forme de la borne est libre, et il n’est pas nécessaire de prévoir une partie tubulaire pouvant être sertie sur l’extrémité du conducteur. De plus, la borne étant fabriquée par fabrication additive directement sur la surface externe, elle est dès sa fabrication intimement fixée au conducteur et fait corps avec celui-ci.Advantageously, because the terminal is formed directly on said outer surface by additive manufacturing, the shape of the terminal is free, and it is not necessary to provide a tubular part that can be crimped onto the end of the conductor. In addition, the terminal being manufactured by additive manufacturing directly on the external surface, it is from its manufacture intimately fixed to the conductor and is integral with the latter.
Dans un mode de réalisation, l’opération S10 de positionnement (ou de mise en place) de l’extrémité du conducteur comprend une opération S12 consistant à faire passer l’extrémité du conducteur à laquelle se trouve ladite surface externe à travers un panneau de maintien. Pendant l’opération de fabrication S20, l’extrémité du conducteur est maintenue en position fixe (par rapport à l’enceinte de la machine de fabrication par fabrication additive) par le panneau de maintien.In one embodiment, the operation S10 of positioning (or setting up) the end of the conductor comprises an operation S12 consisting in passing the end of the conductor at which said external surface is located through a panel of maintenance. During the manufacturing operation S20, the end of the conductor is held in a fixed position (relative to the enclosure of the manufacturing machine by additive manufacturing) by the holding panel.
En faisant passer et en maintenant l’extrémité du conducteur à travers le panneau de maintien, on assure le maintien latéral et longitudinal de l’extrémité du conducteur, ce qui permet la réalisation de l’opération de fabrication de la borne.By passing and holding the end of the conductor through the holding panel, the lateral and longitudinal holding of the end of the conductor is ensured, which allows the terminal manufacturing operation to be carried out.
Le panneau peut notamment faire partie d’une paroi de l’enceinte, notamment du fond de l’enceinte dans laquelle a lieu la fabrication de la borne. Ainsi, la plus grande partie du conducteur reste à l’extérieur de l’enceinte dans laquelle a lieu la fabrication de la borne par fabrication additive.The panel may in particular form part of a wall of the enclosure, in particular of the bottom of the enclosure in which the manufacture of the terminal takes place. Thus, most of the conductor remains outside the enclosure in which the manufacturing of the terminal takes place by additive manufacturing.
Dans un mode de mise en œuvre, pendant l’opération de fabrication S20, le contenu de l’enceinte présente une composition différente de l’atmosphère environnant la machine de fabrication additive, et pendant l’opération S20, le panneau de maintien contribue à séparer le contenu de l’enceinte de l’atmosphère environnant la machine de fabrication additive.In one mode of implementation, during the manufacturing operation S20, the contents of the enclosure have a different composition from the atmosphere surrounding the additive manufacturing machine, and during the operation S20, the support panel contributes to separating the contents of the enclosure from the atmosphere surrounding the additive manufacturing machine.
Le panneau est de préférence disposé horizontalement pendant l’étape de fabrication (S20).The panel is preferably arranged horizontally during the manufacturing step (S20).
Le panneau peut être de forme plane, mais pas nécessairement.The panel may be planar, but need not be.
Dans un mode de mise en œuvre, le procédé comprend en outre une opération S30 consistant à extraire du panneau de maintien l’extrémité du conducteur à laquelle la borne est fixée, en la faisant passer à travers le panneau de maintien.In one embodiment, the method further comprises an operation S30 consisting in extracting from the retaining panel the end of the conductor to which the terminal is fixed, by passing it through the retaining panel.
Dans un mode de mise en œuvre, l’opération S10 comprend une opération S14 consistant à éliminer une portion d’extrémité du conducteur, de manière à mettre à nu ladite surface externe. Cette portion d’extrémité est une partie de l’extrémité du conducteur.In one mode of implementation, the operation S10 comprises an operation S14 consisting in eliminating an end portion of the conductor, so as to expose said external surface. This end portion is part of the end of the conductor.
L’étape S14 d’élimination de la portion d’extrémité du conducteur peut se faire avant ou après l’étape S12 de mise en place du conducteur en le faisant passer à travers le panneau de maintien.The step S14 of eliminating the end portion of the conductor can be done before or after the step S12 of positioning the conductor by passing it through the retaining panel.
Différents procédés de fabrication additive peuvent être utilisés pour la fabrication de la borne.Different additive manufacturing processes can be used to manufacture the terminal.
Dans un mode de mise en œuvre, l’opération de fabrication S20 est réalisée par dépôt électrolytique. Le conducteur est alors utilisé comme électrode.In one mode of implementation, the manufacturing operation S20 is carried out by electrolytic deposition. The conductor is then used as an electrode.
