Étude de cas · Astronomie · Structures de précision

Étude de cas : supports de miroir en PRFC pour le Giant Magellan Telescope

Ensemble, tournons notre regard vers les étoiles. Comment Connova AG a développé, fabriqué et testé sous vide les cadres de support des miroirs et du réseau optique du spectrographe G-CLEF.

Projet 2022–2024 · Étude de cas publiée en octobre 2025 · mise à jour en octobre 2026 · Connova AG, Villmergen

CTE ≈ 0 K⁻¹

Objectif de conception : aucune dilatation thermique des cadres de support sous vide poussé

14

composants en INVAR36 par assemblage, chacun fraisé avec contrôle de la déformation et retravaillé

< 2 ans

de l’attribution du contrat en novembre 2022 à la livraison finale en septembre 2024

Source · Connova Group

Le projet en bref

Pour le spectrographe G-CLEF du Giant Magellan Telescope (GMT), Connova AG, basée à Villmergen, a développé et fabriqué les cadres de support des miroirs M1 et M2 ainsi que le stabilisateur du réseau optique. G-CLEF doit détecter les plus infimes variations de la lumière des étoiles, notamment dans la recherche de planètes semblables à la Terre en dehors de notre système solaire.

Pour cela, les cadres de support ne doivent pas se déformer sous vide poussé ni sous l’effet des variations de température. Connova a pris en charge l’ensemble de la réalisation : conception des pièces et des procédés, construction, choix des matériaux, calcul, fabrication et assurance qualité, ainsi que les concepts de vérification et les dispositifs d’essai.

Le résultat : des composants entièrement qualifiés, validés dans des conditions d’utilisation réelles et livrés en un peu moins de deux ans. Recevez gratuitement l’histoire complète du projet au format PDF.

D’autres structures optiques de précision en PRFC sont présentées sur nos pages structures de télescope en PRFC et plaques de base optiques dans la rubrique Composites pour l’aérospatiale.

CFK-Halterahmen für den Spiegel M1 des G-CLEF-Spektrographen, gefertigt von der Connova AG

Cadre de support en PRFC pour le miroir M1 (source : Connova AG)

Vos interlocuteurs pour ce projet

Chez Connova, ingénierie, fabrication et assurance qualité travaillent sous un même toit. Parlez directement avec les personnes responsables de structures optiques de précision comme celles-ci.

Taylan Toprak

Head of Sales & Project Management · Connova Group

Ingénieur diplômé en aéronautique et astronautique (TU Munich), fort de plus de 30 ans d’expérience dans l’ingénierie aérospatiale. Votre interlocuteur pour le projet GMT et pour les projets aux exigences comparables.

Sebastian Preiss

Head of Engineering · Connova AG

Dirige l’ingénierie de Connova AG. La conception, le calcul par éléments finis et la construction des cadres de support G-CLEF ont été réalisés par l’équipe d’ingénierie de Villmergen.

Silvan Ventura

Project Lead Space Structures · Connova Group

Spécialiste de la fabrication de structures de précision en PRFC pour l’aérospatiale. Responsable des structures de télescope et des plaques de base optiques, de l’étude de faisabilité à la livraison qualifiée pour le vol.

Téléchargez gratuitement l'étude de cas complète

Le PDF retrace l’ensemble du projet sur quatre pages, avec des images, des modèles CAO et des analyses de déformation – idéal à partager avec votre équipe de projet. Remplissez le formulaire et nous vous enverrons l’étude de cas par e-mail.

Ce que contient le PDF

Titelseite der Case Study «CFK Spiegelhalter für das Giant Magellan Telescope» als PDF
PDF · 4 pages · gratuit

Le projet en un coup d'œil

ProjetSpectrographe G-CLEF («Large Earth Finder») du Giant Magellan Telescope
TélescopeGiant Magellan Telescope (GMT), observatoire de Las Campanas, Chili · mise en service prévue en 2030
ComposantsCadres de support des miroirs M1 et M2, stabilisateur du réseau optique (grating stabilizer)
MatériauxFibres de carbone à ultra-haut module dans une matrice d'ester de cyanate, inserts en INVAR36, collage compatible avec le vide
Objectifs de conceptionCTE ≈ 0 K⁻¹, rigidité maximale pour un poids minimal, stabilité à long terme, aucun dégazage sous vide
EssaisCycles thermiques et essais sous vide avec l'Université de Berne, essais de performance dans des conditions proches de l'utilisation réelle
PrestationsConception des pièces et des procédés, construction, choix des matériaux, calcul par éléments finis, fabrication, concepts de vérification, dispositifs d'essai, assurance qualité
Période du projetDe l'été 2022 à septembre 2024
FabricationConnova AG, Villmergen (Suisse)
CAD-Modell des CFK-Spiegelhalters M2 für den G-CLEF-Spektrographen

Modèle CAO du support de miroir M2 (source : Connova AG)

Contexte : sommes-nous seuls dans l'univers ?

