Transformation, du fossile à l'électrique

Le chauffage diélectrique, ou chauffage à haute fréquence, est un procédé de chauffage d'isolateurs ou de diélectriques par exposition de ceux-ci à des champs électromagnétiques haute fréquence. Le chauffage résulte de l'interaction entre les champs haute fréquence et les molécules dipolaires du matériau. En tentant de s'adapter aux rapides fluctuations du champ électrique, les molécules entrent en contact les unes avec les autres par des frottements internes, ce qui produit de la chaleur. Ce procédé est particulièrement efficace dans les matériaux à constante diélectrique élevée comme l'eau ou les matières plastiques. Le chauffage diélectrique est fréquemment utilisé dans l'industrie pour le séchage, le chauffage ou la fusion de matériaux. TRUMPF Hüttinger propose un large éventail de générateurs haute fréquence et de boîtes d'adaptation de l'impédance. Des applicateurs spécifiques peuvent également être configurés sur demande.

Les générateurs de micro-ondes à l'état solide utilisent des composants à semi-conducteurs pour produire des micro-ondes. Ils génèrent des densités de puissance élevées à des fréquences très élevées, qui provoquent la vibration des molécules (dipolaires) (p. ex. eau, matières plastiques, verre, céramique, mousses, etc.). Ces vibrations créent des frottements et donc de la chaleur, ce qui réchauffe la matière à traiter (pièce à usiner). Les générateurs à état solide de TRUMPF Hüttinger sont plus précis et plus efficaces que les générateurs conventionnels à magnétron. Ils permettent un chauffage plus homogène et réduisent les pertes d'énergie inutiles. Les générateurs de micro-ondes SSPG de TRUMPF Hüttinger fonctionnent par impulsions (30 ns) et permettent, grâce au balayage ou à la commutation de fréquence, un haut niveau d'adaptation à des tâches de chauffage spéciales et jusqu'à présent souvent non réalisables.

Un champ magnétique à moyenne fréquence est généré dans un élément chauffant électroconducteur (p. ex. creuset en graphite froid) ou dans la matière à traiter (pièce à usiner) elle-même, par le biais d'un générateur moyenne fréquence, d'un circuit extérieur (adaptation) et d'un inducteur métallique. Ce champ magnétique connaît alors des pertes via l'interaction avec les atomes de métal (comme dans le procédé de chauffage résistif) et chauffe ainsi le matériau. Un avantage caractéristique de ce procédé est l'absence de contact direct entre l'inducteur et l'élément chauffant ou la matière à traiter. TRUMPF Hüttinger offre des solutions d'alimentation électrique adaptées à de multiples applications et peut répondre à des problématiques spécifiques au client lors de la configuration du système de chauffage.

Torche à plasma :

Aujourd'hui, de nombreux procédés industriels ont recours à des flammes à base de gaz naturel pour produire de la chaleur de processus. Les précédentes conférences internationales sur le climat ont débouché sur des accords visant à rendre beaucoup plus chers les procédés émetteurs de CO₂ dans le monde afin de ne pas dépasser certaines limites de température. Ainsi, dans quelques années, les tâches de chauffage mentionnées précédemment ne pourront plus être réalisées de manière rentable.

De nombreux procédés de chauffage industriels peuvent employer une méthode de chauffage fondamentalement différente (chauffage diélectrique, résistif, par induction : voir les exemples précédents). Dans d'autres procédés, il n'existe pas de réelle solution générique de substitution permettant de se passer d'une « flamme ».

Dans ce cas, une flamme de plasma (issue d'une torche à plasma) peut constituer une solution. Un gaz de process (H₂, CO₂, N₂, O₂, Ar, air...) est introduit sous pression atmosphérique dans un agencement tubulaire (diamètre compris entre 0,05 m et 1 m, voire plus). Ce gaz est stimulé dans un agencement spécial depuis l'extérieur, sans contact, via l'apport d'une puissance inductive à moyenne fréquence - haute fréquence, ce qui entraîne la formation d'un plasma ou d'une flamme de plasma. Cette méthode est intéressante car elle permet la « récupération » du gaz de process évoqué précédemment, par réintroduction du gaz dans le processus sous forme de gaz recyclé, et donne effectivement lieu à la production de chaleur dans une flamme sans que rien ne « brûle ».

TRUMPF Hüttinger développe actuellement des systèmes d'alimentation électrique de processus et de couplage de puissance qui remplaceront bientôt les flammes de gaz naturel pour la production de chaleur jusqu'à des niveaux de puissance de l'ordre du mégawatt. Leurs applications sont variées, notamment dans la production ou le recyclage de métal, l'industrie chimique ou celle du verre.

Le courant électrique continu ou alternatif agit dans un élément chauffant (indirectement) ou dans la matière à traiter (pièce à usiner) elle-même. La chaleur résulte de la résistance électrique. Selon l'agencement, il est possible d'obtenir un chauffage très homogène avec une régulation très stable de la température. TRUMPF Hüttinger emploie ici principalement des générateurs de courant continu (CC), qui se régulent très bien.