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Mar 26, 2024

Una debilidad por el heavy metal

La ingeniera de soldadura Audrey Vichard describe las recompensas de construir componentes duraderos y de alta calidad para experimentos en el CERN y más allá. La soldadura es la técnica de fusionar dos materiales, a menudo metales,

La ingeniera de soldadura Audrey Vichard describe las recompensas de construir componentes duraderos y de alta calidad para experimentos en el CERN y más allá.

La soldadura es la técnica de fusionar dos materiales, a menudo metales, calentándolos hasta su punto de fusión, creando una unión perfecta. El dominio de los materiales involucrados, una precaución meticulosa y una estabilidad notable son elementos integrales de las habilidades de un soldador competente. También es fundamental la capacidad de adaptarse a diversas situaciones, como la soldadura mecanizada o manual. El papel de Audrey Vichard como ingeniera de soldadura en el grupo de ingeniería mecánica y de materiales (MME) del CERN abarca una orientación técnica integral en el ámbito de la soldadura. Evalúa metodologías, mejora el proceso de soldadura, desarrolla soluciones innovadoras y garantiza el cumplimiento de estándares y procedimientos globales. Esta combinación de tareas permite la ejecución eficaz de proyectos complejos para los aceleradores y experimentos del CERN. "Es una especie de arte", dice Audrey. "Se requieren años de capacitación para lograr soldaduras de alta calidad".

Audrey es una de las incorporaciones más recientes al grupo MME, que proporciona soluciones de ingeniería específicas que combinan diseño mecánico, fabricación y ciencias de materiales para componentes de aceleradores y detectores de física para la comunidad del CERN. Se unió a la sección de conformado y soldadura como becaria en enero de 2023, habiendo estudiado metalurgia en la escuela de ingeniería del Polytech Nantes en Francia. “Mientras estaba en la escuela, hice una pasantía en Toulon, donde construyen submarinos para el ejército. Estaba en el grupo con un soldador que me transmitió su pasión por la soldadura, especialmente en aplicaciones exigentes”.

Lo que distingue a la soldadura en el CERN es la variedad de materiales utilizados y los entornos que deben soportar las piezas terminadas. La radioactividad, la alta presión al vacío ultraalto y las temperaturas criogénicas son factores a los que están expuestos los materiales. El acero inoxidable es el material más utilizado, afirma Audrey, pero también entran en juego materiales más raros como el niobio. “Realmente no se encuentra niobio para soldadura fuera del CERN; es muy específico, por lo que estudiar las soldaduras de niobio resulta interesante y desafiante. Para mantener la pureza de este material en particular, tenemos que aplicar un proceso especial de soldadura al vacío mediante un haz de electrones”. Lo mismo ocurre con el titanio, que es un material elegido por su baja densidad y altas propiedades mecánicas. Actualmente se encuentra en estudio para el volcado de vigas HL-LHC de próxima generación. Ya sea acero, titanio, cobre, niobio o aluminio, cada material tiene un comportamiento metalúrgico único que influirá en gran medida en el proceso de soldadura. Para cumplir las estrictas condiciones de funcionamiento durante la vida útil de los componentes, los parámetros de soldadura se desarrollan en consecuencia y es esencial un control riguroso de la calidad y la trazabilidad.

"Aunque el trabajo de los físicos del CERN es crear las máquinas innovadoras que necesitan para impulsar el conocimiento, es un intercambio interesante aprender unos de otros, haciendo malabarismos entre objetos ideales y realidades industriales", explica Audrey. “Es una cuestión de adaptación. Los físicos vienen aquí y nos explican lo que necesitan y luego vemos si es factible con nuestras máquinas. Si no, podemos adaptar el diseño o el material, y los físicos suelen estar bastante abiertos al cambio”.

Al recorrer el taller principal del CERN, que fue uno de los primeros edificios del CERN y ha estado en servicio desde 1957, Audrey es una de las pocas mujeres presentes. “Somos un puñado de mujeres que se gradúan como Ingenieras Internacionales en Soldadura (IWE). Estoy orgullosa de ser parte de la comunidad científica en general y de promover mi trabajo en este ámbito, históricamente dominado por los hombres”.

Los físicos vienen aquí y nos explican lo que necesitan y luego vemos si es factible con nuestras máquinas.

En el taller principal del CERN, Audrey y sus compañeros forman parte del equipo de expertos en soldadura. “Mi tarea diaria es apoyar las actividades de soldadura para los proyectos de fabricación actuales en todo el CERN. En un día normal, puedo pasar de realizar inspecciones visuales de soldaduras en el taller a supervisar la calidad de la soldadura, asesorar a la comunidad CERN según los estándares más recientes, participar en grandes proyectos de I+D y, como experto en soldadura, asesorar a la comunidad CERN. en ámbitos como el marco de la directiva sobre equipos a presión”.

Junto con colegas del grupo de vacío, superficies y recubrimientos (TE-VSC) del CERN y del MME, Audrey está trabajando actualmente en I+D para el Telescopio Einstein, un observatorio de ondas gravitacionales de próxima generación propuesto en Europa. Es parte de una nueva colaboración entre el CERN, Nikhef y el INFN para diseñar el colosal sistema de vacío del telescopio, el más grande jamás intentado (ver El CERN comparte conocimientos sobre beampipes para observatorios de ondas gravitacionales). Para llevar a cabo esta tarea, la colaboración investiga inicialmente diferentes materiales para encontrar el mejor candidato que combine compatibilidad con vacío ultraalto, soldabilidad y rentabilidad. Hasta ahora, un beampipe totalmente prototipo se ha terminado con acero inoxidable y otro está en producción con acero común; el tercero aún está por hacerse. El siguiente paso importante será pasar del prototipo actual de 3 m de longitud a una versión de 50 m, lo que llevará alrededor de un año y medio. La tarea de Audrey es trabajar con los soldadores para optimizar los parámetros de soldadura y, en última instancia, proporcionar una solución industrial robusta para fabricar esta cámara de vacío gigante. “El diseño es inusual; no se ha utilizado en ninguna aplicación industrial, al menos no con esta calidad. Estoy muy emocionado de trabajar en el Telescopio Einstein. Las ondas gravitacionales siempre me han interesado y es fantástico ser parte del próximo gran experimento en una etapa tan temprana”.