La question de l’existence de la vie en dehors de la Terre préoccupe l’humanité depuis toujours. Le Giant Magellan Telescope (GMT), situé à l’observatoire de Las Campanas au Chili, compte parmi les projets astronomiques les plus ambitieux de notre époque. Après sa mise en service prévue en 2030, il observera les étoiles et les exoplanètes avec une résolution dix fois supérieure à celle du télescope spatial Hubble – en particulier les planètes semblables à la Terre, dont l’atmosphère sera analysée à la recherche d’indices de vie.

L’un des instruments clés du GMT est le spectrographe G-CLEF, un appareil de mesure de haute précision qui détecte les plus infimes variations de la lumière des étoiles. Pour que ces mesures atteignent la précision requise, les composants optiques doivent être positionnés de manière extrêmement précise et indépendamment des influences extérieures.

C’est précisément là qu’intervient un composant discret mais décisif : le cadre de support en PRFC, développé et fabriqué par des spécialistes à Villmergen.

En savoir plus sur le télescope : Giant Magellan Telescope (giantmagellan.org)

Le défi : la précision dans le vide

Les cadres de support des miroirs (M1, M2) et du réseau optique (GS) du spectrographe G-CLEF ne doivent pas se déformer, même dans des conditions extrêmes. Outre l’isolation active des vibrations de l’ensemble de l’unité optique, c’est le cadre de support lui-même qui le garantit : pendant les campagnes de mesure sous vide poussé, il ne doit subir aucune déformation. La conception a donc suivi quatre critères :

Les matériaux conventionnels atteignent ici leurs limites. La solution réside dans des matériaux composites avancés dont le comportement est calculé avec précision dès la conception. Les propriétés des composites montrent pourquoi les composites fibreux sont avantageux dans ce cas.

CAD-Modell des CFK-Spiegelhalters M1 mit INVAR-Komponenten

Modèle CAO du support de miroir M1 (source : Connova AG)

La solution : matériau, simulation, vérification

Connova AG a été choisie pour son expertise dans la fabrication de structures composites de haute précision et a pris en charge l’ensemble de la réalisation. Trois éléments ont rendu possible la dilatation nulle exigée :

01 / Matériau

Fibres à ultra-haut module et INVAR36

L’élément central est la combinaison de fibres de carbone à ultra-haut module avec une matrice d’ester de cyanate. Avec une conception judicieuse, ce matériau permet d’atteindre la dilatation nulle exigée. Pour la fixation des composants optiques et l’intégration dans la chambre de mesure, on utilise des composants en INVAR36, un alliage fer-nickel présentant lui aussi un coefficient de dilatation thermique minimal.

02 / Ingénierie

Une conception basée sur la simulation

La construction a été réalisée par éléments finis : des analyses de déformation sous différentes charges ont permis un réglage précis avant même la fabrication. Les géométries complexes en PRFC ont été fabriquées avec des tolérances extrêmement serrées. Chaque assemblage comprenait en outre 14 composants en INVAR, chacun fraisé avec contrôle de la déformation et retravaillé selon un processus d’usinage et de traitement thermique en plusieurs étapes.

03 / Vérification

Testé dans des conditions proches de l'utilisation réelle

En étroite concertation avec le client, Connova a développé les concepts de vérification ainsi que les dispositifs et bancs d’essai. Ils ont permis de tester les composants dans un environnement réaliste quant à la déformation, aux variations de température et à la résistance au vide, notamment au moyen de cycles thermiques et d’essais sous vide en collaboration avec l’Université de Berne.

Déroulement du projet : la livraison finale en un peu moins de deux ans

En suivant un calendrier de projet serré, les spécialistes de Connova ont plus que satisfait le client.

Été 2022

Premier contact

Premier contact et vérification des spécifications.

Novembre 2022

Attribution du contrat

Attribution du contrat à Connova AG à Villmergen.

T4 2022 – T2 2023

Ingénierie

Modélisation par éléments finis et développement CAO.

T3 2023 – T3 2024

Fabrication et intégration

Fabrication des composants en PRFC et des composants en INVAR, ainsi que leur intégration.

Septembre 2024

Livraison finale

Livraison des composants entièrement qualifiés et validés.
Octobre 2025

Publication

Publication de l’étude de cas et article spécial dans le Composites United (CU) Report. Lire l’actualité

Le résultat : des composants irréprochables, des résultats d'essais exceptionnels

Connova a livré les supports de miroir en PRFC pour M1, M2 et le stabilisateur du réseau entièrement qualifiés et validés dans des conditions d’utilisation réelles. Connova apporte ainsi une contribution essentielle au Giant Magellan Telescope.

Nos facteurs de succès

Un client satisfait

«Nous n’avions jamais vu des pièces composites aussi irréprochables – et cela ne concernait pas seulement la surface. Les résultats des essais structurels ont été tout simplement exceptionnels.»