Dans d’autres modes de mise en œuvre, l’opération de fabrication S20 est réalisée par fusion de poudres métalliques. Cette opération peut notamment être réalisée par fusion sur lit de poudre (fusion par laser ou fusion par faisceau d’électrons), ou encore par le procédé de ‘dépôt de matière sous énergie concentrée’ ou dépôt DED (de l’Anglais ‘Directed Energy Deposition’).In other embodiments, the manufacturing operation S20 is carried out by melting metal powders. This operation can in particular be carried out by fusion on a powder bed (fusion by laser or fusion by electron beam), or by the process of 'deposition of matter under concentrated energy' or DED deposition (from the English 'Directed Energy Deposition').
Certains des procédés susceptibles d’être mis en œuvre utilisent une buse apte à réaliser un revêtement métallique, qui fait partie de la machine de fabrication additive. Une ‘buse apte à réaliser un revêtement métallique’ désigne ici une buse qui permet de projeter, ou du moins de libérer en direction de la surface d’un substrat placé en regard (en face) de la buse un fluide et/ou des particules permettant de former un dépôt métallique sur la surface du substrat. La formation de ce dépôt nécessite le plus souvent la mise en œuvre de moyens additionnels, en plus de la buse. Par exemple, dans le cas où la fabrication additive se fait par dépôt électrolytique, la formation du dépôt nécessite que l’enceinte puisse accueillir le bain électrolytique, la présence d’un générateur de tension, etc. La buse peut être de forme quelconque.Some of the processes likely to be implemented use a nozzle capable of producing a metallic coating, which is part of the additive manufacturing machine. A 'nozzle capable of producing a metallic coating' designates here a nozzle which makes it possible to project, or at least to release towards the surface of a substrate placed facing (opposite) the nozzle a fluid and/or particles to form a metallic deposit on the surface of the substrate. The formation of this deposit most often requires the implementation of additional means, in addition to the nozzle. For example, in the case where additive manufacturing is done by electrolytic deposition, the formation of the deposit requires that the enclosure can accommodate the electrolytic bath, the presence of a voltage generator, etc. The nozzle can be of any shape.
Dans les modes de mise en œuvre utilisant une buse apte à réaliser un revêtement métallique, l’opération de positionnement S10 inclut de préférence le positionnement de l’extrémité du conducteur électrique dans le volume de travail de la buse.In the embodiments using a nozzle capable of producing a metallic coating, the positioning operation S10 preferably includes the positioning of the end of the electrical conductor in the working volume of the nozzle.
La présente divulgation inclut également un ensemble comprenant une borne métallique et un conducteur électrique monobrin ou multibrins, la borne étant réalisée par fabrication additive directement sur une surface externe d’une extrémité du conducteur.The present disclosure also includes an assembly comprising a metal terminal and a solid or multi-strand electrical conductor, the terminal being produced by additive manufacturing directly on an outer surface of one end of the conductor.
La borne peut notamment avoir été fabriquée à l’extrémité du conducteur grâce à l’un des procédés présentés précédemment.The terminal may in particular have been manufactured at the end of the conductor using one of the processes presented previously.
Dans un mode de réalisation, la surface externe sur laquelle a été fabriquée la borne s’étend dans un plan perpendiculaire à un axe de l’extrémité du conducteur.In one embodiment, the outer surface on which the terminal has been manufactured extends in a plane perpendicular to an axis of the end of the conductor.
Avantageusement, le procédé de fabrication additive permet de donner toutes sortes de formes à la borne fabriquée à l’extrémité du conducteur.Advantageously, the additive manufacturing process makes it possible to give all sorts of shapes to the terminal manufactured at the end of the conductor.
Le plus souvent, le diamètre de la borne n’est pas supérieur à 2 diamètres du conducteur, voire 1,5 diamètres du conducteur. Il peut aussi être inférieur ou égal au diamètre du conducteur.Most often, the diameter of the terminal is not more than 2 diameters of the conductor, or even 1.5 diameters of the conductor. It can also be less than or equal to the diameter of the conductor.
Avantageusement, le procédé selon la présente divulgation peut être appliqué à des conducteurs électriques de très faibles diamètres, par exemple des conducteurs dont le diamètre n’est pas supérieur à 400 µm, voire à 200 µm, voire à 100 µm. Mais le procédé peut même être appliqué à des conducteurs électriques de diamètre extrêmement faible, par exemple des conducteurs dont le diamètre n’est pas supérieur à 50 µm, voire à 25 µm, voire même à 15 µm.Advantageously, the method according to the present disclosure can be applied to electrical conductors of very small diameters, for example conductors whose diameter is not greater than 400 μm, or even 200 μm, or even 100 μm. But the method can even be applied to electrical conductors of extremely small diameter, for example conductors whose diameter is not greater than 50 μm, or even 25 μm, or even 15 μm.
