L'équipe de Shanghai Petrochemical a réussi à percer le mystère.fibre de carboneLe processus de fabrication du boîtier de la torche, soumis à une température de 1000 degrés Celsius, a posé un problème complexe, permettant ainsi la production réussie de la torche « Flying ». Son poids est 20 % inférieur à celui d’un boîtier traditionnel en alliage d’aluminium, et elle se caractérise par sa légèreté, sa robustesse et son esthétique.
En janvier 2022, l'équipe de recherche sur les torches de Shanghai Petrochemical installe des réservoirs d'hydrogène pour la torche « Flying » à Pékin.
Pétrochimie de ShanghaiFibre de carboneLigne de production
Yongjun Hu
Les Jeux olympiques de Paris 2024 sont sur le point de commencer, les athlètes sont prêts à en découdre et les amateurs de sport sont en ébullition. À cette occasion, il est impossible de ne pas repenser aux Jeux olympiques et paralympiques d'hiver de Pékin 2022. Partenaire officiel de ces Jeux, SINOPEC s'est pleinement investie dans ses responsabilités et missions, participant activement aux préparatifs et se consacrant à la construction des sites, à l'approvisionnement énergétique, à la protection du matériel et au bénévolat. SINOPEC a notamment joué un rôle de premier plan dans la recherche, le développement et la production en série de la flamme olympique d'hiver, réalisant ainsi une première mondiale.fibre de carboneUn matériau composite pour fabriquer l'enveloppe de la torche olympique, contribuant ainsi à des Jeux olympiques verts.
Origine
Assumer pleinement la responsabilité des entreprises centrales, afin que la fibre de carbone « or noir » devienne la flamme olympique d'hiver
En 2018, Shanghai Petrochemical a accueilli une délégation comprenant des personnalités du monde sportif. Présentant la technologie de fibre de carbone de SINOPEC, Huang Xiangyu, directeur général adjoint de Shanghai Petrochemical, a déclaré avec fierté : « La fibre de carbone pèse quatre fois moins que l’acier, mais elle est sept à neuf fois plus résistante. Notre fibre de carbone permet non seulement de fabriquer la torche olympique, mais elle est aussi plus légère et plus résistante. »
C’est une remarque si anodine qui a donné naissance à la relation entre Shanghai Petrochemical et la flamme olympique d’hiver.
En avril 2020, le Comité d'organisation des Jeux olympiques d'hiver de Pékin a lancé un appel à projets auprès de la société civile pour la conception de la torche. L'entreprise SGPC s'est immédiatement intéressée à sa technologie de fibre de carbone et a entamé des démarches en vue d'une éventuelle collaboration.
Le temps presse, la tâche est ardue et les exigences sont élevées : cela fonctionnera-t-il ou non ?
« Non seulement nous pouvons le faire, mais nous devons le faire bien ! » Shanghai Petrochemical assume résolument sa responsabilité d'entreprise centrale, forte de plusieurs années d'expérience.fibre de carboneL'entreprise, qui maîtrisait parfaitement les technologies de pointe, a pris l'initiative de se charger du développement de l'enveloppe de la torche olympique d'hiver.
« Le groupe du Parti du Groupe attache une grande importance à ce projet et a insisté à plusieurs reprises sur la nécessité d'intégrer une technologie de pointe à la flamme olympique d'hiver afin de démontrer la force de l'innovation scientifique et technologique de SINOPEC et de refléter son image d'entreprise politiquement engagée, attentive à la situation globale et responsable », se souvient Huang Xiangyu. « Toute notre équipe était extrêmement motivée et pleine d'enthousiasme ! »
Shanghai Petrochemical a été la première entreprise à mettre en place une équipe d'attaque au chalumeau, et a joué un rôle de premier plan dans l'organisation de l'équipe de coopération concernée pour mener à bien la recherche et le développement de la fibre de carbone pour l'enveloppe du chalumeau, avec un énoncé de mission clair, un calendrier précis et la responsabilité de garantir une qualité élevée pour mener à bien cette tâche glorieuse.
« À l'époque, le programme de conception de la torche n'était pas encore finalisé. Afin de respecter les délais, nous avons effectué des répétitions préalables, en nous inspirant du style de la torche des Jeux olympiques de Pékin de 2008, et fabriqué plusieurs prototypes. Les essais ont prouvé que la torche en fibre de carbone permettait de reproduire le style, tout en étant plus légère et plus résistante. Nous considérons tous cela comme une réussite ! », a expliqué Lin Shengbing, directeur général de l'Institut de recherche sur l'innovation des matériaux avancés de Shanghai Petrochemical.
