ARRK travaille avec le CEREMA, une agence publique œuvrant pour la transition écologique et la décarbonation de l’économie. Son unité « Mer et littoral » s’est adressée à nos équipes dans un contexte de modernisation des phares du territoire français. Souhaitant optimiser les coûts d’exploitation et de maintenance de ses systèmes d’aide à la navigation, l’Etat français avec le CEREMA se sont engagés depuis 15 ans, dans le remplacement des ampoules à filament par des LED. Dans ce cadre, le CEREMA a réalisé une série de preuves de concept (POC) de source lumineuse denouvelle génération, fabriquée par ARRK avant d’envisager une production de série. Aujourd’hui, ces systèmes optiques équipent les phares les plus puissants de France.
DES PROTOTYPES ET SÉRIES DE SYSTÈMES OPTIQUES HAUTE PERFORMANCE
Au début des années 2000, le CEREMA a collaboré avec Evosens, bureau d’ingénierie spécialisé en optique pour concevoir 2 systèmes de lampes très puissants visant à aiguiller les navigateurs jusqu’à 40 km du littoral français :
- Le système PLUV1 projette un faisceau lumineux à 360°. Il équipe la plupart des lentilles de Fresnel encore en place dans les phares français.
- Le modèle PLUV2 est plus grand et plus puissant que le PLUV1 et remplit les mêmes fonctions
Les 2 systèmes optiques sont composés d’une source LED, de l’électronique de contrôle, d’une lentille haute transparence en PMMA et leur dissipateur en aluminium usiné puis anodisé. ARRK a fabriqué les prototypes et la série de ces produits.
Aujourd’hui, l’enjeu du CEREMA est de remplacer ces sources lumineuses par de nouvelles lampes encore plus efficaces, avec un design optique actualisé. C’est dans ce contexte qu’il s’est adressé à ARRK, afin de réaliser ses POC préalables à l’écriture du cahier des charges.
POURQUOI CHOISIR UNE RÉSINE PMMA POUR UNE APPLICATION OPTIQUE ?
Une matière haute transparence
Le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) diffuse la lumière de façon quasi-identique au verre poli. Il est largement employé dans les applications optiques. Pour ses POC, le cahier des charges du Cerema était directif sur ce point. Le PMMA référencé par ARRK a pour indice de réfraction 1,49 selon la méthode D 542-50, tandis que celui du verre poli est 1,5 environ. La transparence des 2 références de lentilles PMMA a procuré entière satisfaction à notre client. Il précise : « J’ai eu l’occasion de tester plusieurs prototypistes de lentilles. Les pièces fournies par ARRK se sont révélées de qualité nettement supérieure. »
Le PMMA se façonne très bien
Le PMMA est un matériau qui s’usine aisément. On peut y reproduire fidèlement les détails d’une conception 3D, comme les inserts des LED ou la forme conique de la lentille qui amplifie la propagation de lumière. Notre client indique : « Faire le choix de l’usinage nous permet de tester nos POC sur des quelques unités avant de l’étendre à la réalisation d’une petite série répondant au besoin des programmes de rénovation de nos de phares. Le retour sur investissement d’un moule est évalué en fonction de l’économie du passage en production en série. Côté matériaux, les lentilles peuvent aussi être fabriquées en verre ou en silicone LSR. Toutefois, cela aurait nécessité d’investir dans un moule dès la POC, ce qui aurait été hors budget pour une structure comme la nôtre. »
Un rapport coût – performance déterminant
Selon le retour d’expérience du CEREMA, la qualité optique et les propriétés du bloc PMMA sont encore bonnes après 10 ans d’exploitation. En faisant remplacer les anciennes ampoules à filament (durée de vie = 6 mois) par des LED dans des lentilles transparentes, le CEREMA a ainsi multiplié par 20 la longévité de ses lampes !
DES SYSTÈMES OPTIQUES SOUMIS AUX CONDITIONS CLIMATIQUES SÉVÈRES
Les systèmes optiques installés dans les phares sont exposés à des conditions exigeantes causées par l’air marin, humide et salin, le rayonnement solaire (UV) et la chaleur. Les pièces métalliques y sont sujettes à une corrosion accélérée. Pour pallier à ces contraintes, les dissipateurs de chaleur en aluminium, situés autour des lentilles, ont été anodisés en couleur noire.
Qu’est-ce que l’anodisation ?
L’anodisation est un traitement de surface électrochimique opéré sur pièces métalliques, généralement l’aluminium. Elle créé une couche d’oxyde décorative ou protectrice contre la corrosion, la chaleur ou l’usure. Ce type de finition accroit significativement la durée de vie des produits.
Concernant les POC fournies par ARRK, le CEREMA conclut : « Nous avons apprécié l’excellente transparence des lentilles, la qualité de l’usinage et le respect des cotes, y compris après anodisation. Au-delà de la qualité de la prestation technique, l’équipe ARRK se montre à l’écoute, pédagogue et attentive à nous délivrer la meilleure prestation possible. Après avoir fourni les preuves de concepts, puis les prototypes pour nos tests in situ, nous poursuivons le projet avec l’industrialisation de la dernière génération de sources lumineuses pour les phares, prévue en 2024 (plus de 500 unités du petit système optique). ARRK devrait participer à cette nouvelle étape. Pour nous, ARRK est un partenaire fiable avec lequel nous travaillons sur le long terme et que nous cooptons au sein de notre écosystème. »