Le procédé selon la présente divulgation permet la fabrication de bornes en différents matériaux. Le matériau de la borne peut notamment être du cuivre, du ruthénium, du palladium ou de l’or.The method according to the present disclosure allows the manufacture of terminals in different materials. The material of the terminal can in particular be copper, ruthenium, palladium or gold.
Par extension, la présente divulgation inclut également un connecteur électrique, comportant un boîtier dans lequel est fixé au moins un ensemble comprenant une borne et un conducteur électrique conforme à la présente divulgation.By extension, the present disclosure also includes an electrical connector, comprising a casing in which is fixed at least one assembly comprising a terminal and an electrical conductor in accordance with the present disclosure.
La présente divulgation inclut également un fil électrique multi-conducteurs, dans lequel chaque conducteur parmi une pluralité de conducteurs est fixé à une borne métallique et constitue avec celle-ci un ensemble comprenant une borne métallique et un conducteur électrique selon la présente divulgation.
Un deuxième objectif de la présente divulgation est de proposer une machine de fabrication d’une (ou d’au moins une) borne métallique à l’extrémité d’un (ou d’au moins un) conducteur électrique monobrin ou multi-brins ; la machine comprenant un panneau de maintien ; la machine comprenant une enceinte de fabrication (110) ; et la machine étant configurée de manière à permettre de faire passer l’extrémité du conducteur électrique à travers un trou du panneau de maintien et de maintenir une surface externe de l’extrémité du conducteur électrique en position fixe dans l’enceinte de fabrication, à l’aide du panneau de maintien, et, l’extrémité du conducteur électrique étant ainsi maintenue en position fixe dans l’enceinte de fabrication, de fabriquer la borne directement sur ladite surface par fabrication additive.
Cette machine de fabrication peut être configurée de manière à permettre la mise en œuvre de chacune des variantes du procédé de fabrication présenté précédemment.
Elle peut de plus être configurée pour permettre la fabrication en parallèle d’une pluralité de bornes sur les extrémités respectives d’une pluralité de conducteurs électriques.The present disclosure also includes a multi-conductor electric wire, in which each conductor among a plurality of conductors is fixed to a metal terminal and constitutes therewith an assembly comprising a metal terminal and an electric conductor according to the present disclosure.
A second objective of the present disclosure is to provide a machine for manufacturing one (or at least one) metal terminal at the end of one (or at least one) single-strand or multi-strand electrical conductor; the machine comprising a holding panel; the machine comprising a manufacturing enclosure (110); and the machine being configured so as to make it possible to pass the end of the electrical conductor through a hole in the retaining panel and to maintain an outer surface of the end of the electrical conductor in a fixed position in the manufacturing enclosure, using the holding panel, and, the end of the electrical conductor thus being held in a fixed position in the manufacturing enclosure, to manufacture the terminal directly on said surface by additive manufacturing.
This manufacturing machine can be configured so as to allow the implementation of each of the variants of the manufacturing method presented previously.
It can also be configured to allow the manufacture in parallel of a plurality of terminals on the respective ends of a plurality of electrical conductors.
Note : Dans certaines parties des figures les proportions n’ont pas été respectées, afin de représenter de manière plus visible les caractéristiques de la machine et du procédé de fabrication représentés.
Description de modes de réalisationNote: In some parts of the figures the proportions have not been respected, in order to represent in a more visible way the characteristics of the machine and the manufacturing process represented.
Description of embodiments
En faisant référence aux figures 1 et 2, une machine 100 de fabrication de bornes métalliques à l’extrémité de conducteurs électriques monobrins ou multi-brins par fabrication additive va maintenant être présenté. La machine 100 de fabrication additive est spécialement adaptée et modifiée conformément à la présente divulgation afin de permettre la fabrication de bornes métalliques à l’extrémité de conducteurs électriques monobrins ou multi-brins.Referring to Figures 1 and 2, a machine 100 for manufacturing metal terminals at the end of single-strand or multi-strand electrical conductors by additive manufacturing will now be presented. The additive manufacturing machine 100 is specially adapted and modified in accordance with this disclosure in order to allow the manufacture of metal terminals at the end of solid or multi-strand electrical conductors.
La machine choisie pour constituer le système est une machine choisie en fonction du diamètre des conducteurs à l’extrémité desquels on veut former des bornes métalliques.The machine chosen to constitute the system is a machine chosen according to the diameter of the conductors at the end of which it is desired to form metal terminals.
Avantageusement, des machines de fabrication additive permettant la fabrication de pièces de dimensions de l’ordre de quelques dizaines de micromètres (µm), voire de micromètres, sont disponibles dans le commerce et peuvent être utilisées.Advantageously, additive manufacturing machines allowing the manufacture of parts with dimensions of the order of a few tens of micrometers (μm), or even micrometers, are commercially available and can be used.