Le 22 septembre 2020, le bureau du président du Comité d'organisation des Jeux olympiques d'hiver de Pékin a décidé de baptiser la torche olympique et paralympique d'hiver de Pékin « Vol ». Afin de mieux concrétiser le concept d'Olympiades vertes, la torche utilisera des technologies innovantes à base d'hydrogène et de fibres de carbone. Le 23 septembre 2020, le Comité d'organisation a tenu une réunion en présence des concepteurs et d'experts de Shanghai Petrochemical Carbon Fiber Materials et d'Aerospace Science and Technology spécialisés dans la combustion de l'hydrogène.
Tacle
Lancer la bataille de l'innovation collaborative, avec la « technologie noire » pour rendre la torche olympique d'hiver « légère, solide et belle ».
Suite au succès du test préliminaire, l'équipe d'intervention de Shanghai Petrochemical était pleine de confiance. Cependant, la réalité les a vite ramenés à la réalité.
« En octobre 2020, lorsque l'équipe de conception a imprimé en 3D les prototypes de torches, nous étions tous stupéfaits », a déclaré Shen Haijuan, directrice du département Recherche et Développement de l'Institut de recherche sur l'innovation des matériaux avancés pétrochimiques de Shanghai.
Les concepteurs des manches du « Flyer », dont la forme fluide est divisée en une ceinture intérieure et une ceinture extérieure, doivent veiller à ce qu'elles soient parfaitement assemblées. Comment réaliser ce travail ?fibre de carboneL'enveloppe de la torche peut-elle s'adapter à une forme irrégulière, tout en résistant au feu et aux hautes températures ? Bien que la « Flyer » soit plus grande que la torche olympique de Pékin de 2008, elle reste relativement compacte. Dans l'espace restreint du réservoir d'hydrogène et du brûleur, comment garantir une flamme intense et spectaculaire, et assurer une combustion suffisante de l'hydrogène pendant une durée adéquate ?
Les difficultés et les défis se sont succédé, obligeant l'équipe chargée de la torche à se diviser en deux groupes de travail. D'une part, elle a piloté l'équipe de tricotage tridimensionnel de l'Université de Donghua et de la société Yunlu Composite, responsable de la recherche, du développement et de la production de la technologie de tricotage tridimensionnel de l'enveloppe de la torche, incluant la gravure laser, la coloration par pulvérisation, l'assemblage et la reproduction optimale de la forme dynamique de la torche. D'autre part, elle a collaboré avec le groupe nucléaire « Nuclear Eight » et la société chimique Kubei sur la recherche et le développement de matériaux composites en fibre de carbone, afin de répondre aux exigences de résistance aux hautes températures et au feu de la torche. D'autre part, elle a coopéré avec le Groupe des sciences et technologies aérospatiales et le Groupe des sciences et industries aérospatiales pour développer respectivement la courroie interne et le système de combustion des torches à hydrogène et à propane.
Une véritable course à l'innovation collaborative autour du « Flyer » bat son plein. En trois mois, l'équipe en charge du développement de la coque de la torche a surmonté de nombreux problèmes techniques, de la production de fibres de carbone à la préparation des matériaux composites, jusqu'à l'application finale du produit, offrant ainsi une solution intégrée.
La lampe torche en fibre de carbone est légère et robuste, et, comparée aux modèles précédents en alliage d'aluminium, elle offre une meilleure prise en main même par basses températures hivernales. Cependant, la fibre de carbone elle-même ne résiste pas aux hautes températures, et encore moins au feu, ce qui constitue un défi majeur. Pour y remédier, Shanghai Petrochemical et la China National Nuclear Corporation Nuclear Eight se sont associées pour développer une technologie haute performance.résines, et des fibres de carbone fabriquées à partir de composites de fibres de carbone, et grâce à un processus d'ajustement, la moitié supérieure de l'extrémité de combustion de la torche subit un traitement spécial à haute température, supérieure à 1 000 degrés Celsius, et résout efficacement les problèmes de cloquage, de fissuration et autres difficultés rencontrées lors du processus de préparation à haute température de l'enveloppe de la torche.
L'utilisation de matériaux composites en fibre de carbone pour la fabrication de la coque de la torche olympique est non seulement une première mondiale, mais aussi une innovation permettant d'obtenir une coque 20 % plus légère que celle en alliage d'aluminium, démontrant ainsi ses caractéristiques de « légèreté, solidité et esthétique ».
Après une évaluation par des experts et des tests pratiques, la torche à hydrogène en fibre de carbone s'est avérée sûre et fiable. Elle résiste à des vents violents et à des pluies torrentielles, et peut être utilisée par temps extrêmement froid. Sa conception, malgré sa complexité, a pris en compte les exigences de légèreté, de miniaturisation et d'ergonomie.