– Ingénieur principal, projet G-CLEF, lors de la réception finale

FEM-Verformungsanalysen der CFK-Spiegelhalter bei verschiedenen Belastungen

Analyses de déformation sous différentes charges (source : Connova AG)

Prestations : tout d'une seule source

De la conception des pièces à la livraison finale, la réalisation était entre les mains de Connova AG. Voici comment les prestations se sont réparties entre nos domaines de compétence :

Ingénierie & développement

Conception, calcul, vérification

Conception des pièces et des procédés, choix des matériaux, calcul par éléments finis et construction, ainsi que les concepts de vérification en étroite concertation avec le client.

Composites

PRFC à ultra-haut module

Fabrication des géométries complexes en PRFC à partir de fibres de carbone à ultra-haut module dans une matrice d’ester de cyanate, avec des tolérances extrêmement serrées et un collage compatible avec le vide.

Usinage CNC

INVAR36 et PRFC usinés avec précision

14 composants en INVAR par assemblage, avec fraisage à déformation contrôlée et reprise, complétés par l’usinage de précision des composants en PRFC.

Usinage & support

Contrôle et assurance qualité

Dispositifs et bancs d’essai, cycles thermiques et essais sous vide avec l’Université de Berne, essais de performance et assurance qualité jusqu’à la livraison finale.

Vous développez un instrument aux exigences comparables ?

Parlez-nous de stabilité thermique, de matériaux et de vérification – ou lisez d’abord l’étude de cas complète. Vous pouvez aussi utiliser notre formulaire de contact.

Questions fréquentes sur le projet GMT

Qu'est-ce que le Giant Magellan Telescope ?

Le Giant Magellan Telescope (GMT) est l’un des projets astronomiques les plus ambitieux de notre époque ; il est en cours de construction à l’observatoire de Las Campanas au Chili. Après sa mise en service prévue en 2030, il observera les étoiles et les exoplanètes avec une résolution dix fois supérieure à celle du télescope spatial Hubble, en particulier les planètes semblables à la Terre situées en dehors de notre système solaire.

Pour le spectrographe G-CLEF, Connova AG a développé, fabriqué, testé et livré les cadres de support en PRFC des miroirs M1 et M2 ainsi que le stabilisateur du réseau optique (grating stabilizer). Les composants ont été entièrement qualifiés et validés dans des conditions d’utilisation réelles.

Les cadres de support ne doivent pas se déformer sous vide poussé ni lors des variations de température. Avec une conception judicieuse, les fibres de carbone à ultra-haut module dans une matrice d’ester de cyanate atteignent une dilatation thermique quasi nulle (CTE ≈ 0 K⁻¹), avec une rigidité maximale et un poids minimal. L’INVAR36, un alliage fer-nickel au coefficient de dilatation thermique minimal, sert à fixer l’optique et à l’intégrer dans la chambre de mesure.

Connova a développé avec le client les concepts de vérification ainsi que ses propres dispositifs et bancs d’essai. Les composants ont été testés dans des conditions réalistes quant à la déformation, aux variations de température et à la résistance au vide, notamment au moyen de cycles thermiques et d’essais sous vide en collaboration avec l’Université de Berne.

Le PDF de quatre pages décrit le projet de la vérification des spécifications à la livraison finale : contexte, critères de conception, concept de matériaux, déroulement du projet, facteurs de succès, retour du client ainsi que modèles CAO et analyses de déformation. Vous le recevez gratuitement par e-mail.

Le plus simple est de commencer par un premier entretien avec Taylan Toprak, Head of Sales & Project Management. Lors d’une analyse de faisabilité, nous clarifions ensemble les exigences, les matériaux et la voie de fabrication. Vous pouvez le joindre à l’adresse Taylan.Toprak@connova.com ou au +41 56 619 10 95.

Pour aller plus loin : Analyse de faisabilité et conseil

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Le projet GMT est l’un des nombreux projets de précision auxquels Connova participe en tant que partenaire structurel. Retrouvez tous les projets dans la vue d’ensemble Études de cas et projets de référence.

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À propos de Connova AG

Connova AG – New Ways in Composites est un fournisseur de premier plan de composants composites sur mesure et de services personnalisés. Nous résolvons des tâches complexes de construction légère pour des clients de l’aéronautique, de l’aérospatiale, du sport automobile et de l’automobile ainsi que de nombreuses autres industries spécialisées – avec une orientation client constante, une ingénierie de premier ordre, une qualité de produit maximale et une grande fiabilité de livraison. Un véritable Swiss Made.

Le système de management de la qualité est certifié selon la norme ISO 9001:2015 et la norme aérospatiale EN 9100:2018. Pour en savoir plus sur nos sites, notre organisation et nos valeurs, consultez la page À propos.

Également dans la presse spécialisée : le projet GMT a été présenté dans une publication spéciale de deux pages du Composites United (CU) Report.

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