Trackwise réalise un circuit imprimé flexible de 26 mètres, réduisant le câblage UAV de 60 %

Circuits imprimés flexibles en longueurs illimitées

Plus tôt cette année, Trackwise (Gloucestershire, Royaume-Uni) a expédié un circuit imprimé flexible (FPC) multicouche de 26 mètres de long — considéré comme le plus long jamais produit — pour la distribution d'énergie et de signaux de contrôle à travers les ailes d'un véhicule aérien sans pilote (UAV) à propulsion solaire. En fait, Trackwise a fourni plus de 50 FPC pour ce véhicule, réduisant le poids de 60 % versus l'utilisation de harnais de câblage conventionnels pour l'énergie et le contrôle d'avion.

Cette économie de poids permet à l'UAV américain d'atteindre une charge utile plus élevée et/ou une vitesse et portée améliorées. Trackwise fabrique les FPC en utilisant la technologie Improved Harness Technology (IHT), une technique de fabrication brevetée bobine-à-bobine. L'IHT surmonte les limitations de fabrication conventionnelles qui ont maintenu la plupart des FPC sous deux mètres de longueur, et permet à Trackwise de produire des FPC en longueurs illimitées.

Un circuit flexible PCB 6 couches de 5 mètres de long fabriqué par Trackwise.

Les FPC que Trackwise a livrés pour l'UAV d'envergure 26 mètres étaient basés sur un substrat polyimide. Leur structure plane dissipe mieux la chaleur que le câblage conventionnel, permettant une capacité de transport de courant plus élevée pour un poids donné de conducteur en cuivre. Autres avantages :

• La fabrication par impression assure la cohérence du circuit
• Moins de points de connexion sont nécessaires donc la fiabilité est améliorée
• Le FPC est plus facile à installer que les harnais de câblage, réduisant le temps et le coût d'assemblage d'un véhicule.

Selon le CEO de Trackwise, Philip Johnston, de nombreuses nouvelles applications aérospatiales et automobiles émergent pour ces circuits imprimés flexibles, multicouches, longs et légers (flex PCB). Les deux industries voient une poussée vers l'électrification simultanée avec un besoin de plus de capteurs et de contrôle.

FPC dans les composites ?

Curieux de savoir si Trackwise intégrait ce FPC dans des composites, j'ai entamé une discussion avec Neil Bartlett, directeur des ventes et marketing de Trackwise. « Pour l'application UAV mise en avant dans notre communiqué de presse de mars, les flex [PCB flexibles] n'étaient pas intégrés dans un composite », concède-t-il. « Cependant, leur nature plane les rend entièrement adaptés à l'intégration dans des composites et permet des structures multifonctionnelles. Nous sommes en discussions préliminaires concernant l'incorporation de flex — variantes énergie et signal — dans une large gamme d'applications possibles incluant aérospatial, défense et construction. Trackwise est aussi membre d'Advanced Concepts for Aero‑Structures with Integrated Antennas and Sensors (ACASIAS) — un consortium de 11 partenaires qui développe des technologies innovantes pour intégrer des antennes dans les composites et structures d'avions. » (https://www.acasias-project.eu/)

Aileron intelligent avec antenne VHF (Very High Frequency) intégrée en lame.

Panneau de fuselage orthogrille raidie pour l'intégration d'un réseau d'antennes SATCOM bande Ku.

Système de contrôle acoustique structurel actif pour réduction du bruit de cabine CROR avec impact minimal sur le poids. SOURCE | https://www.acasias-project.eu/files/Acasias_poster_v2.pdf

Bartlett dit que les flex PCB faits avec IHT et les composites sont très synergiques dans ce qu'ils offrent au marché et les avantages de les combiner/intégrer sont convaincants, incluant :

• Économie de poids (élimination des fixations)
• Robustesse/protection améliorée offerte par les composites = fiabilité améliorée/maintenance réduite
• Enveloppe d'espace réduite = capacité de charge utile/efficacité structurelle améliorée
• Installation améliorée = moins de points de contact main-d'œuvre (fiabilité améliorée), moins de temps et coût.

Ce démonstrateur d'antenne flex intégrée dans un composite fibre de verre a été fabriqué par Trackwise en collaboration avec Rockwood Composites et exposé au JEC World 2019. SOURCE | Trackwise

Aller de l'avant

Les revenus IHT sont en hausse de 217 % avec clients et opportunités de développement passant de 7 au début 2018 à 45 en mars 2019. Trackwise a aussi installé deux nouvelles lignes de processus.

Plusieurs projets ACASIAS seront présentés à la Conférence européenne 2019 sur les structures multifonctionnelles (EMuS, 11-12 juin, Barcelone, Espagne), co-présidée par le coordinateur ACASIAS Dr. Harmen Schippers, Netherlands Aerospace Center (NLR, Marknesse). Points forts incluent :

• Airbus Defence and Space a exploré l'intégration d'une antenne SATCOM orientable électroniquement opérant en bande Ka dans la jonction aile-fuselage d'un avion de ligne. Le projet est partiellement financé sous Clean Sky 2 et inclut les partenaires GILAT, RAYSAT et FBM Composite Materials Ltd.
• NLR explore une structure orthogrille pour intégrer des éléments d'antenne carrés dans un fuselage composite, utilisant une peau en fibre de verre radio-transparente et longerons en composite carbone.
• Le Centre aérospatial allemand (DLR) et l'Institut de matériaux aéronautiques de Pékin (BIAM) de l'AVIC chinois ont étudié l'utilisation de fibres de carbone recyclées pour augmenter la résistance mécanique et les aspects multifonctionnels des bio-composites, regardant les composites électriquement conducteurs pour le blindage interférences électromagnétiques (EMI) et protection foudre (LSP) via le projet ECO-COMPASS.