La machine 100 de fabrication additive comporte une enceinte 110 prévue pour la fabrication additive. Le fond de cette enceinte 110 est principalement constitué par un panneau de maintien 115. Ce panneau de maintien 115 est configuré de manière à permettre le passage de conducteurs à travers le panneau.The additive manufacturing machine 100 includes an enclosure 110 provided for additive manufacturing. The bottom of this enclosure 110 is mainly constituted by a retaining panel 115. This retaining panel 115 is configured in such a way as to allow conductors to pass through the panel.
Pour simplifier les figures, dans le mode de réalisation présenté ici, le système présenté ne permet de fabriquer qu’une seule borne, à l’extrémité d’un seul conducteur. Il va de soi cependant que dans d’autres modes de réalisation, le système peut être configuré pour permettre la fabrication en parallèle de plusieurs bornes aux extrémités de plusieurs conducteurs.To simplify the figures, in the embodiment presented here, the system presented only makes it possible to manufacture a single terminal, at the end of a single conductor. It goes without saying, however, that in other embodiments, the system can be configured to allow the manufacture in parallel of several terminals at the ends of several conductors.
De même, bien que le conducteur 10 représenté sur les figures soit un conducteur mono-brin, la présente divulgation est applicable à des conducteurs multi-brins. Le cas échéant, des dispositions adéquates doivent être adoptées pour assurer l’étanchéité du panneau de maintien 115 au niveau du ou des trou(s) dans lequel ou lesquels passe(nt) le(s) conducteur(s).Likewise, although the conductor 10 shown in the figures is a single-stranded conductor, the present disclosure is applicable to multi-stranded conductors. If necessary, adequate provisions must be adopted to ensure the tightness of the retaining panel 115 at the level of the hole(s) through which the conductor(s) pass(s).
Le système 100 comporte notamment un système de déplacement 3 axes (x,y,z) constitué par une table de déplacement 120 deux axes (x,y) permettant de déplacer l’enceinte de fabrication 110 horizontalement, dans un plan x-y, avec une précision de l’ordre du µm, et un sous-système de déplacement vertical 130, permettant de déplacer une buse de fabrication 150 suivant la direction verticale z.The system 100 comprises in particular a 3-axis (x,y,z) movement system consisting of a two-axis (x,y) movement table 120 making it possible to move the manufacturing enclosure 110 horizontally, in an x-y plane, with a precision of the order of a μm, and a vertical movement subsystem 130, making it possible to move a manufacturing nozzle 150 in the vertical direction z.
Le système de déplacement (table 120 et sous-système 130) est relié à un ordinateur 160 et piloté par celui-ci.The movement system (table 120 and subsystem 130) is connected to a computer 160 and controlled by the latter.
La buse de fabrication 150 est une buse configurée pour permettre le dépôt de matière métallique sur un substrat conducteur.The fabrication nozzle 150 is a nozzle configured to allow the deposition of metallic material on a conductive substrate.
Dans le mode de réalisation présenté, le dépôt est réalisé par électrolyse. La machine de fabrication additive 100, et notamment la buse 150, comportent un dispositif d’alimentation en fluide de dépôt connu en soi, dont seule une petite partie est représentée sur les figures, à savoir l’alimentation de la buse 150 en fluide de dépôt (
Dans le présent mode de réalisation, le fluide de dépôt 152 est une solution de sulfate de cuivre (CuSO4). La machine de fabrication additive 100 est configurée pour permettre le dépôt de cuivre à l’extrémité du conducteur 10. Le dépôt se fait dans un bain d’acide sulfurique concentré (de pH 3), qui constitue le milieu intérieur 102 de l’enceinte de fabrication 140. Naturellement, le bain électrolytique et le fluide de dépôt peuvent présenter d’autres compositions, tant que celles-ci permettent de réaliser un dépôt métallique sur la surface externe du conducteur 10 par électrolyse.In the present embodiment, the deposition fluid 152 is a solution of copper sulphate (CuSO 4 ). The additive manufacturing machine 100 is configured to allow the deposition of copper at the end of the conductor 10. The deposition takes place in a bath of concentrated sulfuric acid (of pH 3), which constitutes the interior medium 102 of the enclosure 140. Naturally, the electrolytic bath and the deposition fluid may have other compositions, as long as these make it possible to produce a metallic deposit on the outer surface of the conductor 10 by electrolysis.