Après le lancement officiel de la flamme « volante », la flamme olympique d'hiver, qui allie les caractéristiques traditionnelles de la nation chinoise et les technologies modernes, a été très bien accueillie.
production de masse
Lancer la production en série de torches portatives afin d’assurer le bon déroulement du passage de la flamme olympique d’hiver « par-delà les montagnes et par-delà les mers ».
Après « neuf cent quatre-vingt-onze difficultés », l'équipe de la flamme a relevé le défi avec brio. Avant de célébrer, une nouvelle mission se présente : en mars 2021, le Comité d'organisation des Jeux olympiques d'hiver de Pékin a proposé à SINOPEC, partenaire officiel des Jeux olympiques et paralympiques d'hiver de Pékin, de prendre en charge la production en série de la torche portative.
À cette fin, Shanghai Petrochemical a mis en place une équipe de projet de production de masse et a établi trois groupes de travail pour la coordination globale, les opérations commerciales, la supervision de la production et la fabrication afin de promouvoir pleinement la production de masse de la torche.
« Au départ, en tant qu'équipe de recherche scientifique, nous pensions seulement être responsables de la recherche et du développement du procédé de fabrication de l'enveloppe de torche. Lorsque nous avons appris que nous devions également nous charger de la production en série, la pression est devenue énorme », a déclaré Guan Zemin, directeur général de Shanghai Petrochemical. « Fabriquer une seule enveloppe de torche, puis des milliers de torches complètes, représente un défi tout aussi important que la recherche et le développement des enveloppes elles-mêmes. »
Après des visites sur site, des tests et des vérifications d'échantillons, les entreprises chargées de la fabrication des différentes pièces de la torche olympique d'hiver ont été sélectionnées. Un processus complet, intégrant la coque de la torche, la courroie interne, le système de combustion, la lampe d'allumage, le contrôle final et la livraison du produit, a été mis en place et opérationnel rapidement sur cinq sites à Shanghai, Pékin, Jiangsu, Guangdong et Hebei.
En observant attentivement la torche « Flying », on remarque qu'elle reprend la forme de la tour de la flamme principale de la cérémonie d'ouverture des Jeux olympiques de Pékin de 2008 : un motif de nuage de bon augure à sa base, évoluant progressivement vers un motif de flocon de neige symbolisant les Jeux olympiques d'hiver, pour finalement se transformer en une flamme élancée à son sommet. Une torche d'une telle finesse relève davantage de l'artisanat que de l'art.
La production en série d'œuvres d'art se heurte à des défis en termes d'efficacité, de qualité et de coût, le principal enjeu étant l'efficacité. Afin de mener à bien la production en série dans les délais impartis, tout en garantissant la qualité et la quantité requises, Shanghai Petrochemical suit un plan de travail structuré comprenant la phase d'assemblage, la mise au point, la validation et la production en série. L'entreprise élabore un plan de mise en œuvre pour la production en série et optimise successivement chaque composant : la forme de la courroie interne et externe du chalumeau, le prototype de la bouteille d'hydrogène, la vanne de régulation d'hydrogène, l'efficacité de la combustion, l'aspect de la flamme, la facilité d'utilisation, etc.
À la mi-septembre 2021, les échantillons de production en série de torches à propane destinées à la collecte d'allume-feu pour les Jeux olympiques d'hiver ont passé avec succès deux inspections sur site et une vérification et une réception par un organisme tiers, organisées par le Comité d'organisation des Jeux olympiques d'hiver de Pékin (BOCOG). Le 22 septembre 2021, Shanghai Petrochemical a officiellement livré 115 torches à propane ainsi que d'autres produits périphériques tels que des lampes d'allumage et des allume-feu au BOCOG, achevant ainsi la première livraison de la production en série commandée par ce dernier. Conformément au plan, 1 200 torches supplémentaires seront expédiées à Pékin d'ici la mi-janvier 2022.
Le 18 octobre 2021, la flamme olympique des Jeux d'hiver de Pékin a été récupérée avec succès sur le site antique d'Olympie, dans le Péloponnèse, en Grèce, berceau du mouvement olympique. Deux employés de Shanghai Petrochemical faisaient partie de l'équipe chargée de la récupération de la flamme ; ils étaient principalement responsables de l'escorte de la flamme à Athènes et de la cérémonie d'accueil de la flamme de Pékin.
« En tant que pétrochimiste, je mesure pleinement la mission et l'honneur que représente cette torche, et je suis très heureux d'avoir mené à bien la collecte du combustible et la mission de bienvenue. » Fu Xiaoqing, maître d'œuvre en pétrochimie de Shanghai, a déclaré : « La nuit précédant la collecte du combustible, afin d'assurer le bon déroulement du transport de la torche le lendemain, par-delà les montagnes et les mers, nous avons veillé toute la nuit, vérifiant le dispositif de combustion toutes les heures pour nous assurer que tout fonctionnait correctement. »
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
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Date de publication : 23 juillet 2024