Pour assurer le dépôt de cuivre, par réduction des ions Cu2+et ainsi leur dépôt sous forme de cuivre Cu à l’extrémité du conducteur 10, une tension est appliquée par une source de tension V. Le pôle + de celle-ci est relié à l’entrée + d’un amplificateur opérationnel A, et le pôle – est relié au conducteur 10 et à la terre. Le panneau de maintien 115 est électriquement isolant. L’entrée – de l’amplificateur opérationnel A est reliée à une électrode de référence Er, et sa sortie est reliée à une électrode auxiliaire ou contre-électrode CE.To ensure the deposition of copper, by reduction of the Cu 2+ ions and thus their deposition in the form of copper Cu at the end of the conductor 10, a voltage is applied by a voltage source V. The + pole of this is connected to the + input of an operational amplifier A, and the – pole is connected to conductor 10 and to ground. The retaining panel 115 is electrically insulating. The – input of the operational amplifier A is connected to a reference electrode Er, and its output is connected to an auxiliary electrode or counter-electrode CE.
Pendant la fabrication de la borne par électrolyse, les ions cuivre du fluide de dépôt 152 se transforment en cuivre (métal) et se déposent. Initialement, ils se déposent sur une surface externe 16 formée à l’extrémité 12 du conducteur 10. Puis, lorsque la borne est fabriquée, couche par couche, ils se déposent sur la couche supérieure de la borne, c’est-à-dire à la surface de la dernière couche formée.During manufacture of the terminal by electrolysis, the copper ions of the deposition fluid 152 are transformed into copper (metal) and deposited. Initially, they are deposited on an outer surface 16 formed at the end 12 of the conductor 10. Then, when the terminal is manufactured, layer by layer, they are deposited on the upper layer of the terminal, that is to say on the surface of the last layer formed.
Pendant la fabrication, le conducteur, puis la borne elle-même, joue le rôle d’électrode de travail. La source de tension V, l’amplificateur opérationnel A et les électrodes Er et CE forment ensemble un potentiostat. De manière connue en soi, ce potentiostat permet de porter le conducteur 10, en tant qu’électrode de travail à un potentiel adapté constant par rapport à l’électrode de référence Er, et qui permet ainsi le dépôt de cuivre par électrolyse.During manufacturing, the conductor, then the terminal itself, acts as the working electrode. The voltage source V, the operational amplifier A and the electrodes Er and CE together form a potentiostat. In a manner known per se, this potentiostat makes it possible to bring the conductor 10, as a working electrode, to a suitable constant potential with respect to the reference electrode Er, and which thus allows the deposition of copper by electrolysis.
. Dans le présent mode de réalisation le panneau 115 est plan. Cependant, la présente divulgation inclut le cas où le panneau de maintien a une forme quelconque. La seule exigence à laquelle il doit satisfaire est de permettre le passage de l’extrémité du conducteur, et le maintien de cette extrémité pendant la fabrication de la borne par fabrication additive.. In this embodiment the panel 115 is planar. However, the present disclosure includes the case where the support panel has any shape. The only requirement that it must meet is to allow the passage of the end of the conductor, and the maintenance of this end during the manufacture of the terminal by additive manufacturing.
De plus, dans le présent mode de réalisation le panneau 115 constitue en outre avantageusement une paroi étanche séparant le milieu 102 (le bain électrolytique d’acide sulfurique) dans lequel est réalisée la fabrication de la borne de l’atmosphère environnante 104.In addition, in the present embodiment, the panel 115 also advantageously constitutes a sealed wall separating the medium 102 (the electrolytic bath of sulfuric acid) in which the manufacture of the terminal is carried out from the surrounding atmosphere 104.
Pour assurer le maintien du conducteur 10 pendant la fabrication, le panneau 115 est percé d’au moins un trou 112. Ce trou 112 est dimensionné de manière à permettre d’y faire passer le conducteur 10, à travers le panneau. De préférence, comme dans le présent mode de réalisation, il est plus précisément agencé et dimensionné de manière à rester étanche lorsque l’extrémité 12 du conducteur est disposée dans le trou.To ensure the maintenance of the conductor 10 during manufacture, the panel 115 is pierced with at least one hole 112. This hole 112 is sized so as to allow the conductor 10 to pass through it, through the panel. Preferably, as in the present embodiment, it is more precisely arranged and sized so as to remain sealed when the end 12 of the conductor is placed in the hole.
La machine de fabrication additive 100 comporte en outre une lame de coupe 170. Cette lame de coupe est fixée à l’extrémité d’un bras 172, lui-même fixé rigidement à la buse 150. Etant fixée sur la buse 150, la lame 170 peut ainsi être déplacée par rapport à l’enceinte 140, et donc par rapport à l’extrémité 12 du conducteur 10 passant à travers le panneau 115, en utilisant le système de déplacement de la machine de fabrication additive 100.The additive manufacturing machine 100 further comprises a cutting blade 170. This cutting blade is attached to the end of an arm 172, itself rigidly attached to the nozzle 150. Being attached to the nozzle 150, the blade 170 can thus be moved relative to the enclosure 140, and therefore relative to the end 12 of the conductor 10 passing through the panel 115, using the movement system of the additive manufacturing machine 100.
Un exemple de mise en œuvre d’un procédé de fabrication d’une borne métallique à l’extrémité d’un conducteur, conforme à la présente divulgation, va maintenant être présenté en relation principalement avec les Figs.3A, 3B et 4.An example of implementation of a method of manufacturing a metal terminal at the end of a conductor, in accordance with the present disclosure, will now be presented in relation mainly to Figs. 3A, 3B and 4.
Dans une première étape S10, l’extrémité 12 du conducteur 10 est positionnée ou mise en place dans l’enceinte 110 de la machine 100. L’extrémité 12 est placée dans cette enceinte de telle sorte qu’à l’issue de l’étape S14 décrite ci-dessous, la surface externe 16 sur laquelle va être formée la borne 18 soit placée dans le volume de travail de la buse 150.In a first step S10, the end 12 of the conductor 10 is positioned or placed in the enclosure 110 of the machine 100. The end 12 is placed in this enclosure so that at the end of the step S14 described below, the external surface 16 on which the terminal 18 will be formed is placed in the working volume of the nozzle 150.
Dans certains modes de réalisation, notamment celui présenté ci-après, une portion d’extrémité (un tronçon 14) de l’extrémité du conducteur est éliminée après que l’extrémité du conducteur a été mise en place dans l’enceinte, mais avant la fabrication de la borne.In certain embodiments, in particular that presented below, an end portion (a section 14) of the end of the conductor is eliminated after the end of the conductor has been placed in the enclosure, but before the manufacture of the terminal.
Naturellement, pour que la borne métallique 18 soit fixée de la manière la plus solide et la plus durable possible au conducteur 10, il est préférable que la surface externe de celui-ci (surface 16), sur laquelle la borne est fabriquée, soit autant que possible exempte de toute impureté.Naturally, in order for the metal terminal 18 to be fixed in the strongest and most durable manner possible to the conductor 10, it is preferable that the outer surface of the latter (surface 16), on which the terminal is manufactured, be as much as possible free from any impurities.
Plusieurs méthodes sont envisageables pour obtenir ce résultat, en fonction des dimensions du conducteur 10. La surface d’extrémité peut ainsi être nettoyée par des actions mécaniques (brossage), des actions chimiques (trempage dans des bains nettoyants), etc.Several methods can be envisaged to obtain this result, depending on the dimensions of the conductor 10. The end surface can thus be cleaned by mechanical actions (brushing), chemical actions (soaking in cleaning baths), etc.
Dans le présent mode de réalisation, la méthode choisie consiste à réaliser une opération S14 consistant à éliminer une portion d’extrémité du conducteur (un tronçon d’extrémité du conducteur) de manière à mettre à nu une surface du conducteur. Cette surface devient ainsi la surface externe 16 du conducteur sur laquelle va être formée la borne 18 par fabrication additive. Cette opération est représentée sur les Figs.3A et 3B.In the present embodiment, the chosen method consists in carrying out an operation S14 consisting in eliminating an end portion of the conductor (an end section of the conductor) so as to expose a surface of the conductor. This surface thus becomes the outer surface 16 of the conductor on which the terminal 18 will be formed by additive manufacturing. This operation is shown in Figs.3A and 3B.
La Fig.3A représente l’extrémité 12 du conducteur 10 passée à travers le trou 112 du panneau de maintien 115. L’axe C de l’extrémité 12 du conducteur est orienté verticalement.Fig.3A shows the end 12 of the conductor 10 passed through the hole 112 of the retaining panel 115. The axis C of the end 12 of the conductor is oriented vertically.
Sur la Fig.3A, une partie de la lame de coupe 170 est en train de se rapprocher du conducteur 10 en se déplaçant horizontalement suivant la flèche F. Plus précisément, la lame 170 se déplace le long de la surface supérieure plane P du panneau de maintien 115, qui est horizontale, en longeant ce plan P en restant sensiblement contre celui-ci. Le plan P sépare l’extrémité 12 du conducteur en deux parties : une partie supérieure 14, ou tronçon 14, qui est au-dessus du plan P, et une partie inférieure 15 qui est en dessous du plan P.In Fig.3A, part of the cutting blade 170 is approaching the conductor 10 by moving horizontally along the arrow F. More precisely, the blade 170 is moving along the flat upper surface P of the panel holding 115, which is horizontal, along this plane P remaining substantially against it. The plane P separates the end 12 of the conductor into two parts: an upper part 14, or section 14, which is above the plane P, and a lower part 15 which is below the plane P.
Sur la Fig.3B, la lame de coupe 170 coupe l’extrémité 12 du conducteur en deux parties, séparant ainsi le tronçon 14 de la partie inférieure 15 de l’extrémité du conducteur. Cette opération de coupe met à nu une surface 16 qui forme la surface supérieure de la partie 15. La surface 16 est alors une surface externe de l’extrémité 12 du conducteur 10. Comme elle est parfaitement propre, la borne métallique peut être formée directement sur celle-ci.In Fig.3B, the cutting blade 170 cuts the end 12 of the conductor into two parts, thus separating the section 14 from the lower part 15 of the end of the conductor. This cutting operation exposes a surface 16 which forms the upper surface of part 15. Surface 16 is then an external surface of end 12 of conductor 10. As it is perfectly clean, the metal terminal can be formed directly on this one.
Bien que l’élimination d’une portion de l’extrémité du conducteur 10, pour mettre à nu la surface sur laquelle sera fabriquée la borne puisse être faite avant l’étape S12 durant laquelle on fait passer l’extrémité du conducteur à travers le panneau 115, il est préférable que l’étape S12 soit réalisée avant l’étape S14 d’élimination de la portion d’extrémité (du tronçon 14) de l’extrémité 12 du conducteur.Although the elimination of a portion of the end of the conductor 10, to expose the surface on which the terminal will be manufactured, can be done before step S12 during which the end of the conductor is passed through the panel 115, it is preferable that step S12 be carried out before step S14 of eliminating the end portion (of section 14) of end 12 of the conductor.
Ainsi, l’étape S10 est réalisée en deux étapes : Au cours de l’étape S12, on fait passer l’extrémité 12 du conducteur 10 à travers le panneau de maintien 115 ; et au cours de l’étape S14, on élimine une portion d’extrémité du conducteur (le tronçon 14), de manière à mettre à nu une surface du conducteur, devenue une surface externe du conducteur : la surface 16.Thus, step S10 is performed in two steps: During step S12, end 12 of conductor 10 is passed through retaining panel 115; and during step S14, an end portion of the conductor (the section 14) is eliminated, so as to expose a surface of the conductor, which has become an external surface of the conductor: the surface 16.
A l’issue de l’étape S10, la surface 16 se trouve au fond de l’enceinte 110. La buse de fabrication 150 est alors déplacée et positionnée en face de la surface 16, pour permettre la fabrication de la borne 18.At the end of step S10, surface 16 is located at the bottom of enclosure 110. Manufacturing nozzle 150 is then moved and positioned opposite surface 16, to enable terminal 18 to be manufactured.
La borne 18 est alors fabriquée par fabrication additive (opération S20), couche par couche. La première couche est formée directement sur la surface 16 : la matière déposée (du cuivre) est déposée directement sur cette surface ; aucun élément n’est interposé entre la couche de cuivre déposée et la surface 16.Terminal 18 is then manufactured by additive manufacturing (operation S20), layer by layer. The first layer is formed directly on surface 16: the deposited material (copper) is deposited directly on this surface; no element is interposed between the copper layer deposited and the surface 16.
Pendant l’opération de fabrication de la borne 18 par fabrication additive (opération S20), l’extrémité du conducteur (à ce stade, le tronçon 15) est maintenue en position fixe par le panneau de maintien 115.During the manufacturing operation of terminal 18 by additive manufacturing (operation S20), the end of the conductor (at this stage, section 15) is held in a fixed position by holding panel 115.
Lorsque la borne 18 est terminée, la fabrication est stoppée. Le bain électrolytique 102 d’acide sulfurique est vidé de l’enceinte 140. Au cours d’une étape S30, le conducteur 10 est extrait de la machine de fabrication additive 100. Pour le dégager du panneau de maintien, on fait sortir l’extrémité 12 du conducteur et notamment la borne 18 à travers le trou 112.When terminal 18 is finished, the production is stopped. The electrolytic bath 102 of sulfuric acid is emptied from the enclosure 140. During a step S30, the conductor 10 is extracted from the additive manufacturing machine 100. To release it from the retaining panel, the end 12 of the conductor and in particular terminal 18 through hole 112.
Dans d’autres modes de réalisation, d’autres méthodes peuvent être utilisées pour dégager le conducteur 10 du panneau de maintien 115. Par exemple, le panneau 115 peut être formé en deux parties, et le trou 112 est agencé entre ces deux parties. Le conducteur 10 est alors dégagé en séparant l’une de l’autre les deux parties du panneau 115.In other embodiments, other methods can be used to release the conductor 10 from the retaining panel 115. For example, the panel 115 can be formed in two parts, and the hole 112 is arranged between these two parts. The conductor 10 is then released by separating the two parts of the panel 115 from each other.
La
L’ensemble 40 comprend le conducteur électrique 10 et la borne 18 fixée à celui-ci. La borne 18 est fixée au conducteur 10 par le procédé (ou à l’aide de la machine de fabrication additive) selon la présente divulgation. L’extrémité 12 du conducteur 10, à l’issue de la fabrication de la borne 18, est constituée par le tronçon 15, auquel est fixée la borne métallique 18 (sur sa surface externe 16). Dans ce mode de réalisation, la borne a sensiblement le même diamètre D que le conducteur 10, ce qui permet son extraction à travers le trou 112. Dans d’autres modes de mise en œuvre, la borne peut avoir un diamètre supérieur à celui du trou (trou 112) dans lequel passait l’extrémité du conducteur pendant la fabrication.Assembly 40 includes electrical conductor 10 and terminal 18 attached thereto. Terminal 18 is attached to conductor 10 by the method (or using the additive manufacturing machine) according to the present disclosure. The end 12 of the conductor 10, after the manufacture of the terminal 18, consists of the section 15, to which is fixed the metal terminal 18 (on its external surface 16). In this embodiment, the terminal has substantially the same diameter D as the conductor 10, which allows its extraction through the hole 112. In other embodiments, the terminal may have a diameter greater than that of the hole (hole 112) through which the end of the conductor passed during manufacture.
La
Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à un exemple de réalisation spécifique, il est évident que différentes modifications et différents changements peuvent être effectués par rapport à cet exemple sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.Although the present invention has been described with reference to a specific exemplary embodiment, it is obvious that various modifications and various changes can be made with respect to this example without departing from the general scope of the invention as defined by the claims. . Accordingly, the description and the drawings should be considered in an illustrative rather than restrictive sense.
Claims (12)
le procédé comprenant les opérations suivantes :
S10) positionner l’extrémité du conducteur dans une enceinte (110) d’une machine (100) de fabrication par fabrication additive ; et
S20) fabriquer la borne (18) directement sur une surface externe (16) de l’extrémité du conducteur électrique par fabrication additive.Method of manufacturing a metal terminal (18) at one end (12) of a single-strand or multi-strand electrical conductor (10),
the method comprising the following operations:
S10) positioning the end of the conductor in an enclosure (110) of an additive manufacturing machine (100); And
S20) fabricating the terminal (18) directly on an outer surface (16) of the end of the electrical conductor by additive manufacturing.
S12) faire passer une extrémité du conducteur à laquelle se trouve ladite surface externe (16) à travers un panneau de maintien (115) ; et
pendant l’opération de fabrication S20, l’extrémité du conducteur est maintenue en position fixe par le panneau de maintien (115).Manufacturing method according to claim 1, in which the operation S10 of positioning the end of the conductor comprises an operation S12:
S12) passing one end of the conductor at which said outer surface (16) is located through a retaining panel (115); And
during the manufacturing operation S20, the end of the conductor is held in a fixed position by the holding panel (115).
S14) éliminer une portion d’extrémité du conducteur, de manière à mettre à nu ladite surface externe (16).Manufacturing process according to any one of Claims 1 to 3, in which the operation S10 comprises an operation S14 consisting of:
S14) eliminating an end portion of the conductor, so as to expose said outer surface (16).
la machine (100) comprenant un panneau de maintien (115) ;
la machine comprenant une enceinte de fabrication (110) ;
la machine étant configurée de manière à permettre :
S10) de faire passer l’extrémité (12) du conducteur électrique (10) à travers un trou du panneau de maintien (110) et de maintenir une surface externe (16) de l’extrémité du conducteur électrique en position fixe dans l’enceinte de fabrication (110), à l’aide du panneau de maintien (115) ; et,
S20) l’extrémité du conducteur électrique étant ainsi maintenue en position fixe dans l’enceinte de fabrication (110), de fabriquer la borne (18) directement sur ladite surface externe (16) par fabrication additive.Machine (100) for manufacturing a metal terminal (18) at the end of a single-strand or multi-strand electrical conductor (10);
the machine (100) comprising a support panel (115);
the machine comprising a manufacturing enclosure (110);
the machine being configured in such a way as to allow:
S10) to pass the end (12) of the electrical conductor (10) through a hole in the retaining panel (110) and to maintain an outer surface (16) of the end of the electrical conductor in a fixed position in the manufacturing enclosure (110), using the support panel (115); And,
S20) the end of the electrical conductor being thus held in a fixed position in the manufacturing enclosure (110), to manufacture the terminal (18) directly on the said external surface (16) by additive manufacturing.
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| FR2103129A FR3121288A1 (en) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | Method of manufacturing a metal terminal, assembly comprising a metal terminal and an electrical conductor |
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Citations (3)
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| US20160164238A1 (en) * | 2014-12-08 | 2016-06-09 | Abb Technology Ag | System and method for automated splicing and terminating low, medium, high, and extra high voltage cables |
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2021
- 2021-03-26 FR FR2103129A patent/FR3121288A1/en active Pending
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